ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛУЧЕННЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ТАЛЬК-МАГНЕЗИТА С СОЛЯНО-КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКОЙ

АННОТАЦИЯ

В этой статье представлена характеристика химического, минералогического состава и сравнения составов тальк-магнезита Зинельбулакского месторождения Берунийского района Республики Каракалпакстан с месторождением талька Кудауа, Австралия и тальком Мульводжского месторождения, Таджикистана. Проведены рентгенографические анализы талько-магнезитной руды Зинельбулакского месторождения. Представлены результаты соляно-кислотного разложения тальк-магнезитной руды при различных температурах. Рекомендованы научные основы получения хлорида магния.

ABSTRACT

This article presents the characteristics of the chemical, mineralogical composition and comparison of talc-magnesite compositions of the Zinelbulak deposit of the Beruniysky district of the Republic of Karakalpakstan with the Kudaua talc deposit, Australia and the talc of the Mulvoj deposit, Tajikistan. X-ray analyses of the only-magnesite ore of the Zinelbulak deposit were carried out. The results of hydrochloric acid decomposition of talc-magnesite ore at various temperatures are presented. The scientific basis for obtaining magnesium chloride is recommended.

Ключевые слова: тальк-магнезит, соляная кислота, оксид магния, хлорид магния, спектральный анализ, рентгенографический анализ.

Keywords: talc-magnesite, hydrochloric acid, magnesium oxide, magnesium chloride, spectral analysis, X-ray analysis.

На сегодняшний день существует множество видов комплексных удобрений, содержащих три и более питательных компонента (включая магний) в различных пропорциях. Сырьевая база для производства магниевых удобрений очень разнообразна и в природе насчитывается более 200 магний содержащих руд. В основном это карбонатные руды (доломит − MgСО₃∙СаСО₃, магнeзит − MgСО₃), силикаты магния (дунит, сeрпeнтинит, оливинит, тaльк-магнeзит) энстатит − Mg₂(Si₂О₆), тремолит − Са₂Mg₅(Si₄О₁₁)(ОH)₂, оливин-форстерит − Mg₂SiО₄, диопсид − СаMg(Si₂О₆), в виде тaлька − Mg₃Si₄О₁₀(ОH)₂ и входят соли (карналит − KСl·MgСl₂·6H₂О, каинит − KСl∙MgSО₄∙3H₂О, полигалит − K₂Са₂Mg[SО₄]₄·2H₂О) [1-2]. Богатые магнием месторождения талька, талько-магнезита и серпентинита обнаружены в центральной части хребта Султан-Увайс на северо-западе страны. Республика Каракалпакстан разделена на три зоны: Месторождения Кызылсай, Казгансай и Зинелбулак. Месторождение Кызылсай расположено между метаморфическими породами свиты Шейх Джалил в направлении пластов мощностью 10-20 м, месторождение Казгансай расположено вдоль рудных залежей месторождения Кызылсай. Основная часть месторождения расположена на территории горы Казгантав, для которой характерны амфиболитовые и осадочно-метаморфические слои серпентинита. Руда этого месторождения состоит из талько-магнезитовой породы. Месторождение разделено на девять рудных залежей мощностью 3-140 м и протяженностью 120-1900 м. Месторождение Зинелбулак занимает западную и юго-западную части талькового месторождения. Это месторождение состоит из очень крупных рудных залежей длиной до 2000 м (толщина 100-280 м) [3-4].

В 1966 году ГКЗ (Государственная комиссия по запасам) изучила запасы магматических рудников горной системы Султан Увайс, согласно которым в категориях В+С₁ 68 миллионов тонн и в категории С₂ 15,7 миллионов тонн, на общий счет 83,7 миллиона тонн. есть тонны талька и тальк-магнезита [5].

Месторождения серпентенита и тальк-магнезита расположены в основном в Джизакской области, а запасы серпентенита в этом регионе составляют 12,94 миллиона тонн [6]. Серпентиниты рудника Арватен, которые могут служить сырьём для производства магниевых брикетов, расположены на юге села Киябаш Джизакской области. Запас рудника составляет 1363,7 тыс. м³. Он был изучен Кадировой как перспективное месторождение в производстве огнеупорных материалов [7-10].

Объект и методы исследования. В Узбекистане одним из сырьевых ресурсов для получения соединений магния или хлористого магния может служить тальковый камень Зинельбулакского месторождения, расположенного в Республике Каракалпакстан в районе Султанувайсе. Оно считается единственным в Средней Азии месторождением талькового камня, запасы которого, по данным геологов, составляет около 450 млн.т. [11-12]. Поэтому интерес к изучению этого минерала и получение хлорида магния очень актуальны.

Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др. При спектральным анализе на приборах IСP-MS марки СРМ 20 и S-115 установлены качественные и количественные характеристики ионов находящихся в растворах [13-14].

Результаты и их обсуждение. Тальковый камень Зинельбулакского месторождения изучен ренгенографическим анализом, масс-спектроскопическими методами химического и физико-химического анализа.

Таблица 1.

Химический состав Зинeльбулакского тaлько-магнeзита

Рисунок 1. Спектр ИК-талько-магнезитного сырья

Для проведения исследования сначала были взяты четыре образца минерала тальк-магнезита и активированными 5, 10, 15 и 20% - ными растворами соляной кислоты в эквивалентных количествах. Полученные растворы были названы соответственно с-5%, с-10%, с-15% и с-20%. Процедура проводилась при температуре 50^оС в течение 60 минут. Полученный раствор фильтруются и обесцвечиваются. Твёрдый остаток отделяли и высушивали, а фильтрованный раствор разбавляли до уровня, достаточного для элементного анализа состава. Твёрдый остаток от фильтрации раствора сушили 2 часа при температуре 80-90^оС. Состав твёрдого остатка анализировали методом ИК-спектроскопии. Были получены спектроскопические анализы каждого остатка раствора (с-5%, с-10%, с-15% и с-20%).

Рисунок 2. Спектроскопический анализ образца-C-5%

Рисунок 3. Спектроскопический анализ образца C-10%

Рисунок 4. Спектроскопический анализ образца C-15%

Рисунок 5. Спектроскопический анализ образца C-20%

Полученные результаты спектроскопического анализа показали, что в составе твёрдого остатка, полученного для анализа, остались неизменными длины волн 669,3 см^-1, 1384,89 см^-1, 1618,28 см^-1. Установлено, что эти длины волн относятся к SiO₂, H₂O и MgO соответственно. Было замечено, что с увеличением концентрации это значение уменьшается до 1654,2 см^-1, 1637,5 см^-1, 1618,1 см^-1. Из этого можно сделать вывод, что с увеличением концентрации в раствор переходит большое количество магния.

Он использует пламенную фотометрию и титриметрический метод для элементного анализа. Для эксперимента был использован фотометр Flome (модель 410). Измерения на Пламенном фотометре проводились в концентрациях в пределах от 0,001 до 0,01 гр/л. Полученные результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты, полученные на Пламенном фотометре раствора минерала талько-магнезита, обработанного соляной кислотой

Из полученных данных видно, что скорость перехода Иона Mg²⁺ в раствор увеличивается с увеличением концентрации. Для расчёта степени перехода в раствор в процентном соотношении к содержанию магния в исходном минерале используется следующая формула.

Заключение. На основе выполненных экспериментов изучены возможности получения магний содержащего продукта из местного компонента минерала талька из месторождения Зинелбулак. Из первичных данных анализа минерала талька установлено, что в составе содержится 30,61% МgO в форме силикатов. Для этого проведена солянокислая переработка минерала и получен хлорид магния. На основе анализов доказана прямая корреляция концентрации кислоты на выход хлорида магния. Кроме того, образование хлорида магния обосновано на основе анализов фотометрического и ИК-спектроскопического метода. Таким образом, 20% -ная концентрация солянокислотного раствора показала 91% выход по отношению перехода металла в раствор в виде хлоридов. Все эти полученные результаты лежат в основе получения высококачественного продукта хлорида магния. Дальнейшие исследования в этой области будут направлены на разработку технологии отделения хлорида магния из раствора солянокислотной переработки минерала талька в месторождении Зинелбулак.

Список литературы:

1. Atashev E.A. Markaziy Qizilqum fosforitlari va Zinelbuloq magnezit xom ashyolari asosida magniyli azosuperfosfatlar olish texnologiyasi. 02.00.13.tex. fan. falsafa doktori (PhD) dissertatsiyasi. Urganch-2022 yil
2. Umirov F.E., Aslonov A.B. Исследование процессов получения хлоридамагния на основе тальк-магнезитной рудезипельбулакского месторождения // International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences.− №2. − 2021. − Pp. 60-64
3. Добровольский И. П., Селихов А. Б. Перспективные направления переработки солянокислых отработанных травильных растворов с получением бишофита, пигментов и коагулянтов // Вестник ЧелГУ. − 2008. − №17. − С. 28-31
4. Umirov F. E., Nomozova G. R., Shodikulov Zh. M. Solubility Diagram of the Sodium Hypochlorite–Sodium Chloride–Water System. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2022. − Vol. 67. − No. 4. − Pp. 502–507.
5. Умиров Ф. Э., Шодикулов Ж. М. Научно-технологические принципы комплексного использования серпентинита Карманинского месторождения // Обогащение руд, 2022. − № 1(397). − С. 41-45.
6. Умиров Ф. Э., Шодикулов Ж. М., Умиров У. Ф. Исследование процессов получения хлорат-магниевого дефолианта на основе серпентинита Арватенского месторождения / Путь науки. − 2020. − №10(80). − C. 19-22.
7. Umirov F.E., Namazova G.R., Majidov H. Investigation of the production of surfactants containing sodium chlorate based on sodium hypochlorite // Journal of Critical Reviews. − 2020. − V.7. Issue 10. − P. 2577-2581. doi: 10.31838/jcr.07.10.427
8. Карапетьянц М. Х. Общая и неорганическая химия / М.Х. Карапетьянц, С.И. Дракин. – М.: Химия, 2000. – 592 с.
9. Шарипов С. Ш., Мухиддинов Б. Ф. Бактериальное выщелачивание сульфидных флотоконцентратов // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 12(81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11079 (дата обращения: 25.08.2022).
10. Санакулов К. С., Мухиддинов Б.Ф., Шарипов С.Ш., Умрзаков А.Т. Исследование изменения концентрации ионов металлов в бактериальном окислении флотоконцентрата в жидкой фазе // Горный вестник Узбекистана. –Навои, 2020. − № 4. − С. 24-28.
11. Chen T. T. Serpentine Ore Microtextures Occuring in the Magnola Magnesium Process / T.T. Chen, J.E. Dutrizac, and C.W. White. // JOM. – April, 2000. – P. 20-22.
12. Нажарова Л.Н., Хуснутдинов В.А. Получение жидкого стекла из серпентинита // Вестник Казанского технологического университета. − Казань, 2003. − №1. − С. 57-59.
13. Умиров Ф. Э., Шодикулов Ж. М. Исследование основных физико-химических характеристики серпентинита Карманинского месторождения // Республиканская научно-практическая конференция “Актуалные проблемы предметов химический технологии”. – Ташкент, 2020.
14. Умиров Ф.Э., Номозова Г.Р., Шодикулов Ж.М. Физико-химические свойства и агрохимическая эффективность новых дефолиантов на основе хлоратов натрия, магния и кальция, содержащих ПАВ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. 1(79). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11155 (дата обращения: 06.09.2022).