зам. директора по наукам и инновациям Янгиерского филиала Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Янгиер
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
№ проб |
Si, % |
Zn, % |
Al, % |
Ca, % |
Na, % |
K, % |
Fe, % |
Mg, % |
P, % |
Ba, % |
Mn, % |
V, % |
Ti, % |
Cu, % |
Pb, % |
Bi, % |
Ni, % |
Sb, % |
Zr, % |
1 |
30 |
4 |
4 |
0.4 |
1 |
0.8 |
5 |
1 |
0.04 |
0.01 |
0.05 |
0.01 |
0.03 |
2 |
0.5 |
0.003 |
0.003 |
0.01 |
0.003 |
2 |
30 |
3 |
8 |
0.5 |
1 |
0.8 |
5 |
3 |
0.05 |
0.02 |
0.05 |
0.01 |
0.03 |
2 |
0.5 |
0.002 |
0.001 |
0.006 |
0.005 |
3 |
30 |
3 |
10 |
0.5 |
1 |
0.8 |
5 |
2 |
0.04 |
0.03 |
0.05 |
0.01 |
0.03 |
2 |
0.4 |
0.001 |
0.001 |
0.006 |
0.005 |
4 |
30 |
3 |
10 |
0.5 |
1 |
1 |
5 |
3 |
0.04 |
0.02 |
0.05 |
0.01 |
0.02 |
1 |
0.5 |
0.003 |
0.001 |
0.005 |
0.005 |
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
№ проб |
Si, % |
K, % |
Ca, % |
Ti, % |
Mn, % |
Fe, % |
Co, % |
Cu, % |
Zn, % |
Mo, % |
Cd, % |
Pb, % |
1 |
25,0 |
3,40 |
1,10 |
0,082 |
0,035 |
3,39 |
0,012 |
0,70 |
5,03 |
<0,003 |
0,081 |
2,27 |
2 |
25,5 |
3,10 |
0,90 |
0,075 |
0,040 |
3,40 |
0,010 |
0,80 |
5,00 |
<0,003 |
0,090 |
2,01 |
3 |
25,3 |
3,25 |
0,95 |
0,065 |
0,030 |
3,35 |
0,014 |
1,01 |
5,15 |
<0,003 |
0,085 |
2,10 |
4 |
25,8 |
3,30 |
1,15 |
0,070 |
0,035 |
3,41 |
0,012 |
0,90 |
4,95 |
<0,003 |
0,083 |
1,99 |
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
№ проб |
Si, % |
Zn, % |
Al, % |
Ca, % |
Na, % |
K, % |
Fe, % |
Mg, % |
Mn, % |
V, % |
Ti, % |
Cu, % |
Pb, % |
Bi, % |
Sb, % |
Zr, % |
1 |
15 |
25 |
0,1 |
0,01 |
0,3 |
1 |
1 |
0,2 |
0,04 |
0,002 |
0,004 |
3 |
0,5 |
0,005 |
0,006 |
- |
2 |
15 |
30 |
1,0 |
0,02 |
0,2 |
3 |
3 |
0,3 |
0,04 |
0,004 |
0,01 |
3 |
1,0 |
0,006 |
0,03 |
0,002 |
3 |
15 |
30 |
0,1 |
0,02 |
0,3 |
2 |
2 |
0,2 |
0,04 |
0,003 |
0,003 |
4 |
1,0 |
0,006 |
0,04 |
- |
4 |
15 |
40 |
0,2 |
0,02 |
0,3 |
3 |
3 |
0,2 |
0,04 |
0,004 |
0,004 |
6 |
3,0 |
0,006 |
0,04 |
- |
Таблица 4.
Результаты рентгенофлуоресцентного анализа состава цинкового концентрата месторождения Хандиза
Химический состав, масс. % |
|||||||||||||
№ |
Наименование сырья |
Zn |
Si |
K |
Ca |
Ti |
Mn |
Fe |
Со |
Cu |
Mо |
Cd |
Pb |
1 |
Концентрат |
45,30 |
12,90 |
0,94 |
0,55 |
<0,01 |
<0,01 |
1,64 |
<0,01 |
0,81 |
0,032 |
0,40 |
3,03 |
2 |
Концентрат |
45,45 |
13,10 |
0,94 |
0,58 |
<0,01 |
<0,01 |
1,61 |
<0,01 |
0,79 |
0,031 |
0,41 |
3,04 |
3 |
Концентрат |
45,15 |
13,25 |
0,95 |
0,57 |
<0,01 |
<0,01 |
1,59 |
<0,01 |
0,77 |
0,033 |
0,39 |
3,01 |
4 |
Концентрат |
45,35 |
13,30 |
0,95 |
0,56 |
<0,01 |
<0,01 |
1,57 |
<0,01 |
0,79 |
0,032 |
0,40 |
3,05 |
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.
|
|
|
а |
б |
в |
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:
- 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.
- Баймухамедов И. Д. Взаимоотношение оруденения и метасоматитов на колчеданно-полиметаллическом месторождении Хандиза (Юго-Западный Гиссар) : дисс. канд. геолого-минералогических наук. – Т. 1984. – 141 с.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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