ХИМИЧЕСКИЙ, МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ И ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВЫ ЦИНКСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХАНДИЗА

АННОТАЦИЯ

В статье приведены сведения минералогического и химического состава руды месторождения Хандиза и получаемых сфалеритовых концентратов, включающих ряд ценных компонентов.

Было определено, что в каждом из разновидностей колчеданных руд преобладает пирит (при вариациях содержаний от 60 до 90 %), сфалерит, галенит и халькопирит  5–7 %. Нерудные минералы представлены серицитом до 55 %, кварцем до 30 %, хлоридом до 8 % и карбонатами. Содержание Pb в рудах этого типа редко превышает 1–3 %, Zn – 3–5 %, Cu – 0,25 %.

Руды в частности представлены сфалеритом, галенитом, пиритом, халькопиритом, блеклыми рудами до 95 % от массы руды. В небольших количествах присутствуют арсенопирит, марказит, пирротин, гематит, магнетит, борнит. Нерудные полезные ископаемые представляют собой кварц 80–90 %, серицит 2–10 %, хлориды и карбонаты менее 1 %

С помощью современных приборов и методов анализа были проведены анализ цинксодержащего концентрата, было определено полный химический состав.

Делается заключение о возможности использования цинкового концентрата Хандизинского месторождения для переработки с получением сульфата цинка в промышленних масштабах.

ABSTRACT

The article provides information on the mineralogical and chemical composition of the ore from the Khandiza deposit and the resulting sphalerite concentrates, which include a number of valuable components.

It was determined that in each of the varieties of sulfide ores, pyrite predominates (with content variations from 60 to 90 %), sphalerite, galena and chalcopyrite 5–7 %. Nonmetallic minerals are represented by sericite up to 55 %, quartz up to 30%, chloride up to 8 % and carbonates. The Pb content in ores of this type rarely exceeds 1–3 %, Zn – 3–5 %, Cu – 0.25 %.

Ores in particular are represented by sphalerite, galena, pyrite, chalcopyrite, fahlores up to 95 % of the ore weight. Arsenopyrite, marcasite, pyrrhotite, hematite, magnetite, and bornite are present in small quantities. Non-metallic minerals are quartz 80–90 %, sericite 2–10 %, chlorides and carbonates less than 1 %

Using modern instruments and analytical methods, the zinc-containing concentrate was analyzed and the full chemical composition was determined.

A conclusion is made about the possibility of using zinc concentrate from the Khandizinsky deposit for processing to produce zinc sulfate on an industrial scale.

Ключевые слова: сфалерит, колчедан, цинковый концентрат, полиметаллическая руда, месторождения Хандиза.

Keywords: sphalerite, pyrite, zinc concentrate, polymetallic ore, Khandiza deposits.

Узбекистан располагает крупными запасами полезных ископаемых, обеспечивающими рост базовых отраслей экономики. Для решения этих задач Узбекистан в сотрудничестве с развитыми странами и авторитетными международными организациями реализует множество перспективных проектов [5].

В сырьевой базе полиметаллических руд страны эксгаляционно-осадочные и метасоматические колчеданно-полиметаллические месторождения играют существенную роль. Им свойственны крупные запасы, выдержанные содержания металлов и относительно простые горнотехнические условия эксплуатации. В Средней Азии Хандиза – первое промышленно-ценное колчеданно-полиметаллическое месторождение, открытое в начале 60-х годов. За прошедшие 25 лет поисковыми работами в геологически сходных районах юго-западных отрогов Гиссарского хребта выявлено множество рудопроявлений породы колчеданно-полиметаллического типа, преимущественно метасоматического генезиса. Оценка промышленной ценности подобного рода пород требует значительных затрат времени и ресурсов [1–4].

В работе исследованы цинковые концентраты, полученные из месторождений Хандиза. В Узбекистане на Алмалыкском ГМК ведется переработка полиметаллических руд месторождения Хандиза. Полиметаллические руды месторождения Хандиза комплексные, то есть содержат кроме цинка свинец, медь, железо, серебро и другие металлы.

Исследовательскую работу осуществляли цинковым концентратом, содержащим 45,15–45,45 % Zn, полученного из цинксодержащей руды месторождения Хандиза.

Для улучшения технологии переработки цинкового сырья и выработки стратегии его  полной, комплексной переработки потребуются данные тщательного изучения минералогического и химического состава как руды месторождения Хандиза, так и получаемых сфалеритовых концентратов, включающих ряд ценных компонентов.

Полученный элементарный состав показал, что руды месторождения Хандиза имеют сложный состав (табл. 1 и 2).

Таблица 1.

Результаты спектрального элементного анализа цинксодержащей руды месторождения Хандиза

В основном элементы находятся в виде изоморфной смеси в сульфидах.

В каждом из разновидностей колчеданных руд преобладает пирит (при вариациях содержаний от 60 до 90 %), сфалерит, галенит и халькопирит  5–7 %. Нерудные минералы представлены серицитом до 55 %, кварцем до 30 %, хлоридом до 8 % и карбонатами. Содержание Pb в рудах этого типа редко превышает 1–3 %, Zn – 3–5 %, Cu – 0,25 %.

Массивные и прожилково-вкрапленные колчеданно-полиметаллические и полиметаллические руды имеют сложный минералогический состав. Руды в частности представлены сфалеритом, галенитом, пиритом, халькопиритом, блеклыми рудами до 95 % от массы руды. В небольших количествах присутствуют арсенопирит, марказит, пирротин, гематит, магнетит, борнит. Нерудные полезные ископаемые представляют собой кварц 80–90 %, серицит 2–10 %, хлориды и карбонаты менее 1 % [7].

Таблица 2.

Результаты рентгенофлуоресцентного  анализа состава цинковой руды месторождения Хандиза

В таблице 1 приведены данные спектрального анализа руды Хандизинского месторождения. Главными элементами руды являются кремний, цинк, алюминий, железо и медь. Содержание калия, натрия и магния составляет от 1 % до 3 %. Другие элементы составляют десятые и сотые доли процента.

Показания рентгенофлуоресцентного анализа цинковой руды утвердили данные спектрального анализа по содержанию кремния, цинка, железа, меди. Аналитические данные по содержанию калия, кальция несколько выше и составляют для кальция около 1 % и калия более 3 % (табл. 2).

Рисунок 1. Рентгенограмма цинксодержащей руды месторождения Хандиза

Рентгенограмма цинковой руды имеет дифференциальные максимумы, относящиеся к сульфидам и сульфатам цинка и железа, к оксидам кремния, карбонату, цианиду свинца и цинкастату (рис. 1). Пики 3.43; 3.35; 3.04 Å относятся к оксиду кремния, 10.10; 7.2 Å относятся к магний цинку, 2.97; 2.70 Å относятся к сульфиду железа, 2.56; 2.46; 2.28 Å относятся к астату цинка различной формы, 2.23 Å относятся к цинку железа, 2.13; 2.10; 2.00; 1.91 Å относятся к сульфату цинка различной формы, пик 1.633 Å же относится к сульфиду цинка β формы [6].

Распознание  образцов проводили на основе  дифрактограмм, которые снимали на аппарате XRD-6100 (Shimadzu, Japan), управляемом компьютером. Использовалось CuKα-излучение (β-фильтр, Ni, 1.54178 режим тока и напряжения трубки 30 mA, 30 kV) при постоянной скорости вращения детектора 4 град/мин с шагом 0,02 град. (ω/2θ-сцепление), а угол сканирования изменялся от 4 до 80°.

В таблице 3 представлены данные спектрального анализа цинкового концентрата рудника Хандиза. Исходные результаты показывают снижение содержания силикатов, алюминия и железа, а также увеличение концентрации цинка и меди. При низком увеличении содержания меди содержание цинка увеличивается до 25–40 %.

Свидения рентгенофлуоресцентного анализа концентрата подтверждают показатели спектрального анализа об уменьшении силикатов, а также указывают на снижение соединений меди в отличие от спектрального анализа.

Таблица 3.

Результаты спектрального элементного анализа состава цинкового концентрата месторождения Хандиза

Таблица 4.

Результаты рентгенофлуоресцентного  анализа состава цинкового концентрата месторождения Хандиза

Для подтверждения солевого состава были сняты  рентгенограммы  и ИК-спектры цинкового концентрата (рис. 2 и 3).

Рисунок 2. Рентгенограмма цинкового концентрата месторождения Хандиза

Рентгеновские лучи цинкового концентрата содержат дифференциальные максимумы, связанные с сульфидами цинка и железа, фторидом цинка-кремния и оксидом кремния. Пики 3.43 и 3.35 Å принадлежат оксиду кремния, 3.128 Å принадлежит сульфиду цинка в γ форме, 2.97; 2.70 Å принадлежат сульфиду цинка, 1.912; 1.633; 1.240 Å принадлежат сульфиду цинка в β форме, а пик 1.352 Å – кремнефториду цинка.

Рисунок 3. ИК-спектр цинкового концентрата месторождения Хандиза

На ИК-спектрах имеются полосы поглощения 2092,209 см^-1, относящиеся к цианидным группам. Полосы поглощения 1648,590 см^-1 относятся к тиосульфатам, полосы поглощения 1390,289; 1340,544; 1195,810 см^-1 – относятся к азотным и нитратным группам. Полосы поглощения 1030,926 см^-1 относятся к силикатным группам, а полосы поглощения 878,510; 803,727; 675,485 см^-1 относятся к сульфатным и карбонатным группам. Полосы спектра имеют уширенную структуру за счет межмолекулярных взаимодействий в кристаллической структуре минерального сырья. К тому же это подтверждается данными, полученными химическим и рентгенофазовым анализами.

Рисунок 4. Микрофотография цинкового концентрата месторождения Хандиза

На рисунке 4 представлены микрофотографии цинкового концентрата, имеющие больше темных пятен, которые обусловлены сульфидом цинка, частично сульфидами железа. Это является еще одним подтверждением состава цинкового концентрата месторождения Хандиза [8].

Таким образом, исследования минералого-химического состава цинкового концентрата показывают, что цинковый концентрат Хандизинского рудника представляется перспективным для переработки с получением сульфата цинка в масштабах промышленности.

Список литературы:

1. Бабаев К.Л. Некоторые представления о структурных и генетических особенностях месторождения Хандиза // Геология, закономерности размещения эндогенных рудных формаций (свинец, цинк, серебро). – Т., 1986. – Вып. З. – С. 51–54.
2. Баймухамедов И. Д. Взаимоотношение оруденения и метасоматитов на колчеданно-полиметаллическом месторождении Хандиза (Юго-Западный Гиссар) : дисс. канд. геолого-минералогических наук. – Т. 1984. – 141 с.
3. Баймухамедов Х.Н., Закиров Т.О., Турсунов М.Х. Условия образования колчеданно-полиметаллических месторождений Южного Узбекистана // Современное состояние учения о месторождениях полез. ископ. – Т.: ТашПИ, 1971. – С. 300–301.
4. Баймухамедов Х.Н., Закиров Т.З., Батырмухамедов А.К. К вопросу о типах и взаимоотношениях дайковых образований Хандизинского рудного поля // Сб. ст. по итогам научн.-исследов. работ геол.-развед.ф-та ТашПИ за 1969 год. – Т.: 1971. – Вып. 66 (а). – С. 73–75.
5. Каландаров П.И., Искандаров Б.П., Абриев Б.С. Проектное решение технологии обогащения полиметаллических руд на меднообогатительной фабрике «Хандиза» // Записки Горного института. – Т.198. – Санкт-Петербург 2012. – С. 243–248.
6. Absattorov D., Makhmayorov J., Abdullayev B., Qodirov Sh., Davlatov F, Usmanov I., Samadiy M. Study on the Process of Purification of Zinc Sulfate Solutions from Impurities and Their Rheological Properties // 2023 IOP Conference Series : Earth Environment Science. – 1281 012004.
7. Rosilov M.S., Temirov G.B., Samadiy M.A. Physical and chemical characteristics of the zinc contents raw material of the Khandiza deposit // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. – Austria, Vienna, March-April 2018. – № 3-4. P. 57–62.
8. Samadiy M.., Abdullaev B., Usmanov I. Technology for the production of potassium sulphate from mirabilite and potassium chloride of the Tyubegatan deposit // Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series. – 2023. – Vol.59. – No. 4, pp. 334–340. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2023-59-4-334-340