ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ГОРНО-РУДНОГО ПРОИЗВОДСТВА МЕСТОРОЖДЕНИЙ КАЛЬМАКИР И МУРУНТАУ

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся результаты рентгено-флуоресцентного и атомно-эмиссионного анализов техногенного сырья горно-рудного производства АО АГМК и АО НГМК Республики Узбекистан, которое показало содержание цветных металлов таких, как медь, цинк, хром, марганец и другие. Рентгено-флуоресцентный анализ техногенного сырья в виде шлама и пульпы АГМК, показало содержание в больших количествах железа, кремния и алюминия, серы, кальция и иттрия в составе пульпы. Атомно-эмиссионным анализ техногенного сырья ГМЗ-1 показал, что в составе имеются значительные количества драгоценных металлов: 1,26 г/т серебра и 0,375 г/т золота, а также меди, цинка, урана, хрома, никеля и др.

ABSTRACT

The article discusses the results of X-ray fluorescence and atomic emission analyzes of technogenic raw materials of the mining production of JSC AGMK and JSC NMMK of the Republic of Uzbekistan, showed the content of non-ferrous metals such as copper, zinc, chromium, manganese and others. X-ray fluorescence of technogenic raw materials in the form of AGMK sludge and pulp showed the content of iron, silicon and aluminum in the composition of the pulp and sulfur, calcium and yttrium in the composition of the pulp in large quantites. Atomic emission analysis of technogenic raw materials GMZ-1 showed that the composition contains significant amounts of precious metals in the amount of 1,26 g/t of silver and 0,375 g/t of gold, copper and zinc were also found in the composition, uranium, chromium, nickel, ect.

Ключевые слова: рентгентно-флуоресцентный анализ, атомно-эмиссионный анализ, техногенные отходы, уран, хром, АО АГМК АО НГМК.

Keywords: X-ray fluorescence analyses, atomic emission analyses, technogenic raw materials, uranium, chromium, JSC AGMK, JSC NMMK.

Актуальность проблемы. Основной причиной, обусловливающий сравнительно невысокий уровень использования сырьевых ресурсов месторождений, является то, что при наличии в извлекаемой горной породе нескольких полезных компонентов [1, с. 103], горно-металлургические предприятия, в своем большинстве, ориентированы на получение лишь одного вида товарной продукции. Поэтому в отвалах накапливаются значительные запасы вторичного минерального сырья [2, с. 280]. По оценкам экспертов, практическая реализация уже разработанных технических решений по освоению техногенных месторождений [3, с. 10] позволит сократить объём добычи минерального сырья на 20-30%.   При флотационном обогащении медно-молибденовых руд выход отвальных хвостов [4, с. 17], практически равен объему переработки исходного сырья, что обусловлено низким содержанием в нем основных компонентов. Складирование хвостов связано с большими материальными затратами [5, с. 64] и наносит непоправимый вред окружающей среде [9, с. 25]. Вместе с тем, хвосты от переработки медных руд являются дополнительным источником получения меди, молибдена, золота, серебра, а также ценным сырьем для получения неметаллических полезных компонентов [6, с. 115] (кварца, слюда, каолина и т. д.), строительных материалов (цемент, кирпич, керамические плитки и др.), химического сырья (пирита) [7, с. 20] и концентрата черных металлов – магнетита.

Целью настоящего исследование является проведение анализа техногенных отходов горно-рудного производства месторождений Кальмакир и Мурунтау с применением современного высокочувствительного оборудования.

Приборы и реактивы.

В работе использовали: Высокопроизводительный энергодисперсионный рентгеновский флуоресцентный спектрометр – Rigaku NEX CG EDXRF Analyzer with Polarization in set – 9022 19 000 Япония; эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой ICPE-9000 «Shimadzu», Киото Япония; концентрированная серная кислота H₂SO₄ (хч), химическая обычная и мерная посуда.

Объекты и методы исследования

Объектами для анализа служили техногенные отходы медеплавильного завода (МПЗ) Алмалыкского горно-металлургического комбината и гидрометаллургического завода №1 Навоийского ГМК. Для анализа были применены рентгено-флуоресцентный и атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой методы спектроскопии. По предварительным результатам анализа образцов шлама и пульпы было установлено наличие в них следующих компонентов: Fe₂O₃, SiO₂, СaO, MgO, ZnO и CuO.

Атомно-эмиссионной спектроскопией с индуктивно связанной плазмой установлено, что в пробах техногенного сырья присутствуют как полиметаллы, так и драгоценные и рассеянные элементы. Существенное содержание драгоценных металлов золота (Au) и серебра (Ag), в шламах НГМК по сравнению с таковыми ряда предприятий АГМК объясняется тем, что само исходное сырье - руда месторождения Мурунтау, используемое Гидрометаллургическим заводом 1 НГМК изначально богата золотом, серебром и ураном, в то время как руда месторождения Кальмакир, перерабатываемая на АГМК, является полиметаллической и основным макрокомпонентом считается медь (Cu).

Результаты и их обсуждение

Рентгено-флуоресцентный анализ проб шлама показал, что больше всего в его составе находится железо - 46,5%, за ним следует кремний 21,4% и алюминий 4,54%. Также присутствуют и множество других элементов, имеющих большое значение для народного хозяйства: магний (Mg), сера (S), кальций (Ca), калий (К), медь (Сu), цинк (Zn) и многие другие. Результаты рентгено-флуоресцентного анализа представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Рентгено флуоресцентный анализ проб шлама МПЗ

Исследование состава шлака показывает начительное содержание железа, кремния, алюминия, калия, алюминия и т. д. Примечательно то, что в составе образца шлака имеется 3,9% урана, что делает техногенные отходы Горно-рудного производства АГМК радиоактивными.  

Исходная рентгенограмма шлама МПЗ приводится на рисунке 1

Рисунок 1. Рентгено-флуориграмма образцов шлама МПЗ

Результаты флуоресцентного анализа проб пульпы МПЗ и флуоресцентная рентгенограмма, приведены в таблице 2 и рисунке 2, соответственно.

Таблица 2.

Рентгено флуоресцентный анализ проб пульпы МПЗ    

Рисунок 2 . Рентгено-флуориграмма образцов пульпы МПЗ

Исследование состава пульпы показывает значительное содержание серы, кальция, мышьяка, кремния, циркония и т. д. Примечательно то, что в составе образца пульпы содержится 48,9% серы, что делает техногенные отходы Горно-рудного производства АГМК весьма привлекательными в получении серной кислоты, имеющей широкое применения практически во всех отраслях народного хозяйства.

Присутствие указанных элементов в техногенных отходах горно-металлургичского производства подтверждается результатами атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой. Результаты анализа представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Результаты атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП), г/т (Шламы ГМЗ-1)

Исследование состава проб техногенных отходов НГМК ГМЗ-1 показывает значимое содержание благородных и редких металлов: золота, серебра, церия, циркония, самария, гафния и других, что делает актуальным разработку инновационных технологий по извлечению этих металлов из шламовых отходов.

Заключение

В результате деятельности горно-рудного производства Республики Узбекистан, образуются в больших объёмах хвостохранилища техногенных отходов. В связи с этим все более актуальной становится проблема комплексного использования минеральных ресурсов и техногенного сырья.

В ходе исследования проб техногенного сырья предприятий цветной металлургии Республики Узбекистан было выявлено значительное содержание важных цветных металлов. Это позволяет прогнозировать дальнейшее использование техногенного сырья.

Рентгено-флуоресцентный анализ проб шлака показал, что больше всего в его составе железа 46,5%, за ним следует кремний 21,4% и алюминий 4,54%. Также присутствует и многие другие элементы, имеющие большое значение для различных отраслей народного хозяйства: магний (Mg), сера (S), кальций (Ca), калий (К), медь (Сu), цинк (Zn) и другие. Отходы медеплавильного завода АГМК могут использоваться в качестве основного компонента строительных материалов (цемент, кирпич, керамические плитки и др.), химического сырья (пирита) и концентрата черных металлов – магнетита. А в составе проб шлама Гидрометаллургического завода №1 НГМК современными физико-химическими и физическими методами анализа выявлено значительное содержание благородных металлов золота (Au) и серебра (Ag), а также радиоактивного урана (U), что дает предпосылки для дальнейших исследований по доизвлечению этих ценных компонентов и глубокой переработки вторичных сырьевых ресурсов в рамках концепции «Зеленой химии».

Список литературы:

1. Хакимов К. Ж., Каюмов О. А. Техногенные отходы – перспективное сырьё для металлургии Узбекистана в оценке отвальных хвостов фильтрации золотых и медно-молибденовых руд.//Universum: технические науки., -2014 т. 1. -С. 102-105.
2. Хасанов А. С., Вахидов Б. Р. Разработка технологии получения пятиокиси ванадия из минерального и техногенного сырья».//Universum: технические науки (научно-технический журнал).- 2020- Т. 10, -С. 276-282.
3. Хамдамова Ш. Ш. Оценка потенциала кирпича из композиционного гипсового вяжущего как альтернатива традиционным стеновым материалам в Узбекистане. Журнал: Проблемы современной науки и образования. 2020. Т. 19. – С. 6-12.
4. Музаффаров А.М. Радиометрические исследования техногенных объектов» //Цветные металлы. -2016, Т. 1. - С. 15-19.
5. Мирзанова З. А. «Технология переработки техногенных отходов содержащие цветные металлы // Образование и наука. - 2021, Т. 4, -С. 59-65.
6. Юркевич Н. В. «Оценка современного состояния хвостохранилища золоторудного производства: ценные и токсичные компоненты.». Образование и наука. - 2017, Т. 2, - С. 113-117.
7. Хасанов А. С. Способы извлечения редких металлов из техногенных отходов металлургического производства. // International sciencific review of the technical sciences. - 2019, - Т. 9. – С. 17-23.
8. Саидахмедов А. А. Исследования сернокислотного выщелачивания тонкой пыли медеплавильного производства // Academy. - 2020. - Т. 2. – С. 10-13.
9. Anastas P.T., Warner J.C. Green Cemistry: Theory and Practice. Oxford  University Press, New York, 1998, 30 р. http://dic.academic.ru /dic.nsf/ruwiki/ 1377209.