CC BY
92
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2017, том 60, №7-8_
ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
УДК 622.364:622.765
Ш.А.Курбонов, М.И.Ходжахон, Х.Кабгов, З.К.Мухидинов, В.Дж.Абулхаев, Ш.Р.Самихов, академик АН Республики Таджикистан Ф.Рахими
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ФОСФОРИТНЫХ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЙ РИВАТ И КАРАТАГ
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан, Президиум АН Республики Таджикистан
Результаты исследований показали, что фосфоритные руды месторождений Риват и Каратаг отличаются как по петрографическому, гранулометрическому, так и по минералогическому составу.
В данной работе минералогический состав продуктов флотации анализирован на высокотехнологичном волнодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре S8 TIGER (Германия).
ле руды месторождений Риват и Каре .. Г____гскому, так и по минералогическому со
Ключевые слова: минералогический состав, рентгенофлуоресцентный спектрометр, флотация, фосфорсодержащая руда.
Фосфориты являются важными полезными ископаемыми, которые добываются как сырьё для производства минеральных удобрений. Одни исследователи относят к фосфоритам породы с содержанием P4O10 от 5% и выше, другие от 18% и выше. Фосфорит - осадочная горная порода, состоящая преимущественно из фосфатных минералов группы апатита, находящихся в скрыто- или микрокристаллической форме. Кроме фосфатов кальция, в состав фосфоритов входят нефосфатные минералы: доломит, кальцит, кварц, халцедон, глауконит; в меньшей мере - глинистые минералы, алюмосиликаты, железистые минералы (пирит, лимонит), органические вещества [1].
Для технологического изучения фосфоритов особо важное значение приобретают минералогия, текстурно-структурные особенности и физико-химические свойства прочих нефосфатных минералов-
В последние годы в связи с резким повышением цен на минеральные удобрения значительно сократилась их поставка в Рес
публику Таджики^'
В литературных источниках фосфориты Средней Азии подразделяют на две генетические группы: аутигенные и аллотигенные. Руды представляют собой известково-песчаную или глинисто-песчаную породу, содержащую преимущественно переотложенные фосфатные зерна размером 0.11.0 мм. Количество зерен колеблется в пределах 25-60%. Псефитовый тип распространён на Гулиоб-ском, Риватском, Каратагском и других месторождениях. Обычно эти фосфориты сложены фосфатными зернами (от 2 до 4-5 мм), форма последних округлая, реже - неправильная. Из нефосфатных компонентов преобладает кварц с незначительной примесью полевых шпатов [2].
В Республике Таджикистан минерагенический потенциал фосфатных руд сосредоточен на 4-х месторождениях Зидды, Риват, Каратаг, Хочильёр и составляют в сумме около 30 млн. тонн [2]. На этих объектах содержание Р2О5 в фосфоритовых рудах составляет от 5.7 до 12.5% и вполне может
Адрес для корреспонденции: Мухидинов Зайниддин Камарович, Курбонов Шодком Ахмадбоевич. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 229/2, Институт химии АН РТ. E-mail: [email protected]; [email protected]
быть использовано в качестве технологического сырья для получения минеральных концентратов и изготовления фосфорных минеральных удобрений (суперфосфата, аммофоса и нитроаммофоса) [3].
Одним из перспективных методов обогащения фосфоритных руд являются промывка и флотация. К перспективным методам переработки и обогащения фосфоритов относят разделение в тяжёлых суспензиях, сортировку, термическую обработку, магнитную сепарацию и бактериальное выщелачивание [3,4].
В технологическую схему также включены вспомогательные операции - дробление, грохочение, измельчение, обесшламливание, фильтрация и сушка. Большое разнообразие технологических типов фосфоритовых руд привело к распространению комбинированных схем обогащения. Так, извлечение фосфатных минералов из хвостов основного процесса промывки увеличивает общее извлечение Р2О5 и способствует повышению комплексности использования фосфатного сырья [3-5].
Для флотации фосфоритов применяют реагенты, обычные для флотации других не сульфидных руд. При этом используется анионная, анионно-катионная и катионная флотации. В США для
нио
аге
ельных и животных жиров, зат
флотации фосфоритов продолжительное время применяли таки кислота и непредельные жирные кислоты из растит масло. Целесообразно использование с олеиновой кислотой трансформаторного
онные реагенты, как олеиновая
ем сырое талловое масла, керосина,
улучшающих флокуляцию фосфата [4,5].
Проведённый ситовой анализ дроблённ нельзя отдать предпочтение по содержан грохочение не позволяет получить готовый концен
[3].
до -2 мм
м руды месторождения Риват показал, что 2О5 какому-нибудь из анализируемых классов, то есть
для фосфоритной руды месторождения Риват для фосфоритной руды месторождения Риват
, с
следующей флотацией, не показали значительного улучшения технологических показателей. На ос-
ить готовы
Различные режимы отмиытвькгиотиосвхыодной
Различные режимы отмывки исходной
с целью удаления глинистых материалов с по-
новании проведённых предварительных исследований по флотации были подобраны следующие условия: тонина помола составила 42.5% класса «- 0.063 мм»; для создания рН среды использовалась сода (1.5 кг/т), которая подавалась в голову флотации; для депрессии пустой породы применяли жид-
• Л т^
рая подав кое стекло (1.5 кг/т) вместе с содой.
Результаты флотации в открытом цикле представлены в табл. 1.
чО
Результаты флотации руды с использованием керосина
-^
Наименование продукто
Концентрат 1 основной флотации
_Концентрат перечистки
Концентрат 2 основной флотаци:
Промежуточный продукт перечистки Промежуточный продукт 2 ос:
_флотации_
_Хвосты_
Руда
Таблица 1
Условия опытов Сода - 1.5 кг/т
Жидкое стекло - 1 кг/т
Таловое масло - 2 кг/т
Керосин -2.5 кг/т
При этом получен концентрат 2-й основной флотации с содержанием в нем Р205 - 17.2%, который может быть сырьём для получения фосфорных удобрений. Содержание Р205 в хвостах составляет 0.41%. Концентраты 1-го основного и 1-го промышленного продукта контрольной флотации подвергались перечистке.
Таким образом, разработанная схема флотации в открытом цикле представлена на рисунке.
Из мель
СогцН^СОЕ-Ь^кг/г Жсистекпо -ЦОктА1 Таштспю -С1,75кг/г Керосин -1 кг/г Сислгапо -30 г/
1-я Основная ф тоотацня 10 Талмаспэ-(
^^^^^^^^^^^^^^^^^^ Еерошн-1
* 1 Систаспэ-'
Концентрат I
^^^^^^^^ П-я Основная Апстаиня 5
I Концензр^
I *-
прежде всег
Рис. Схема флотации руды в Минералогическое направление в изучении ве
"с!го'1д!агно!т"к!""з!ч!ни.и.слагаю_щихи:
Прамлр.
Л
ии руды в опта
П-я Кантоапьюя <3>псгалшя
г
Хвосты
имальном режиме.
¡ещественного состава фосфоритов заключается, 1агающих их минералов. Традиционные химические, петрографические, гранулометрические анализы, хотя и остаются главными при изучении фосфоритов, но они не дают возможность проникновения в глубь структуры минералов, и для этой цели особое зна-е имеют физические и физико-химические методы, которым уделяется все большее внимание
чение при
и изучении вещественного состава фосфоритов. Поэтому знание вещественного состава фосфатного сырья для технологической переработки имеет не меньшее значение [6].
Проведённый ранее [7] минералогический анализ средней пробы фосфатной руды показал, что в составе руды имеются кварц-фосфоритовые песчаники желтовато-серого цвета с включением зерен и редких желваков фосфоритов, мелко-зернистого кварца и глинистой фракции. Содержание Р2О5 в исходной пробе составляет 5.7-6.5%. Гранулометрический анализ показал неравномерное и равномерное распределение содержание Р2О5 в Каратагском в Риватском фосфоритах соответственно.
Ситовое обогащение Каратагских фосфоритных руд после их дробления показало возможность извлечения 90% концентрата в крупных фракциях (0.3-2.0).
В данной работе минералогический состав продуктов флотации, полученных по приведенной выше схеме, определяли на высокотехнологичном волнодисперсионном рентгенофлуоресцентном (ВДРФ) спектрометре S8 TIGER (Германия), а содержание основного компонента P2O5 методом ВДРФ и химическими методами.
ого ком ого ком
;ния. Рас
Подготовки проб для ВДРФ осуществляется методом сплавления. Растворение и разложение
/ •
части пробы с помощью флюса (плавня ) и получение однородного стекла полностью нивелируют эффекты, связанные с размером частиц и неоднородностью пробы. Метод сплавления имеет ряд пр имуществ и позволяет: а - разбавление пробы для уменьшения матричных эффектов; дополнительные вещества типа поглотителей или внутренних стандартов для уменьшени пенсирования матричных эффектов; в - возможность подготовки стандартных образцов требуемого состава.
По существу процедура сплавления состоит в нагревании смеси пробы с флюсом при высокой температуре (от 800 до 1200°C), флюс при этом расплавляется и происходит растворение пробы. В целом состав и условия охлаждения должны быть такими, чтобы после охлаждения конечный продукт представлял собой единую стеклофазу. Нагревание смеси пробы с флюсом проводили на специальных установках в тиглях из платиновых сплавов.
Подготовка проб для спектрометра S8 TIGER по получению сплавленных дисков, согласно программе Geo-Quant, включает следующее : определение потери массы - потери при прокаливании (ППП) и добавление флюса в исследуемый образец. Флюс состоит из 3.14 г тетрабората лития (Li2B4O7) и 3.14 г метабората лития (LiBO2).
Результаты исследования минералогического состава основных концентратов процесса флотации методом ВДРФ приводятся в табл.2.
-------------------------) компонента - P2o5,
ю предложенной схеме растёт. Если содержание P2O5 : месторождения Каратаг увеличивается на 26.16%, то в концентрате, полученном из руды месторождения Риват, этот показатель возрастает на 62%. Как было показано ранее [7], обогащение фосфоритной руды месторождения Каратаг происходит при простом просеивании частиц по размерам. При этом для обогащения фосфоритного сырья месторождения Риват необходимо флатационное воздействие. Это указывает не только на их отличие по типу распределения основного компонента в минералах, но и по химическому составу минерала.
Из минералогического состава фосфоритных руд исследуемых месторождений (табл. 2) чётко видно, что у фосфоритной руды месторождения Риват содержание SiO2 на 10% выше, чем у фосфоритов месторождения Каратаг, что свидетельствует о преобладании кварцевых минералов в данном
Как видно из таблицы, содержание основного компонента - Р205, в обоих источниках после обогащения по предложенной схеме растёт. Если содержание Р205 в обогащённом концентрате руды
сырье. Как видно из таблицы, после обогащения содержание SiO2 заметно снижается.
Таблица 2
Минералогический состав основных продуктов процесса флотации, найденных методом ВДРФ на
спектрометре S8 TIGER
Вы- Минералогический состав, %
Продукты ход, г ШШ О й £ MgO О < О м О сл О м О / $ CaO О н 1 01 О <и " Рч
Исх. Каратаг 5.77 0.50 0.58 2.85 55.89 10.44 4.74 0.87 16.99 0.11 0.06 1.19
Концентрат, Каратаг 8.12 0.92 0.92 3.57 3 8.24 14.14 6.66 0.79 23.82 0.14 0.10 2.33
Фосфорит. мука 25 9.46 1.06 1.08 1.95 18.96 20.76 9.61 0.38 34.40 0.08 0.11 2.15
Исх. Риват 6.02 0.33 0.49 3.23 65.66 6.07 4.76 0.94 11.18 0.15 0.10 1.06
Концентрат I основной 10 11.5 0.52 1.54 7.87 49.07 6.36 4.35 1.12 12.22 0.35 0.12 4.99
Концентрат II основной 28 10.14 0.71 0.90 4.55 29.93 15.57 8.33 0.70 25.97 0.24 0.16 2.80
Концентрат II основной (повторный опыт) 27 9.95 1.20 0.59 3.17 2657 X 17.22 9.07 • 0.68 28.65 Д 0.23 0.17 2.50
ием руды
V > ~ _
Фосфоритовая мука, полученная ситовым просеиванием руды Каратага, отличается по минералогическому составу от таковой, полученной способом обогащения. Видно, что в составе муки, полученной ситовым методом, содержание алюмосиликатов уменьшается, а содержание сульфата
кальция по катионам кальция и анион;
гащения.
>нам SO3
на 30% выше в кон
/С-
Для технологического изучения фосфор
центрате, полученном способом обо-собенно важ ное значение приобретают минера-
логия, текстурно-структурные особенности и физико-химические свойства прочих нефосфатных минералов и прежде всего тех, которые образуют вредные примеси. Первостепенную роль играют железосодержащие минералы фосфоритов - гидроокисные, глауконит, пирит и др. [6]. В данном случае увеличение оксида серы ^03) и оксида кальция (СаО)в фосфоритных концентратах (Концентрат II основной) и снижение их доли в кварцевом концентрате (Концентрат I основной) и фосфоритовой муке свидетельствует о присутствии сульфата кальция в составе фосфоритного минерала. В то же время характер распределения оксида железа ^е203) и оксида магния (MgO) в фосфоритовом и кварцевом концентрате, а именно возрастание их количества в последнем указывает, что эти соединения не входят в состав минералов, составляющих фосфориты изученного месторождения.
Из количества ППП, полученных при предварительной пробоподготовке, можно определить количество выделившегося углерода в виде СО или СО2, что свидетельствует о количестве карбонатов в составе изученных минералов. Как видно из данных табл. 2, во всех случаях ППП концентратов на 40% выше потери массы от исходной руды. Этот факт и присутствие кальция и магния в концентратах свидетельствуют о наличии карбонатов и сульфатов в исследуемых фосфоритных минералах таджикской депрессии.
Давно известно, что высокой железистостью отличаются фосфориты, и это до сих пор пока остаётся главным препятствием их использования для химической переработки на удобрения. Мик-
розернистые фосфориты, например Каратагские, наоборот, имеют тенденцию к возрастанию оксида железа в концентрате при флотационном обогащении.
Из других вредных минералов фосфоритных руд особо должны быть отмечены сульфаты, карбонаты и алюминаты. Большие технологические трудности создаёт магний. Как карбонаты, так и полуторные оксиды вызывают повышенный расход кислоты при сернокислотной переработке, что снижает экономичность и усложняет технологический процесс [6].
Следует отметить, что примеси в фосфоритах имеют не только вредное значение, но могут
приобретать роль попутных полезных компонентов. В минералогич
составе наблюдается при-
ений.
сутствие ионов калия, марганца, которые являются полезными микроэлементами для роста растени
В связи с этим необходимо более глубокое комплексное изучение данных ботка новых технологических процессов их обогащения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Интернет ресурсы (https://ru.wikipedia.org/wiki/Фосфорит).
2. Джанобилов М. Петрографическая характеристика фосфоритонос: ват. - Вопросы геологии Таджикистана, ып.4. - Душанбе, 1975, с.3-
.07.2017 г.
3. Зинченко З.А., Соколов Е.С., Сата гии. - Мат-лы Республ. конф.
4. Pevear D.R. "The estuarine fo Geology, 1966, v.61 (2), pp. 251-25
5. Можейко Ф.Ф., Поткина Т.Н., Гончар катионной флотации. - Тр. БГТУ с. 101-106.
6. Вещественный состав ф бирск: Наука, 1979, с.14.
.А. Достиж -166. Unite
в обл;
месторождения Ри-
мии и химической техноло-
осфоритов.
:ed States Atlantic Coastal Plain phosphorite". - Economic
богащение фосфоритовых руд по схеме анионно-
технология неорганических веществ», 2011, №3, ———. - -7. Валиев Ю.Я., Кабгов Х.Б., Маматов Э.Д., Горенкова Л.Г., Бобокалонов Д.Т. Изучение фосфоритов Таджикистана и получение из них минеральных удобрений. - Мат-лы 13-Нумановских чтений. -Душанбе, 23 ноября 2016, с. 80-83.
Ш.АДурбонов, М.Хочахон, Х.Кабгов, ЗД.Мухидинов, В.Ч,.Абулдаев, Ш.Р.Самихов, Ф.Радимй
ТАРКИБИ МИНЕРОЛОГИИ МАЪДАЩОИ ФОСФОРДОРИ КОНВОИ
РИВАТ ВА КАРОТОГ
Институти кимиёи ба номи. В.И.Никитини Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон
Барои омузиши ашёдои хоми технологии фосфордор аз дама бештар адамиёти зиёд дар минералогия, сохти текстурй, хосиятдои физикй-кимиёи ва минералдои гайрифосфатии гуногун мебошад. Дар омузиши зерин тадлили таркиби минералогй ва мадсулотдои флотатсиониро бо ёрии асбоби чадиди мавчй-дисперсионии рентгенофлуоресентй - спектрометрии S8 TIGER (Германия) гузаронида шудааст. Натичадои тадкикоти ба даст омада нишон медидад, ки тарки-
би минерологии маъданхои тахкидшавандаи кони Риват ва ^аратог аз якдигар аз руи таркиби петрографй, гурушавй ва инчунин бо таркиби минерологй фарк мекунанд.
Калима^ои калиди: таркиби минералоги, спектрометри рентгенофлуоресенти, флотатсия, маъдани фосфордор.
Sh.A.Kurbonov, М.Khodzhakhon, H.Kabgov, Z.K.Muhidinov, V.D.Abilhaev, Sh.R.Samikhov,
F.Rahimi
MINEROLOGY COMPOSITION OF PHOSPHATE OF THE RIVAT AND
KARATAG ORES
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
Mineralogy, texture-structural features and physicochemical properties of other non-phosphate minerals are especially important for the technological study of the phosphorite substance. In this paper, the mineralogical composition of flotation products by high-tech wave dispersive X-ray fluorescent spectrometer S8 TIGER (Germany) is analyzed. The obtained results of investigations showed that the mineralogical composition of phosphorus ores of the investigated deposits of Rivat and Karatag differ both in pet-rographic, granulometric, and in mineralogical composition. Key words: mineralogical composition, X-ray fluorescence flotation, phosphorus, containing
ore.
