CC BY
37
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
Technological studies of the nepheline syenite deposit Zardaly with the aim
of comprehensive using Karimov A.1, Abdullayeva M.2, Altybaeva D.3, Murzubraimov B.4 Технологические исследования нефелиновых сиенитов месторождения Зардалы с целью комплексного использования Каримов А. К.1, Абдуллаева М. Д.2, Алтыбаева Д. Т.3, Мурзубраимов Б. М.4
'Каримов Абдисатар Каримович /Karimov Abdisatar - научный сотрудник;
2АбдуллаеваМайрам Дукуевна / Abdullayeva Ма^ат - доктор технических наук, профессор, кафедра общей химии и химико-экологической, криминалистической экспертизы;
3Алтыбаева Дилбар Тойчиевна /Altybaeva Dilbar - доктор химических наук, профессор, кафедра физической, коллоидной, аналитической, органической химии и химической технологии, факультет естествознания и географии, Ошский государственный университет, г.Ош, Кыргызская Республика;
4Мурзубраимов Бектемир Мурзубраимович / Murzubraimov Bektemir — академик, Национальная академия наук Кыргызской Республики, г. Бишкек, Кыргызская Республика
Аннотация: представлены новые результаты технологических исследований нефелино-сиенитовыхруд месторождения Зардалы, с целью их комплексного использования. Abstract: new results of technological research nepheline syenite ore Zardaly field, shows the effectiveness of its integrated use.
Ключевые слова: нефелиновый сиенит, силикатный анализ, магнитное обогащение, химическое обогащение, азотнокислое разложение, глинозем, магнитная фракция, нефелин-полевошпатовый концентрат.
Keywords: nepheline syenite, silicate analysis, magnetic separation, chemical refining, nitrate decomposition, alumina, magnetic fraction, nepheline-feldspar concentrate.
УДК: 553.43:553.21
Зардалинский массив нефелиновых сиенитов расположен на Северном склоне Алайского хребта, в междуречье Кштут и Сох в верховье Сая Зардалы в Баткенской области Кыргызстана. В результате поисковых работ на Зардалинском месторождении проведенных в 1958-1962 годы установлено, что участки Северный, Южный и Молодость по качеству сырья и горнотехническим условиям представляют промышленный интерес [1].
Создание крупного горнопромышленного комплекса на базе Зардалинского массива нефелиновых сиенитов обеспечит дальнейшую индустриализацию горных районов Кыргызстана, позволит полностью покрыть потребности страны, сейчас вынужденной импортировать алюминий, содопродуктов, поташа, стекольного и керамического сырья, сыграет важную роль в дальнейшем развитии производительных сил Кыргызстана [2].
Исходя из сказанного, очевидно, что проблема переработки нефелиновых сиенитов Зардалинского месторождения не только остается актуальной, но и приобретает особую важность в условиях современного Кыргызстана.
В связи с этим нами проведена научно-исследовательская работа по изучению минералогического состава нефелинового сиенита месторождения Зардалы и условия полного его разложения с минеральными кислотами [3, 4].
Для исследования нефелиновых сиенитов месторождения Зардалы отобраны пробы из участка Молодость в 200 м к юго-западу от Южного участка. По химическому составу нефелиновые сиениты месторождения Зардалы отвечают «миаскитовому типу» [1].
Средний химический состав нефелиновых сиенитов участки «Молодость» определен с помощью силикатного анализа [3]. Результаты силикатного анализа четырех проб нефелинового сиенита приведены в таблице 1.
хо (01 о £ О С Содержание в масс.%
Крис-таллиз. Н2О 8Ю2 Са О Ш2О К2О АЪОз Fe2Oз 8О42- Т1 О2
1 1,23 56,34 3,96 0,54 6,30 6,42 20,04 4,62 0,12 0,32
2 1,61 56,63 3,79 0,50 4,89 6,22 19,17 7,09 0,10 0,22
3 1,45 56,22 3,87 0,48 5,87 6,58 20,00 5,56 0,13 0,15
4 1,27 56,54 3,90 0,53 5,76 6,26 19,85 5,49 0,12 0,32
Как видно из таблицы 1, основными компонентами являются кремнезем, глинозем, а также оксиды железа, кальция, калия, натрия и титана. Содержание глинозема по результатам силикатного анализа колеблется в пределах 19,17-20,04%.
В работе [4] указано, что при обогащении руды нефелинового сиенита нефелинполевошпатовый концентрат можно получить путём разделения с помощью гравитационного метода обогащения на легкую и тяжелую фракции. В легкую фракцию отделяются полевошпатовые минералы: нефелин, плагиоклаз, калиевые полевые шпаты. В тяжелую фракцию уходят минералы группы амфиболов, пироксен, гранат и т. д., которые выводятся из алюмосиликатного сырья с помощью электромагнитной сепарации. Для большей наглядности проведенной работы по обогащению нефелинового сиенита месторождения Зардалы можно дать следующую схему (рис. 1).
В работе [3] было определено, что нефелиновая руда в азотной кислоте подвергается более значительному разложению, по сравнению с серной и соляной кислотой. В связи с этим нами проведена работа по определению эквивалентного количества нефелинового сиенита для нейтрализации 0,1 грамм - эквивалент азотной кислоты и отделению продуктов переработки из смеси [5].
Для проведения технологических исследований с целью комплексного использования продуктов азотнокислого разложения нефелиновых сиенитов месторождения Зардалы нами использована исходная проба, представляющая собой каменистую фракцию светло-серого цвета. Штуфные пробы нефелинового сиенита подвергли к дроблению в кусковой дробилке до размера менее 10 мм в количестве 1 кг. Из нее путем квартования отбирали для исследования 0,5 кг, остальные 0,5 кг оставили как дубликат для дальнейшего хранения. Из 0,5 кг пробы путем квартования отбирали 0,25 кг для проведения технологических исследований. Для этого навеску нефелинового сиенита дробленного до размера менее 10 мм, просеивали через сито d=0,25 мм, остальные над ситные остатки измельчали с молотком и пропустили полностью через сито, так как нам известно, что после прохождения через сито d=0,25 мм нефелиновая порода раскрывается полностью [4].
Приготовленная проба нефелинового сиенита изучена на магнитную и химическую обогатимость. Результаты опыта магнитного обогащения нефелинового сиенита под воздействием сильного постоянного магнита приведены в таблице 2. Как видно из таблицы, после магнитного обогащения из отобранной навески нефелинового сиенита в количестве 10,0 гр оставались в среднем 6,2 гр белый нефелин-полевошпатовый концентрат и в среднем 3,8 гр магнитной фракции.
СХЕМА : «Обогащение нефелинового сжвнга»
Рис. 1. Обогащение нефелинового сиенита
Таблица 2. Магнитное обогащение нефелинового сиенита
№ Исходная навеска Нефелин-полевошпатовый Магнитная
Пн нефелинового сиенита, в гр концентрат, в гр фракция, в гр
1 10,0 6,4 3,6
2 10,0 6,2 3,8
3 10,0 6,0 4,0
4 В среднем 6,2 3,8
Таким образом, после тщательного магнитного обогащения 38% железосодержащие темноцветные минералы удаляются из руды и остается белый нефелин-полевошпатовый концентрат в количестве 62%. На основе результатов магнитного обогащения нефелинового сиенита определены направления дальнейших исследований.
Для проведения химического обогащения нефелинового сиенита путем азотнокислого разложения собрали аппарат, состоящий из круглодонной химической колбы снабженной обратным холодильником, мешалкой и с нагревом. С целью избирательного растворения только нефелина из состава породы, в реакционную колбу поместили 6,0 гр нефелин-полевошпатового концентрата, к ней добавили 100 мл 4% ного раствора азотной кислоты и перемешиванием кипятили 5 минут. В следующий день содержимого в колбе отфильтровали и фильтрат, содержащего нитратов алюминия, натрия, калия и избытка азотной кислоты нейтрализовали до рН=8-9 с раствором карбоната натрия. Получили белый, пушистый, без примеси железа осадка гидроксида алюминия Al(OH)3. Отфильтровали гидроксида алюминия и сушили досуха в сушильном шкафу при t=1050С до постоянного веса. 250 мл фильтрата, содержащего нитратов калия и натрия KNO3+NaNO3, упаривали в водяной бане и взвешиванием определили количества смеси ниратов калия и натрия KNO3+NaNO3. После высушивания гидроксида алюминия Al(OH)3 в сушильном шкафу отделили его от фильтровальной бумаги и после прокаливания в муфельной печи в течение 20 минут при t=6000С получили у-глинозем. Результаты четырех опытов по азотнокислому разложению нефелинового сиенита после магнитной сепарации приведены в таблице 3.
Таблица 3. Продукты азотнокислотного разложения нефелинового сиенита после магнитной сепарации
№ пк Наименования продуктов №№ опытов
1 2 3 4
1. Навеска нефелинового сиенита, в гр 10,0 10,0 10,0 5,0
2. Исходная руда после магнитной сепарации, в гр 7,17 7,77 6,68 3,20
3. Нерастворимая часть после обработки с HNO3, в гр 6,25 6,85 5,4 2,71
4. Смесь нитратов KNO3+NaNO3, в гр - 5,3 4,23 4,79
5. Глинозем Al2O3, в гр и % 0,7 (9,4-9,5%) 0,75 (9,65%) 0,56 (8,38%) 0,47 (9,4%)
Как видно из таблицы 3 выход глинозема составляет в среднем 9,22%, а при азотнокислом разложении без предварительной магнитной сепарации выход глинозема составлял в среднем 5,22% [5], что показывает преимущества предварительной магнитной сепарации. Таким образом, вывод из алюмосиликатного сырья железосодержащих минералов облегчает его последующую переработку, так как снижает в нем количество железа, увеличивает процент окиси алюминия. Анализы по определению концентрацию нитрат анионов (NO3") в составе смеси нитратов калия и натрия, полученного нами из растворимой части продуктов азотнокислотного разложения нефелинового сиенита проведены в иономере с электродом нитратомера, при температуре 250С. Результаты определения концентрации нитрат анионов (NO3") в различных концентрациях стандартных растворов нитрата калия, в исследуемом растворе смеси нитратов калия и натрия и в дистиллированной воде приведены в таблице 4.
Таблица 4. Определение концентрации нитрат анионов (N03) в стандартных растоворах нитрата калия, в растворе смеси нитратов калия и натрия и дистиллированной воде
№ пк Растворы и их концентрации Показания мономера, в (IV
1. 0.001 моль раствора KNO3 406, 405, 404, 403,402, 401, 400
2. 0,01 моль раствора KNO3 345, 344, 344*
3. 0,1 моль раствора KNO3 298, 297, 295, 294, 293, 293*
4. 1г/100 мл раствор смеси KNO3+NaNO3 290 по сравнению с 0,1 моль раствора KNO3
5. 2 раза разб. раствор смеси KNO3+NaNO3 304
4. Н2Одистиллированная 450, 448
Как видно из таблицы 4, сравнение стандартных растворов KNOз(0,1 моль раствора KNOз 293 р^) и определенной концентрации нитрат анионов в составе смеси нитратов калия и натрия, полученного из растворимой части азотнокислотного разложения нефелинового сиенита (равное 293 р^) показывает, что выщелачиванием нефелиновых сиенитов азотной кислотой можно получить азотное минеральное удобрение, которую Кыргызстан импортирует из зарубежа.
Отходы азотнокислого разложения нефелин-полевошпатового концентрата, полученного после магнитного обогащения породы пригодны для производства силикагеля, жидкого стекла, бытового фарфора и фаянса, электрокерамики, облицовочной и санитарно-технической керамики, тарного стекла, абразивов, керамо-гранитной плитки, так как в них почти не содержатся примеси железа [6].
Магнитная фракция может быть использована в качестве металлургического сырья, а также в качестве наполнителя керамических масс и для получения мелкогабаритного каменного литья [6].
Таким образом, азотнокислая переработка нефелинового сиенита месторождения Зардалы с предварительным магнитным обогащением является экономически выгодным для Кыргызстана.
Литература
1. Геология СССР. Том XXV. Киргизская ССР. Полезные ископаемые. Гл. редактор Козловский Е. А. М. «Недра», 1985.
2. Ярушевский Г. А., Малухин И. И., Такенов Н. Справка Кыргызской методической экспедиции геолого-экономических исследований/ государственное агентство по геологии и минеральным ресурсам при правительстве Кыргызской Республики на рубеже перехода к рыночной экономике. Бишкек, 2011.
3. Абдуллаева М. Д. и др.Отчет по НИР на тему: Обогащение и комплексная переработка нефелинового сиенита месторождения Зардалы. Отчет за 2011-2013 гг, г.Ош, 2013.
4. Абдуллаева М. Д., Аматова Н. С., Каримов А. К. Исследование минералогического состава нефелинового сиенита Зардалинского месторождения // Вестник ОшГУ - Ош, 2014. № 3. С. 117-122.
5. Каримов А. К., Осмонова А. О. Абдуллаева М. Д., Алтыбаева Д. Т. Переработка нефелино-сиенитовых руд месторождения Зардалы азотной кислотой // Вестник ОшГУ - Ош, 2015. № 4. С. 54-58.
6. Киселев В. А., Ноздря В. И., Самородкова В. Р., Рябов Ю. В. Опыт обогащения нефелинсодержащих сиенитов в качестве сырья для изготовления керамо-гранитной плитки // Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов:матер. Междун. конф. Петрозаводск, 2005. С. 100-102.
