Исследование химического, минералогического и фракционного составов сильвинитов Ходжаиканского месторождения

АННОТАЦИЯ

Изучены химический, фракционный составы и минералогический состав нерастворимого остатка сильвинитовой руды Ходжаиканского месторождения. Химический анализ отобранных образцов руды показал содержащие KCl - 24,10-29,55%, NaCl - 62,62-67,50% и н.о. - 5,25-6,44%. Основную фракцию руды составляет фракция +0,90 мм, которая с увеличением содержания хлорида калия снижается с 63,6% до 58,6%. Основное количество хлористого калия содержится во фракциях +0,90 ÷ +0,165 мм. Нерастворимой остаток сильвинитовых руд содержит 66,86-74,45% не силикатных минералов и, в основном, представлен карбонатными и сульфатными минералами. Содержание силикатных минералов составляет 25,55-33,14%. Данные химического анализа подтверждены методами рентгенографии, ИК-спектроскопии и снятия микрофотографии.

ABSTRACT

The chemical, fractional composition and mineralogical composition of the insoluble residue of sylvinite ore of the Khodjaikan deposit have been studied. Chemical analysis of the selected ore samples showed that they contain KCl - 24.10-29.55%, NaCl - 62.62-67.50% and u.s. - 5.25-6.44%. The main ore fraction is +0.90 mm, which decreases from 63.6% to 58.6% with an increase in the content of potassium chloride. The main amount of potassium chloride is contained in fractions +0.90 ÷ +0.165 mm. The insoluble residue of sylvinite ores contains 66.86-74.45% of non-silicate minerals and is mainly represented by carbonate and sulfate minerals. The content of silicate minerals is 25.55-33.14%. The chemical analysis data were confirmed by X-ray, IR spectroscopy and microphotography.

Ключевые слова: сильвинитовая руда, фракционный состав, хлористый калий и натрий, нерастворимый остаток.

Keywords: sylvinite ore, fractional composition, potassium chloride and sodium, insoluble residue.

Введение. Приоритетным направлением экономического развития Узбекистана является освоение и вовлечение в промышленное производство имеющихся минерально-сырьевых ресурсов, совершенствование существующих и создание новых производств на основе глубокой их переработки [12]. Калийная промышленность новая отрасль химической промышленности Республики, основанная на флотационной переработке сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения на хлористый калий. Калий – один из важнейших элементов питания сельскохозяйственных культур. Он влияет на ряд физиологических функций, управляющих процессами роста и обмена веществ в растениях. Недостаток калия в почве приводит к различным заболеваниям [8, 10, 11]. Республика не только обеспечивает свои потребности в калийных удобрениях, но и экспортирует. Однако, с увеличением спроса на калийные удобрения на мировом рынке, возникает необходимость проведения исследований по переработке не освоенных, новых месторождений сильвинитового сырья для возможного использования для получения калийных удобрений [5].

Так, по данным ООН производство удобрений (N+P₂О₅+K₂О) увеличилось с 292,429 млн. т в 2016 году до 310,389 млн. т в 2018 году. Производство азотных удобрений со 180,496 млн. т. в 2016 г. увеличилось до 186,974 млн. т. к 2018 г., фосфорных с 57,295 млн. т. до 61,951 млн. т., калийных с 54,638 млн. т. до 61,951 млн. т. [2]

Республика Узбекистан располагает богатейшими запасами калиеносного сырья. Соленосные серии гаурдакской свиты, особенно их калиеносные пачки, наиболее полно развиты в Гаурдак-Кучитанском районе, где расположены месторождения калийных солей Тюбегетан, Акбаш, Алимкан, Ходжаикан, Курмок [1, 4, 6, 7, 9]. Месторождения Ходжаикан находится в 84 км к северо-западу от г. Термез. В толще каменной соли общей мощностью от 123,1м до 349 м но цвету выделяют две пачки: нижнюю, серую с прослоями ангидритов и верхнюю, розовую и красную, к которой приурочены калиеносные горизонты. На месторождении выявлено шесть калиеносных горизонтов, из которых четыре (нижние) - промышленные. Калиеносные горизонты равномерно распределены в толще каменной соли и сложены сильвинитом и карналлитом серой, розовой и красной окрасок. Промышленные запасы хлористого калия установлены в восточной части нижнего горизонта, при среднем содержании 27,9% запасы солей составляют более 220 млн. тонн.

Экономическая эффективность эксплуатации месторождений зависит не только от природных условий залегания полезного ископаемого, но и выбора технологии его получения и обогащения. Технологические свойства минералов в свою очередь зависят от вещественного состава и структурно-текстурных характеристик породы, которую они составляют.

Поэтому целью наших исследований было изучение химического, фракционного составов сильвинитовых руд и минерального и химического состава нерастворимого остатка (н.о.) Ходжаиканского месторождения [3].

Для проведения исследований были отобраны образцы сильвинитовых руд с различным содержанием хлорида калия, минеральный состав которых приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Химический состав сильвинитов Ходжаиканского месторождения

Содержание хлористого калия изменяется от 24,10% до 29,55%, хлорида натрия с 67,5% до 62,62%. Содержание нерастворимого остатка (н.о.) составляет 5,25-6,44%

Для выяснения распределения хлористого калия в зависимости от крупности фракций поступающей руды исследован фракционный химический состав (таблица 2.).

Таблица 2.

Минеральный и фракционный состав сильвинитовых руд Ходжаиканского месторождение

Из таблицы видно, что основную фракцию сильвинитовых руд составляет фракция +0,90 мм. С увеличением в руде хлорида калия с 24,10% до 29,55% содержание КСl снижается с 63,6% до 58,6%. Основное количество KCl содержится во фракциях +0,90 ÷ +0,165 мм для руды с содержанием 24,10 и 25,44% KCl. Повышение содержание KСl в руде приводит к равномерному распределению KCl не всем фракциям. При этом содержание хлорида натрия в руде равномерно снижается с 69,72% до 65,20% в руде с содержанием 24,10% KCl и с 64,38% до 60,12% в руде с содержанием 29,55% KCl.

Снижение размера фракций приводит к повышению н.о. для руды с содержанием 24,10% с 2,96% до 10,90%, для руды с содержанием 25,44% с 3,20% до 9,82%, для руды с содержанием 27,02% с 2,49% до 7,95% и для руды с содержанием 29,55% с 2,81% до 9,12%. Содержание влаги в рудах со снижением фракций практически не изменяется.

В таблице 3 представлен минералогический состав н.о. из отобранных ранее четырех проб руды с различием содержания KCI и н.о. Исследования показали, что н.о. сильвинитовых руд Ходжаиканского месторождения, по данным химического анализа, содержат 66,86-74,45% не силикатных минералов и в основном представлены карбонатными и сульфатными минералами.

Таблица 3.

Минералогический состав нерастворимых в воде остатков сильвинитов Ходжаиканского месторождения

Для подтверждения солевого состава н.о. были сняты дифрактограммы и ИК-спектры (рис. 1, 2).

На рентгенограмме имеются дифракционные максимумы, относящиеся к карбонатам кальция, магния, к двух водному и безводному сульфату кальция. Пики 5,40; 4,56; 3,16 и 2,47 Å принадлежат сульфату кальция, 3.40; 1.875; 1.626 Å принадлежат кальциту, а пики 3,38; 2,75; 2,44; 1,818; 1,434 Å – силикатам.

Рисунок 1. Рентгенограмма нерастворимого в воде остатка

На ИК-спектрах имеются полосы поглощения 1008,44 см^-1, относящиеся к сульфатным группам. Полосы поглощения 3557,42; 3430,55 см^-1 относятся к полугидрату и дигидрату гипса, а полосы поглощения 878,32; 467,21 см^-1 – к силикатам. Эти данные подтверждают результаты химического и рентгенофазового анализов.

Рисунок 2. ИК-спектр нерастворимого в воде остатка

На рисунке 3. представлены микрофотографии исходной сильвинитовой руды и н.о. Микроскопические снимки были сняты стериомикроскопом NSZ-810 с увеличением в 50 раз.

Рисунок 3. Микроскопический снимок нерастворимого в воде остатка и сильвинита Ходжаиканского месторождения: а – сильвинит, б – н.о.

На рисунке 3-а представлена микрофотография исходного сильвинита. Светлая часть на фотографии это хлориды натрия, калия и карбонаты. Темные вкрапление - это н.о.

На рисунке 3-б представлена микрофотография н.о. Она имеет больше темных пятен, которые обусловлены сульфатными и силикатными составляющими н.о. Это является еще одним подтверждением состава н.о. сильвинитовой руды Ходжаиканского месторождения.

Выводы. Таким образом, проведенные исследования позволили установить химический и фракционный составы сильвинитовых руд и н.о. сильвинитов месторождения Ходжаикан. Н.о. сильвинитовых руд Ходжаиканского месторождения, содержат 66,86-74,45% не силикатных минералов и в основном представлены карбонатными и сульфатными минералами, что указывает на близость по химическому и минералогическому составу сильвинитов Ходжаиконского месторождения к сильвинитам Тюбегетанского месторождения. Однако, содержание н.о. в сильвинитах Ходжаиконского месторождения 2,5 раза выше, чем в сильвинитах Тюбегатанского месторождения.

Список литературы:

1. Raxmatjanov M.D., Xujambеrdiyеv Sh.M., Xodjamkulov S.Z., Mirzakulov X.Ch. “Mahalliy Xo’jaikon kaliy rudasi kimyoviy va minеralogik tarkibini o’rganish”. Kimyo, neft-gazni qayta ishlash hamda oziq-ovqat sanoatlari innovatsion texnologiyalarini dolzarb muammolari. Ilmiy-texnikaviy konferensiyasining maqolalar to’plami. Toshkent. 2020 y 18-19 noyabr. 68-69 b.
2. World fertilizer trends and outlook to 2022. Food and agriculture organization of the united nations. Rome, 2019. рр. 28.
3. Бурриель – Марти Ф., Рамирес – Муньос Х. Фотометрия пламени. М., «Мир», 1972, – 520 с.
4. Геология. т. ХХIII. Полезные ископаемые. Х.Т. Туляганов. Москва «Недра» 1983. – С. 143-151.
5. Ибрагимов Г.И., Эркаев А.У., Якубов Р.Я., Туробжонов С.М. Калий хлорид технологияси. – Т.: 2010. – 200 б.
6. Исаева Г.А. Минералого-технологические свойства сильвинитов Тюбегатанского месторождения. Вестник Пермского университета. т. 16. №3. - С. 264-274.
7. Минералы Узбекистана. т. I. Ташкент, Изд-во «Фан» РУз, 1975 г. – С. 265-268.
8. Мирзакулов Х.Ч., Самадий М.А., Усманов И.И., Исаков А.Ф., Каланов Г.У. Исследования по улучшению физико-химических и товарных свойств флотационного хлористого калия. Журнал «Химия и химическая технология». – Ташкент, 2018. – № 3. - С. 11-13.
9. Набиев М.Н., Осичкина Р.Г., Тухтаев С.Т. Сульфат калий с микроэлементами. Ташкент, “Фан”, 1988. 164 с.
10. Самадий М.А. Технология получения хлоридов калия и натрия из низкосортных сильвинитов Тюбегатана и галитовых отходов. Дисс. … д.ф. (PhD) по т.н. – Ташкент, 2018. 143 с.
11. Самадий М.А., Бобоқулов А.Х., Росилов М., Адинаев Х.А., Мирзакулов Х.Ч. Исследование процесса обесшламливания нискосортных сильвинитовых руд Тюбегетанского месторождения. Universum: Технические науки: электрон научн. журн. Москва, 2016 № 9 (30). С. URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/3583.
12. Указ Президента Республики Узбекистан № УП-4947 от 7 февраля 2017 года «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям Республики Узбекистан в 2017-2021 годах».