ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ РУДЫ М. РОДНИКОВОЕ НА НОВЫЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ

ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ РУДЫ М. РОДНИКОВОЕ _НА НОВЫЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Кубекова Шолпан Накишбековна

кандидат техн. наук, доцент

Капралова Виктория Игоревна

доктор техн. наук, доцент

Мустахимов Бекежан Канабекович

кандидат техн. наук, доцент

Ибраимова Гулнур Талипбаевна

Магистр техн.наук Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И.Сатпаева г.Алматы, Республика Казахстан

THE STUDY OF THE POSSIBILITY OF PROCESSING OF THE WASTAGE OF ENRICHMENT OF COMPLEX ORE F.RODNIKOVOE ON THE NEW INORGANIC MATERIALS

Kubekova Sholpan Nakishbekovna, candidate of Technical Sciences, associate professor Kapralova Viktoriya Igorevna, doctor of Technical Sciences, associate professor Mustachimov Bekezhan Kanabekovich, candidate of Technical Sciences, associate professor Ibraimova Gulnur Talipbaevna, master of engineering The Kazakh national research technical university named after K. I. Satpayev Almaty, Republic of Kazakhstan АННОТАЦИЯ

Целью работы является изучение вещественного и фазового состава отходов обогащения свинцово-цин-ковой руды м. Родниковое и исследование возможности получения на их основе новых неорганических материалов различного назначения. Показано, что основными составляющими данных отходов являются кварц, глинистые и слюдистые минералы. Кислотно-термическим методом получен ряд силикофосфатных материалов и установлена зависимость их растворимости от состава и температуры синтеза. Нерастворимые пористые продукты, которые можно использовать для очистки водных сред, образуются при 400 ° C. ABSTRACT

The purpose of work is studying of real and phase structure of a wastage of enrichment of zinc-lead ore of f. Rodnikovoe and research of a possibility of receiving on their basis of new inorganic materials of different function. It is shown that the main components of this wastage are quartz, clay and micaceous minerals. The acid and thermal method received a row of the silikophosphative materials and dependence of their solubility on structure and fusion temperature is established. Insoluble porous products which can be used for cleaning of aqueous mediums are formed at 400 ° C.

Ключевые слова: отходы обогащения, полиметаллическая руда, силикофосфатные материалы. Keywords: enrichment wastage, complex ore, silikophosphative materials.

За последние годы наблюдается значительное понижение качества большинства типов руд цветных металлов, вследствие чего в передел вовлекаются новые труднообогатимые виды сырья, в том числе окисленные тонковкрапленные и металлоколлоидные руды [1].

В процессе обогащения таких руд образуется очень большое количество отходов - первичных и вторичных шламов. Высокое содержание шламов в отходах обогащения делает невозможной их переработку известными флотационными методами [2], вследствие чего они либо накапливаются в шламонакопителях, либо депонируются на открытых площадках, что, несом-

ненно, оказывает негативное влияние на окружающую среду.

Как правило, основными компонентами этих отходов являются соединения кремния, алюминия и других элементов, что делает актуальной и перспективной задачу исследования возможности их переработки на новые неорганические материалы полифункционального назначения, в частности фосфорные удобрения с микроэлементами, силикофосфатные сорбцион-но-фильтрующие материалы [3-5] и т.п. Переработка этих отходов позволит решить как технологические (расширение ассортимента химической продукции Ка-

захстана, создание новых производств), так и экологические задачи утилизации техногенных отходов.

К наиболее распространенным методам получения сорбционных материалов с развитой удельной поверхностью следует отнести метод осаждения из водных растворов солей с последующей термообработкой полученных соединений [6-7]. При этом, определенный практический интерес представляют сорбционные материалы, полученные совместным осаждением силикатных и фосфатных солей, широко используемые в промышленности [5; 7]. Однако в научно-технической литературе практически отсутствуют сведения о систематическом изучении свойств и процессов синтеза новых силикофосфатных сорбентов на основе силикатных и алюмосиликатных отходов обогащения рудного сырья РК.

Целью данной работы является изучение вещественного и фазового состава отходов обогащения свинцово-цинковой руды м. Родниковое и исследование возможности получения на их основе новых неорганических материалов различного назначения.

Рентгенофазовый анализ отходов обогащения на полуколичественной основе выполнен на автоматизированном дифрактометре ДРОН-3 (СиКа - излучение, р-фильтр) 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. Было установлено, что основными минералами являются кварц, каолинит, мусковит, альбит и ортоклаз. Вещественный анализ отходов обогащения, а также силикофосфатных продуктов на их основе изучен методом электронно-зондового анализа с использованием электронного микроскопа фирмы JEOL-733 с рентгеновским анализатором. Полученные результаты показаны в таблице 1.

Синтез силикофосфатных продуктов проводили кислотно-термическим методом в три стадии: на первой проводили мокрый перетир отходов обогащения с фосфорной кислотой до густого пастообразного состояния; на второй стадии полупродукты сушили в течение часа и на третьей - прокаливали при температурах 400; 600 и 800оС также в течение часа.

Исследование растворимости полученных сили-кофосфатов проводили в дистиллированной воде, в 0,001н растворе соляной кислоты и в 0,001 н растворе гидроксида натрия при комнатной температуре. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 1

Вещественный состав отходов обогащения полиметаллической руды м. Родниковое и силикофосфатных

продуктов, полученных на их основе

Исследуемые образцы Среднее содержание компонентов, масс.%

МдО А120з SiO2 Р О 1 2 5 К20 СаО ТЮ2 МпО FeO ZnO

Исходные отходы обогащения 4,91 17,76 63.58 0,0 3,05 3,60 0,46 0,39 5,27 0,98

Продукт с соотношением SiO2 : Р205 = 3:1 4,05 14,17 53,27 18,10 2,35 2,97 0,29 0,27 4,31 0,22

Продукт с соотношением SiO2 : Р205 = 11:1 4,43 16,80 60,77 5,58 2,80 3,26 0,41 0,32 4,93 0,70

Исследуемые образцы Температура синтеза,оС

400 600 800

Растворимость в дистиллированной воде, отн.%

Исходные отходы 4,2 2,3 1,0

Я02 : РА = 3:1 0,0 4,7 8,3

SiO2 : Р205 = 11:1 0,0 0,2 0,3

Растворимость в 0,001 N НС1, отн.%

Исходные отходы 6,71 3,90 1,9

ЯО, : РА = 3:1 0.5 10,0 14,0

SiO2 : Р205 = 11:1 0,0 0,3 0,7

Растворимость в 0,001 N №ОН

Исходные отходы 0,0 0,0 0,0

ЯО, : РА = 3:1 0,0 0,0 0,0

SiO2 : Р205 = 11:1 0,0 0,0 0,0

Таблица 2

Зависимость растворимости силикофосфатов, полученных на основе отходов обогащения руды м.Родниковое

Из результатов следует, что растворимость силико- как в воде, так и в слабокислых и слабощелочных сре-фосфатов зависит как от температуры, так и от соста- дах обладают кристаллические пористые продукты, ва продуктов. При этом минимальной растворимостью полученные при 400оС при отношении отходов обога-

щения к фосфорной кислоте (в пересчете на оксиды) SiO2 : Р205 = 11:1. Увеличение содержания фосфорной кислоты в продуктах повышает их растворимость, особенно для продуктов, синтезированных при 800оС (таблица 2).

Увеличение растворимости силикофосфатов с повышенным содержанием фосфатного компонента, полученных при 800оС, очевидно, можно объяснить тем,

что в этих условиях происходит полная деструкция глинистых и слюдистых минералов. При этом катионы щелочных металлов и алюминия, входящие в их состав, образуют рентгеноаморфные фосфатные фазы, довольно растворимые в воде и в слабом растворе соляной кислоты. Высказанное предположение подтверждают результаты РФА (таблица 3).

Таблица 3

Результаты полуколичественного рентгенофазового анализа силикофосфатных продуктов, синтезированных на основе отходов обогащения полиметаллической руды м.Родниковое при различных температурах

Название фазы Химический состав Содержание, %

Температура синтеза, оС

400 800

Кварц SiO2 44,7 35,1

Кристобалит SiO2 0,0 32,1

Тридимит SiO2 0,0 25,7

Каолинит Al2(Si2O5)(OH)4 32,0 0,0

Мусковит KAl2(AlSi3OJ(OH)2 8,9 0,0

Альбит Na(AlSi3O8) 7,4 0,0

Ортоклаз KAlSi35O8 7,0 7,1

Таким образом показано, что кислотно-термическая обработка отходов обогащения полиметаллической руды м.Родниковое приводит к образованию как практически нерастворимых кристаллических пористых продуктов, которые могут быть использованы в качестве сорбционно-фильтрующих материалов при очистке водных сред от различных загрязнителей, так и к образованию растворимых силикофосфатов, которые можно рекомендовать к использованию в качестве комплексных РК-удобрений пролонгированного действия, содержащих такие микроэлементы как цинк и марганец.

Литература:

1. Абишев Д.Н., Еремин Ю.П. Обогащение тон-ковкрапленных руд - приоритетное направление горно-металлургического комплекса //Промышленность Казахстана. - 2000. - №2. - С.96.

2. Студенцов В.В. Клец А.. Вопросы теории и практики обогащения руд. /Кн. 2. Горно-металлургический комплекс Республики Казахстан // Анализ, запасы, технологии. - Алматы: Информационно-аналитический центр геологии, экологии и природных ресурсов Республики Казахстан, 1997. - 78 с.

3. Гельфман М. И., Тарасова Ю. В., Шевченко Т.

В., Мандзий М. Р. Исследование сорбционных характеристик природного и модифицированного сорбента на основе алюмосиликатного сырья //Химическая промышленность. - 2002. - № 8. - С. 50-56

4. Clarke P., Fornasiero D., Ralston J., Smart R.St.C. A study of the removal of oxidation products from sulfide mineral surfaces // Minerals Engineering.- 1995.- v.8, № 11.-P. 1347-1357

5. Гладун В. Д., Андреева Н. Н., Акатьева Л. В., Дра-гина О. Г. Неорганические адсорбенты из техногенных отходов для очистки сточных вод промышленных предприятий // Экол. и пром-сть России. - 2000. - №5. - С. 17-20.

6. Способ получения силикофосфатного адсорбента: Иннов.патент РК №28564, МПК С 01В33/20, С 02F 1/00. Джусипбеков У.Ж., Кайынбаева Р.А., Черня-кова Р.М. и др.3аявлю22.07.2013. 0публ.16.06.2014, бюлл.№6.

7. Шилина А.С., Милинчук В.К. Сорбционная очистка природных и промышленных вод от катионов тяжелых металлов и радионуклеидов новым типом высокотемпературного алюмосиликатного адсорбен-та//Сорбционные и хроматографические процессы. -2010, т.10. - Вып.2. - С.237-245