ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМ НАХОЖДЕНИЯ МЕТАЛЛОВ В ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУДАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХАНДИЗА

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты комплексного исследования форм нахождения металлов в полиметаллических рудах месторождения Хандиза. Для анализа использованы современные методы — сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), энергодисперсионная спектроскопия (ЭДС) и хроматографический анализ. Изучены морфология, элементный состав и минеральные ассоциации руд. Установлено, что цинк присутствует преимущественно в форме сфалерита, ассоциированного с пиритом и галенитом. Содержание цинка варьирует от 4,5 до 16,0 %, что указывает на сложную минеральную структуру и необходимость комплексного подхода к обогащению. Полученные данные позволяют обосновать технологические схемы переработки полиметаллических руд и повысить эффективность извлечения ценных компонентов.

ABSTRACT

The article presents the results of a comprehensive study of the forms of metal occurrence in the polymetallic ores of the Khandiza deposit. Modern methods —scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), and chromatographic analysis — were used for the analysis. The morphology, elemental composition, and mineral associations of ores have been studied. It has been established that zinc is predominantly present in the form of sphalerite, associated with pyrite and galena. The zinc content ranges from 4.5 to 16.0 %, indicating a complex mineral structure and the need for a comprehensive approach to enrichment. The obtained data allow substantiating the technological schemes for processing polymetallic ores and increasing the efficiency of extracting valuable components.

Ключевые слова: полиметаллические руды, цинк, сфалерит, пирит, галенит, СЭМ, ЭДС, элементный анализ, месторождение Хандиза, комплексное обогащение.

Keywords: polymetallic ores, zinc, sphalerite, pyrite, galena, SEM, EDS, elemental analysis, Khandiza deposit, complex beneficiation.

Введение. Полиметаллические руды являются важнейшим источником цветных металлов, включая цинк, свинец и медь, которые имеют стратегическое значение для металлургической промышленности.

Месторождение Хандиза (Республика Узбекистан) характеризуется сложным вещественным составом и разнообразием минерализации, что требует детального изучения форм нахождения металлов и минеральных ассоциаций.

Ранее проводимые исследования [1–3; 5] указывали на неоднородность распределения цинка и его связь с серосодержащими минералами. Однако детальные данные о микроструктуре и элементном составе руд с применением современных инструментальных методов отсутствовали.

Цель исследования — определить формы нахождения цинка и сопутствующих металлов в полиметаллических рудах месторождения Хандиза с использованием методов СЭМ, ЭДС и хроматографии, а также установить минеральные ассоциации и морфологические особенности, влияющие на выбор технологии переработки.

Методы исследования. Комплексные исследования выполнены на образцах руд месторождения Хандиза. Для определения морфологии и элементного состава использовались следующие методы:

1. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) — проводилась на приборе Thermo Fisher Scientific Apreo 2 S LoVac при увеличении от  ×500 до ×15000, что позволило визуализировать микроструктуру и определить размер минеральных зерен.
2. Энергодисперсионная спектроскопия (ЭДС) — применялась для количественного анализа элементного состава минералов, получая спектры распределения основных элементов (Fe, Zn, S, Pb, Cu и др.).
3. Хроматографический анализ — использовался для определения содержания отдельных элементов и уточнения количественных показателей микроэлементного состава.

Пробы предварительно измельчались и сушились при комнатной температуре. Обработка данных проводилась с применением программного обеспечения AZtecLive (Oxford Instruments) и стандартных методик количественного анализа.

Результаты и обсуждение. Результаты микроскопического анализа показали, что в исследуемых образцах основными минералами являются сфалерит (ZnS), пирит (FeS₂) и галенит (PbS). Поверхность образцов характеризуется неоднородной структурой и наличием тонкодисперсных включений сульфидов железа и меди.

Согласно данным ЭДС-анализа цинк содержится в пределах 4,5–16,0 %, а медь — до 2,1 %. Присутствие свинца (до 4,5 %) и железа (до 5,8 %) подтверждает сложный минеральный состав руды. Размер зерен цинковых минералов колеблется от 5 до 100 мкм, что существенно влияет на выбор режима измельчения и флотации.

В связи с разнообразием минерализации полиметаллических руд, сочли целесообразным изучение составов, формы нахождения минералов, исследованные различными способами, применяя методики экспериментов для точного определения минерального состава и с дальнейшим выбором методики обогащения. Изучение проб на сканирующем электронном микроскопе Thermo Fisher Scientific Apreo 2 S LoVac  является важным шагом в комплексе исследований, направленных на определение элементного, минералогического состава и структуры исследуемых объектов.  

СЭМ позволяет визуализировать микроструктуру образцов с высоким разрешением и определить элементный состав образцов. Система управления микроскопе Thermo Fisher Scientific Apreo 2 S LoVac, работающая на ПК с 64-битной версией Windows 10, проста и интуитивно понятна. 

В итоге анализа установлено, что количество цинка в исследуемой пробе составляет 4,5 %, а структура сульфида цинка более плотная, вследствие этого отражает свет в части образца блестящим и синим тоном, который в большей степени связан с серой, а (см. рис. 1). Помимо этого, пробы № 1 — исходная руда месторождения Хандиза — были исследованы по вещественному составу энергодисперсионной спектроскопии ЭДС (EDS), которые приведены диаграммой в спектре (см. на рис. 2).

В ходе изучения был выполнен общий химический анализ образцов по всей площади каждого из них для выявления потенциальных компонентов изучаемых объектов. С помощью этих изображений был установлен размер цинковых крупинок, составляющих 100 мкм, и он, преимущественно, связан с сульфидами и пиритом, которые на рисунках 1 и 2 подтверждают данный вывод.

Рисунок 1. Снимок СЭМ поверхности пробы №1 месторождения Хандиза (увел. х500)

Рисунок 2. Общий элементный анализ всей поверхности пробы №1 месторождения Хандиза (увел. х500)

Изучаемая поверхность описывается в основном цинкью, в качестве примеси минералов железа, находящихся на пике, которые встречаются с серой, что в свою очередь образуют минералы сульфидов железа, и заметное количество их наблюдается на высоком пике интенсивностью у меди с содержанием 1,72 %, которое указывает на комплексное извлечение полиметаллических руд совместно с цинком.

Таблица 1.

Химический состав полиметаллических руд месторождения Хандиза (по данным ЭДС)

Химической состав полиметалличских руд приведён в таблице 1, где в составе характеризованной сульфидной формации, в малом количестве встречается углерода.

Рисунок 3. Снимок СЭМ поверхности усред. пробы №2 месторождения Хандиза (увел. х15000)

Для определения польного вещественного состава и формы нахождения минералов цинка, разрешение СЭМ подняли до предела в 15000 раз, и получили следующие результаты.

Рисунок 4. Снимок СЭМ поверхности усред. пробы №2 месторождения Хандиза (увел. х15000)

В спектре обозначена цинковая поверхность пробы, имеющая содержание цинка 16 % в изучаемом образце, связанном с сульфидами, и где одновременно пики равняются сульфидным минералам железа (см. рис. 4 и 5, также элементный состав пробы № 2), которые обедняет наличие цинка в минерале сфалерита.

Рисунок 5. Общий элементный анализ всей поверхности усред. пробы №2 месторождения Хандиза (увел. х15000)

Исследование образцов пробы показывает размеры частиц 5 мкм минералов цинка, которые при дальнейшем способе подготовке руд и обогащения имеют особое значение (см. рис. 5).

Таблица 2.

Элементный состав общей площади пробы №2 месторождении Хандиза

Также можно увидеть, что пик свинца и цинка равняется повышенному значению, при этом следы свинца одинаковы по значению со следами серы, означающей присутствие минерала галенита, что видно на диаграмме рисунка 5. В качестве примеси встречаются минералы барита, глинозёма, кварца, и кальцита. На рисунках 3 и 5 показаны лучшие результаты, полученные сканирующим электронным микроскопом, которые демонстрируют содержание цинка, варьирующееся от 4,5 % до 16 %.

Поскольку методика СЭМ служит в основном для определения формы нахождения минералов в руде и для определения минерального состава пробы.

В ходе анализа установлено, что цинк тесно связан с серой, формируя минерал сфалерит, тогда как свинец ассоциируется с серой в составе галенита. Дополнительные примеси кварца, барита и глинозёма указывают на наличие в руде вкрапленных силикатных фаз.

Рисунки 1–3 демонстрируют микроструктуру руд, где чётко видны зоны обогащения цинком. На отдельных участках наблюдается взаимодействие сульфидов железа и меди, что подтверждает возможность комплексного извлечения этих металлов при переработке.

Заключение. Проведённые исследования показали, что полиметаллические руды месторождения Хандиза обладают сложной минеральной структурой и значительной вариабельностью содержания металлов. Цинк находится преимущественно в форме сфалерита, ассоциированного с пиритом и галенитом, при содержании от 4,49 % до 16,0 %. Размер частиц цинковых минералов варьируется от 5 до 100 мкм. Применение методов СЭМ и ЭДС позволило детально изучить морфологию и элементный состав руд, а хроматографический анализ подтвердил количественные показатели микроэлементов. Выявленные особенности могут быть использованы для разработки эффективных технологических схем обогащения и комплексного извлечения цинка, свинца и меди из руд месторождения Хандиза.

Список литературы:

1. Ражабов Ш.Х., Хасанов А.С., Хакимов К.Ж. Совершенствование технологий обогащения полиметаллических руд месторождения Хандиза на основе изучения вещественного состава // Universum: технические науки: научный журнал. — Вып. 2(131). — 2025. — Ч. 2. — С. 19–23.
2. Умарова И.К. Технологические исследования на обогатимость полиметаллических проб руды месторождения Чинарсай // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности: матер. 12-й междунар. конф. Тула–Минск–Донецк, 2016. — С. 332–338.
3. Хакимов К.Ж., Ражабов Ш.Х. Сырья характеристика и основных технологических материалов Хандизинского месторождения // Развитие науки и технологий научно-технический  журнал. — г. Бухара. — № 4 / 2025. — C.110–119.
4. Rajabov Sh.X., Xakimov K.J., Xolnazarov F.A., Abdisoatov S.Z. Xondiza koni polimetall rudalaridan rux, mis va qo‘rg‘oshin metallarini ajratib olish texnologiyasini takomilashtirish // Kompozitsion materiallar, Ilmiy-texnikaviy va amaliy jurnali.  — № 2. — 2025 —  С. 80–84.
5. Umarova I.K., Salijanova G.Q., Avinjanova S.I. Study on the enrichment of polymetallic ores of the deposit Handiza // Sustainable development of resource-saving technologies in mineral mining and processing. — Multi-authored monograph. — Romania: Universitas Publishing. Petroșani, 2018. — P. 286–306.
6. Xakimov K.J., Rajabov Sh.X. Rux metali, dunyo bo‘yicha ishlab chiqarishdagi o‘rni // Sanoatda raqamli texnologiyalar. — №-1. — 2024-y, Qarshi shahar. — 77–81 b.