ХИМИКО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЛАУКОНИТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ЧАНГИ» ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ

АННОТАЦИЯ

Проведены исследования представленных образцов природного глауконита месторождения Чанги города Паркента Ташкентской области. Изучены химические, физико-минералогические характеристики глауконитовых руд, методы обогащения: мокрого отмучивания и пенно-воздушной флотации. Для обогащения методом пенно-воздушной флотации экспериментальным путём был подобран оптимальный рецептурный состав реагентов, с целью получения высококачественного глауконитового концентрата. Приведены результаты исследований химико-минералогических составов глауконитовых образцов методами химического, микроскопического  и рентгенофазового анализов. Результаты исследований приведены в виде таблиц и рисунков.   

ABSTRACT

Studies of the presented samples of natural glauconite of the Changi deposit of the Parkent, Tashkent region were carried out. The chemical physic-mineralogical characteristics of glauconite ores, enrichment methods: the wet elutriation and the foam – air flotation were studied. For enrichment by the foam – air flotation method, the optimal recipe composition of the reagents was experimentally selected in order to obtain a high-quality glauconite concentrate. The results of studies of the chemical and mineralogical and compositions of glauconite samples by the methods chemical, microscopic and X-ray phase analyzes are presented. The research results are presented in the form of tables and figures.

Ключевые слова: глауконит, глауконитовая порода, химический состав, физико-химические исследование, рентгенограмма.

Keywords: glauconite, glauconite rock , chemical composition, physical and chemical research, X-ray.

Узбекистан  располагает  большими запасами песчано-глинистыми сырьевыми ресурсами, в виде глауконита, которые широко распространены в осадочных породах и встречаются в виде зелёных землистых агрегатов, скрытокристаллических плотных масс или разрозненных зёрен в песках и песчаниках [1].

Одним из перспективных месторождений глауконитовых сырьевых пород является месторождения «Чанги», которое расположено в Паркентском районе Ташкентском области на правом берегу Паркентсая, в 3 км к севера - востоку от г. Паркента. Месторождение представлено глауконитовыми песчаниками сузакских слоев палеогена и приурочено к западному склону Чаткальского хребта. Продуктивная толща перекрывается небольшой мощностью опоковидных глин, кварц - полевошпатовых песков и известняков. Суммарная мощность вышележащих пород – 40 м. В повышенных частях рельефа глауконитовые песчаники обнажаются по простиранию на 3.0 км, по падению на 0.5 км при изменчивой мощности от 0.75 до 4.0 м. [2].

По составу рудные тела месторождения «Чанги»  – это сложный комплекс минеральных ассоциаций калийфосфорсодержащий алюмосиликатов, группы минералов гидрослюд подкласса слоистых силикатов, а кристаллическая структура глауконита представляет собой промежуточный тип между структурой слюды и монтмориллонита и соответствует глауконитам, описанным в работах [3,4,5]. Общие перспективные запасы месторождения «Чанги» глауконитосодержащих руд определены с запасами категории С₂ 14 млн.тонн [6].

В качестве объектов исследования были использованы порошковые образцы  глауконитосодержащей породы (рис.1) и обогащённые  глауконитовые концентраты. Нами были изучены физико-химические характеристики глауконитовой руды Чангинского месторождения (табл.1) и химический состав представленных образцов (табл.3).

Рисунок 1 Образцы глауконитовой породы с месторождения Чанги

Таблица 1.

     Физико-химические характеристики образцов глауконитовой руды

Для начало исследований образцы глауконитовой породы предварительно были обогащены методами мокрого отмучивания и пенно - воздушной флотации [7,8,9].  Мировой опыт показал, что мокрый  способ переработки руд пригоден для обогащения более загрязненного сырья, кроме того, этот способ позволяет выделять самые мелкие фракции руды, обладающие наилучшими пигментными свойствами. Из таких пород мокрым способом получают высокодисперсный продукт, с однородными зернами и насыщенного цвета. Способ основан на разделении частиц сырья по плотности, обычно отсадкой. Процесс мокрого обогащения производят по следующей схеме: отбор средних проб непосредственно с месторождения, дробление, измельчение до нужной фракции, отмучивание, обезвоживание, сушка, размол с сепарацией. Для сравнения с первым методом нами был опробован метод пенно-воздушной флотации, для этого потребовался подбор реагентов для флотации образцов глауконитовых руд. Предложенные нами реагенты для флотации глауконитовой руды, обладают высокими собирательными и селективными свойствами по отношению к глаукониту. Состав практически всех предлагаемых реагентов очень сложен, в них входят самые разнообразные органические соединения как аполярного так и гетерополярного строения. Для исследований в качестве собирателя был использован керосин (КЕ) ГОСТ 4753-68 «Керосин осветительный». В качестве пенообразователей были опробованы новые местные пенообразователи: ПТ- 2 и UGK представляющие собой органические поверхностно-активные вещества (ПАВ), способствующие сохранению дисперсности воздушных пузырьков и увеличению устойчивости пены. В ходе экспериментальных работ было выявлено что,  универсальный пенообразователь UGK во время флотации выполняет функции  собирателя и пенообразователя. Установлено, что при введении в пульпу собирателя (керосин), а затем после активации пенообразователя UGK количество пены значительно меньше, чем в сравнении с другим пенообразователем (ПТ-2). Был проведён эксперимент флотационного обогащения глауконитовой руды с пенообразователем без применения собирателя, который показал положительный эффект по количеству пены и выходу глауконитового концентрата, из чего следует, что собиратель в данном случае проявлял себя как пеногаситель. Наилучший результат получен  под номером  3 (табл.2).

В таблице 2 приведены результаты экспериментальных работ по подбору реагентов для флотации глауконитовой руды.

Таблица 2.

Результаты сравнительных испытаний пенообразователя UGK и ПТ-2

При обогащении обычным методом  мокрого отмучивания, естественного отстаивания выход глауконитового концентрата составил  70,2%. Полученный глауконитовый порошкообразный концентрат имел стойкий зеленый цвет.

Глауконитовый концентрат, полученный в результате пенно-воздушной флотации составил 65.4%.

Результаты химического анализа необогащенных и  обогащенных глауконитовых образцов приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Химический состав представленных глауконитовых образцов

Полученные результаты химического состава глауконитовых образцов показывают, что содержание Fe₂O₃ (хромофор) у глауконитового концентрата увеличился в 2-2,5 раза по сравнению с глауконитовой рудой. Увеличение Fe₂O₃ в концентрате придаёт концентрату более яркий, насыщенный,  устойчивый зелёный цвет.

Методом микроскопического анализа определены оптические характеристики образцов глауконитовой руды, световой микроскопический анализ образцов проводился на микроскопе Leica DM и МБИ – 15 с увеличением в 100 раз. А использование в электронной микроскопии в качестве излучения пучки электронов позволяют анализировать объекты размером 10 – 6 мкм.

При этом следует отметить, что микроскопом произведены наблюдения также через специальные фильтры, позволяющие наблюдать более четкие различия в составе примесей глауконитовых руд. На рисунке 2 приведены снятые микрофотографии глауконитовых образцов до и после обогащения.  Микроскопический анализ данных образцов визуально показывает, что основная масса породы состоит из зерен глауконита, кварца, а также алюминия и других балластных примесей.  

А)                    Б) 

Рисунок 2. Микрофотографии обогащённого глауконита (А) и  необогащённого (Б) глауконитового образца

Образцы исследованы методом рентгеноструктурного и элементного анализа. Применялись как стандартные, общепринятые в исследовательской практике методы исследования, так и специальные с использованием пакета прикладных программ.

Ренгенограммы глауконитовых образцов необходимы для определения содержания основных породообразующих минералов, для этого были сняты ренгенограммы. Рентгенограммы необогащенных (А) и обогащённых глауконитовых (Б) проб приведены на рисунке 3.

(А)

(Б)

Рисунок 3. Рентгенограммы необогащенных  (А) и обогащённых (Б) глауконитовых образцов

Идентификацию образцов проводили на основе дифрактограмм, которые снимали на аппарате XRD-6100 (Shimadzu, Japan).

Рентгенофазовый анализ показывает, что на рентгенограмме необогащённого глауконита наблюдается наличие минералов группы кварца d=0.422; 0.332; 0.227; 0.182 нм, глауконита d=0.448; 0.257; 0.153; 0.138 нм.  Анализ обогащённого глауконита показывает, что наличие пик относящиеся к кварцу с уменьшением интенсивности d=0.440; 0.334; 0.228; 0.182 нм и с увеличением глауконита d = 0.452; 0.259; 0.151; 0.137 нм  [10].

Представленные в данной статье результаты научно-исследовательской работы позволяют сделать следующие выводы:

• Метод мокрого отмучивания глауконитовых руд наиболее оптимальный по сравнению с методом пенно-воздушной флотации, технология  проста и не затратна, процент выхода глауконитового концентрата (пигмента) больше, цветовая гамма концентрата имеет более яркий и насыщенный зелёный цвет.
• На микроскопическом снимке образца глауконитового концентрата визуально наблюдается значительное уменьшение количества кварца и вкраплений,  визуализируется количественное преобладание глауконита, а количество балластных примесей сократилось.
• Рентгенофазовый анализ и  изменения химического состава после обогащения позволили определить, значительное уменьшение интенсивности пика относящегося к кварцу и увеличение интенсивности, относящиеся к глаукониту. В химическом составе тоже наблюдается наибольшее увеличение Fe₂O₃ (хромофора) в образце после мокрого отмучивания, что значительно улучшает красящие способности глауконита. Результаты показали, что глауконитовый концентрат полученный методом мокрого отмучивания  позволяет использовать его в качестве красящего пигмента для получения зелёных керамического изделий и использовать в  строительной промышленности.

 Список литературы:

1. Р.А.Хамидов, Н.Т. Ходжаев, Н.М. Хакбердиев, А.М. Эргашев «Минеральные пигменты Восточного Узбекистана». Геология и минеральные ресурсы, №5, 2016 г., стр.50-58.
2. Адылов Д.К., Мирзаев А.Ж., Черниченко Н.И., Махсудова З.И., Ибрагимов О. «Физико-химические методы исследования природного глауконита» “Бюллетень строительной техники” строительные материалы. Москва. №5 (1041) 2021 г., 23-26 стр.
3. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов. В 2-х томах. - М., 1957 г., т.1. - 868 с.
4. Николаев И.В. Минералы группы глауконита и эволюция их химического состава. В кн.: Проблемы общей и региональной геологии. – Новосибирск, 1971 г., – С. 320-336.
5. Николаев И.В. Минералы группы глауконита в осадочных формациях. – Новосибирск: Наука, 1977 г., 321 с
6. Бескровный Ю.В., Веретенников Г.Г., Галкина Н.В.  Глауконит месторождения Чанги и перспективы его использования. // Средниазиатского НИИ геологии и минералогического сырья. Вып.28, Ташкент: Фан, - 1970 г. 54с.
7. Адылов Д.К., Мирзаев А.Ж., Якубов С.И., Тошматов Д.А. Исследование обогатимости глауконитосодержащих песчаников месторождения «Чанги». Узбекиский Химический журнал. 6/2020 г. Ташкент ИОНХ АН РУз, ст. 26-32.
8. Беленкий Е.Ф., Рискин И.В. Мокрый способ переработки руд. Химия и технология пигментов. Государственное научно-техническое издательство химической литературы. Ленинград 1960г, ст. 484-490.
9. Абрамов А.А. Флотационные методы обогащение. М, Недра, 1984г, ст. 383.
10. Дриц В.А. Проблемы определения реальной структуры глауконитов и родственных тонкодисперсных силикатов. – М.: Химия, 1993 г. – 200 с.