CC BY
0Список литеатуры
1. Добровольский Г. В. География почв: учебник / Г. В. Добровольский, И. С. Урусевская. - М. : Изд-во Моск. ун-та, 1984. - 416 с.
2. Измерение массовой доли элементов (As, СЯ, Со, Сг, Си, Мп, №, РЬ, V, гп) в пробах почв, грунтов и донных отложений: Методика М 0307-2009 ПНД Ф 16.1:2:2.2.63-09.
3. Методические указания «Методика выполнения измерений массовой доли кислотораст-воримых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия) в пробах почвы атомно-абсорбционным способом» : РД 52.18.191-89.
4. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химическо- го, бактериоло-
гического, гельминтологического анализа: ГОСТ 17.4.4.02 - 84. - М. : ИПК Издательство стандартов, 1985. - 45 с.
5. Авессаломов И.А. Геохимические показатели при изучении ландшафтов: Учебно-методическое пособие/ И.А. Авессаломов. - М.: Изд-во Московского университета, 1987. - 108 с.
6. Черенцова А. А. К вопросу об оценке воздействия золоотвала Хабаровской ТЭЦ-3 на почвенный покров // Экономика и экологический менеджмент (электронный научный журнал). -Выпуск №2 (сентябрь) - 2011. - 6 с. - Режим доступа : economics.open-mechanics.com
Канаев А. Т.
Жетысуский государственый университет им.И.Жансугурова, Талдыкорган, Алматинская область,
Казахстан Умирбекова Ж.Т.
Жетысуский государственый университет им.И.Жансугурова, Талдыкорган, Алматинская область,
Казахстан Канаева З.К.
НИИ проблем биологии и биотехнологии при КазНУ им.аль-Фараби
Аманбаева У.И.
Жетысуский государственый университет им.И.Жансугурова, Талдыкорган, Алматинская область,
Казахстан Токпаев К.М.
Жетысуский государственый университет им.И.Жансугурова, Талдыкорган, Алматинская область,
Казахстан
ИЗУЧЕНИЕ РЕНТГЕНОФАЗОВОГО СВОЙСТВА ЗОЛОТО-МЫШЬЯКОВИСТОЙ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ БОЛЬШЕВИК ПОСЛЕ БИОВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ Acidithiobacillus ferrooxi-
dans
STUDIES X-RAY DIFFRACTION PROPERTIES OF GOLD-ARSENIC ORE OF THE BOLSHEVIC DEPOSIT AFTER BIOLEACHING BY Acidithiobacillus ferrooxidans
Kanaev A. T.
Zhetysu state university named after Ilyas Zhansugurov (Taldykorgan, st. Zhansugurova, Almaty region,
Kazakstan) Umirbekova Zh.T.
Zhetysu state university named after Ilyas Zhansugurov (Taldykorgan, st. Zhansugurova, Almaty region,
Kazakstan) Kanaeva Z.K.
Research Institute problem of biology and biotechnology of al-Farabi Kazakh National University
Amanbaeva U.I.
Zhetysu state university named after Ilyas Zhansugurov (Taldykorgan, st. Zhansugurova, Almaty region,
Kazakstan) Tokpaev K.M.
Zhetysu state university named after Ilyas Zhansugurov (Taldykorgan, st. Zhansugurova, Almaty region,
Kazakstan)
АННОТАЦИЯ
Работа посвящена изучению поведения состава руды в процессе агитационного выщелачивания золота. В работе впервые предлагается использовать значения рентгенофазового анализа в качестве критерия оценки полноты извлечения золота из собственных минералов. Руды территории Большевик содержат тонкодисперсное золото, распределенное, в основном, в тонкозернистых и глинисто -шламистых фракциях руды и ассоциированное с сульфидами металлов, породной частью руды - кварцем и минералом золота - алюминидом, трудноизвлекаемое широко распространенным цианидным способом, который, к тому же, характеризуется как экологически опасный метод. В связи с этим разработка экономически эффективной и экологически чистой комбинированной бесцианидной технологии переработки глинистых руд кор выветривания с тонкодисперсным золотом, к числу которых относятся руды территории
Большевик, является актуальной научно-технологической задачей. Одним из современных методов определения фазового состава кристаллических тел является метод рентгенофазового анализа (РФА). В основу РФА положено явление дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Для выполнения качественного и количественного фазового анализа используется современная рентгеновская аппаратура - рентгеновские дифрактометры, что позволяет проводить анализ быстро и с большой точностью.
ABSTRACT
Work is devoted to studying the behavior of the composition of the ore in the agitation leaching of gold. For the first time we are encouraged to use the values of X-ray diffraction as a criterion for assessing the completeness of extraction of gold from its own minerals. Ore territory of Bolshevik contain finely dispersed gold, distributed mainly in the fine-grained and clayey-slimy fractions ore and associated with metal sulfides, rock part of the ore - quartz and mineral gold - aluminide, hard-widespread cyanide in a manner that, in addition, characterized as environmentally dangerous method. In this regard, the development of cost-effective and environmentally friendly processing technology combined bestsianidnoy clay ore weathering crust with finely divided gold, which include ore Bolshevik territory, it is an actual scientific and technological challenge. One of the modern methods for the determination of the phase composition of crystalline solids is the method of X-ray diffraction (XRD). The basis of the phenomenon of XRD X-ray diffraction of the crystal lattice. To perform qualitative and quantitative phase analysis using modern X-ray equipment - X-ray diffractometer that allows the analysis quickly and with great accuracy.
The purpose of this work - a complete mineralogical and geochemical study of the gold-ore myyhkovistoy Bolshevik deposit after bacterial-chemical leaching process using X-ray diffraction.
The scientific novelty of the work lies in the fact that with the use of bacterial-chemical leaching of samples for the first time semi-quantitative X-ray diffraction analysis revealed the minerals found in gold ore deposits of the weathering crust samples Bolshevik such as galluzit-10A AbSi2O5 (OH)4 • 2H2O and illite K0.75 (H3O) 0.25) Al2 (Si3Al) O10 ((H2O) 0.75 (OH) 0.25) 2.
Ключевые слова: биовыщелачивание, руда, Большевик, переработка, золото, укрупненно лабораторные, извлечение, месторождения.
Keywords: bioleaching, ore, Bolshevik, processing, gold, close-up, laboratory, extraction, field.
В качестве объекта исследования использовали руду золото-мышьяковистого месторождения Большевик которые представлены сравнительно крупными зернами или их сростками. При подготовке к исследованию измельчали до состояния тонкого порошка с размерами обломков не более 20-40 мкм для того, чтобы получить как можно большее количество минеральных индивидов, которые будут взаимодействовать с рентгеновскими лучами во время эксперимента [1].
Рентгенодифрактометрических анализов проведен на автоматизированном дифрактометре ДРОН-3 с Сыка - излучением, ^-фильтр (рис.1). Условия съемки дифрактограмм: и=35 кВ; 1=20 мА; шкала: 2000 имп.; постоянная времени 2 с; съемка 0-20; детектор 2 град/мин [2].
Цель данной работы - комплексное минерало-го-геохимическое изучение золото-мышьковистой руды месторождения Большевик после бактериально-химического способа выщелачивания с помощью рентгенофазового анализа.
Научная новизна работы состоит в том, что с применением бактериально-химического метода выщелачивания образцов впервые полуколичественным рентгенофазовым анализом обнаружены минералы, встречающиеся в образцах золотосодержащих руд коры выветривания месторождения Большевик, такие как галлузит- 10А А^05(0Н)42Н20 и иллит
К<).75(Нз0)0.25)А2ф1зА1)010 (№0)0.75(0^0.25)2.
Материалы и методы исследований
Рисунок 1. Рентгеновский дифрактометр ДРОН-3
Рентгенофазовый анализ на полуколичественной основе выполнен по дифрактограммам порошковых проб с применением метода равных навесок и искусственных смесей. Определялись количественные соотношения кристаллических фаз. Интерпретация дифрактограмм проводилась с использованием данных картотеки ICDD: база порошковых дифрактометрических данных PDF2 (Powder Diffraction File) и дифрактограмм чистых от примесей минералов. Для основных фаз проводился расчет содержания. Возможные примеси, идентификация которых не может быть однозначной из-за малых содержаний и присутствия только 1-2 дифракционных рефлексов или плохой окри-сталлизованности [3].
Применяют характеристическое излучение, длина волны которого соизмерима с расстояниями между плоскими сетками кристаллической решетки минералов. При прохождении пучка параллель-
ных рентгеновских лучей сквозь минеральный индивид (рис.2) имеет место явление дифракции электромагнитных волн: рентгеновские лучи, отраженные соседними параллельными сетками кристаллической решетки вещества, интерферируют. Интерферирующие лучи могут усиливать или гасить друг друга. В данном случае под дифракцией понимается явление сильного рассеяния волн на периодической решетке рассеивателя при определенных углах падения и длинах волн.
2d - sin в = nX где d - расстояние между соседними кристаллографическими плоскостями, м; в - угол, под которым наблюдается дифракция, град.; n - порядок дифракции; X - длина волны монохроматических рентгеновских лучей, падающих на кристалл, м
[4].
Рисунок 2. Дифракция рентгеновских лучей на атомных плоскостях кристаллического вещества
При рассеянии рентгеновского излучения, используемого в рентгенофазовом анализе, в котором в качестве рассеивателя выступает кристаллическая решетка фазы. При этом интенсивные пики рассеяния наблюдается тогда, как выполняется условия Вульфа - Брэгга [5].
Результаты исследований В качестве объекта исследования выбрана золото-мышьяковистая руда коры выветривания территории Большевик (Восточно-Казахстанская область) (рис.3).
Рисунок 3. Выветренные руды золото-мышьяковистого месторождения «Большевик»
С целью извлечения золота из золото-мышьяковистой руды к бактериально-химическому выщелачиванию подвергали выветренную руду месторождения Большевик. Процесс
выщелачивания проводился агитационным методом в лабораторных условиях с культурой бактерий A.ferrooxidans, крупность руды составлял 0,074 мм - 0,1 мм.
Схема 1. Принципиальная схема последовательности проведения опытов
После завершения процесса выщелачивания раствор отфильтровали, твердый кек в дальнейшем с целью изучения структурного состава, подвергался к рентгенодифрактометрическому анализу (схема 1).
По своей характеристике площадь месторождения Большевик сложена терригенно-осадочными породами каменноугольной системы, корами выветривания развитыми над ними и частично третичными и четвертичными отложениями. В лежачем боку Кызыловской зоны преимущественно развиты песчано-сланцевые отложения, а в висячем боку - полимиктовые разнозернистые песчаники верхней подтолщи алевролито-песчаниковой толщи (С,82-С2Ь). В разрезе самой Кызыловской зоны смятия преобладают песчано-сланцевые отложения бакырчикской свиты (Сз) (рис.3).
После завершении процесса выщелачивания бактериального раствора отфильтровали, полученного твердого материала после выщелачивания подвергали к рентгенодифрактометрическому исследованию.
Было установлено, что исследуемая руда представлена, в основном, кварцем, и в небольших количествах - сфалеритом и слюдистыми минералами. Термическим анализом пробы верхних горизонтов руд обнаружены рудные минералы - пирит. Полуколичественным спектральным анализом пробы верхних горизонтов исследуемых руд определено содержание небольших количеств следующих элементов: золота, серебра, мышьяка, магния, натрия, титана; больших количеств железа, кремния и алюминия, что является косвенным свидетельством присутствия в рудах глинистых компонентов, при этом низкое содержание золота, видимо, связано с неравномерным его распределением.
По результатам полуколичественного рентге-нофазового анализа подтвердилось наличие больших количеств железа, кремния и алюминия и обнаружено, что основную фазу исследуемой руды составляют кварц, мусковит, иллит (табл.1).
В дифрактометре фиксируется кривая зависимости интенсивности дифракционной картины от угла отражения 20. Начальную информацию о состоянии вещества получили из внешнего вида рентгеновских спектров.
Таблица Б.1
Фазовый состав руды месторождений Большевик после биовыщелачивания A.ferrooxidans
Compound Name Formula S-Q
Quartz, syn SiO2 70,0
Hydronium Jarosite (K0.84(H3O)0.16)Fe2.73(SO4)2((OH)5.19(H2O)0.8l) 10,9
Pyrite, cuprian, syn (Cu 0.4 Fe o.6)S2 4,2
Iron Titanium Oxide FeTiO3 3,2
Pyrite, arsenian Fe(S0.99 As 0.01 )2 3,1
Halloysite-10 anstrom (OH)8Al2Si2O3 2,3
Muscovite-IM, syn KAl2Si3AlO10(OH)2 2,2
Chloritoid-M FeAl2SiO5(OH)2 2,1
Illite K(AlFe)2AlSi3O10(OH)2H2O 2,1
■ ■ <* I --'IT
" - .T> ^ " s- r. -_ _
2-Theta - Scale
EMusc00He-1 MS, syn - KAI^Si:^Ail010((-ЭН)2 - S-Q 2.2 % - 00-007-0025 (I) Schloritoid-M - FeAI2Si05 (OHH)2 - S-Q 2.1 % - 00-014-0062 (I) Slllite - K(AIFe)2AISi3010(0H)2H20 - S-Q 2.1 % - 00-015-0603 (D)
Operations: Strip kAlpha2 0.500 | Fouris;r 20.000 x 1 | InrifDort Houartz, syn - SiO2 - S-0 70.0 % - 00-04S-1045 (*)
0Hydronium Jarosfte - (K0.8^(H;iC3)(1.16)F:e^.7;i^l^O^^;i^(i:)l-l)^^,r^(n2O)0.81) - S-0 10.9 % - 01-075-9739 ( [< Pyrite, cuprian, syn - (Cu0.4Fe0.6)S2 - S-0 4.2 % - 01-082-0234 (N) Hlron Titanium Oxide - FeTiO3 - S-0 3.2 % - 01-075-1206 (A) HPyrite, arsenian - Fe(S0.99As0.01)2 - S-0 3.1 % - 01-075-6906 (N) [•lnallossite-10 anstrop - (OH)8Al2Si2O3 - S-0 2.3 % - 01-074-1022 (D)
Рисунок 4 - Рентгенограмма руды месторождения Большевик после биовыщелачивания культурой
бактерий A.ferrooxidans
N 40
Хорошо окристаллизованный и однородный по параметрам решетки материал дает узкие и высокие дифракционные пики, плохо окристаллизо-ванный неоднородный материал - широкие и низкие (рис. 4).
По результатам химического анализа проб исследуемой руды выявлены высокое содержание кварца; наличие больших количеств глинозема, оксидов калия и магния, что также указывает на присутствие слюдистых минералов или глинистых компонентов.
Содержание золота достаточно высокое в окисленных рудах, а его невысокие содержания в сульфидных рудах, не соответствующие результатам ранее проведенных анализов, свидетельствуют о неравномерном характере его распределения в рудах. При изучении физико-механических свойств исследуемой руды обнаружены свойства, свидетельствующие об ее упорности. Это высокое содержание фракции «-0,044 мм», следовательно, шламистых частиц, низкий коэффициент фильтрации.
Список литературы
1. Пущаровский Д.Ю. Рентгенография минералов: Учеб. для геол. спец. ВУЗов. - М.: ЗАО "Геоинформмарк", 2000. - 296с
2. Галимов Э.Р., Кормушин К.В., Халитов З.Я. Рентгеноструктурный анализ поликристаллов. Учебное пособие. - Казань, изд-во КГТУ, 2006. -86 с.
3. Шехтман В.Ш., Диланян Р. А. Введение в рентгеновскую кристаллографию. - ИФТТ РАН, Черноголовка - Ред.изд. Отдел ИПХВ РАН, 2002. - 144 с.
4. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99) СП 2.6.1.799-99. - М.: Минздрав России. 1999. - 90 с.
5. Физика твердого тела: Лабораторный практикум. В 2 т./ Под ред. проф. А.Ф. Хохлова. Том 1. Методы получения твердых тел и исследования их структуры. М.: Высш. шк., 2001. - 364 с.
