МЕТОДИКА ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХАНДИЗА

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена методика лабораторных исследований при обогащении полиметаллических руд месторождения Хандиза. Основное внимание уделено современным методам определения химического и минералогического состава руд и продуктов их переработки. В исследовании использованы оптико-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES), сканирующая электронная микроскопия (SEM) и энергодисперсионный анализ (EDS). Показано, что комплексное применение данных методов позволяет объективно оценить элементный состав исходного сырья, выявить распределение редкоземельных элементов и уточнить состав цинкового концентрата. Полученные результаты имеют практическое значение для выбора рациональной технологической схемы переработки полиметаллических руд.

ABSTRACT

The article presents a methodology for laboratory studies in the beneficiation of polymetallic ores from the Khandiza deposit. Special attention is paid to modern methods used to determine the chemical and mineralogical composition of ores and processing products. The study applies inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive spectroscopy (EDS). The combined use of these methods makes it possible to assess the elemental composition of the initial raw material, identify the distribution of rare earth elements, and clarify the composition of the zinc concentrate. The results are of practical value for selecting a rational processing flowsheet for polymetallic ores.

Ключевые слова: полиметаллические руды, обогащение, Хандиза, ICP-OES, SEM, EDS, редкоземельные элементы, цинковый концентрат.

Keywords: polymetallic ores, beneficiation, Khandiza, ICP-OES, SEM, EDS, rare earth elements, zinc concentrate.

Введение. Для исследования использовались современные физико-механические, химические и физико-химические методы, включая: ИК-спектроскопию, цифровую электронную микроскопию (СЭМ), энергодисперсионную спектроскопию (ЭДС/EDS), масс-спектроскопию с энергодисперсионным анализом (ISP-MS) и атомно-эмиссионный анализ,[1] промирное метод анализа для определения содержание благородных металлов из руд и концентратов, в частности, для золота и серебра.[7] Применительно к переработке полиметаллических руд, с целью извлечения цветных и благородных металлов, оптимальным подходом стало использование способов коллективного и селктивного способы обогащения, сочетаниями последующего получения, комбинированного концентратов высокой степени извлечениями. Для проведения этих исследований была разработана специальная методика. [2]

Целью настоящей работы является представление методики лабораторных исследований, использованной при изучении полиметаллических руд месторождения Хандиза, а также обобщение результатов, полученных с применением современных методов ICP-OES, SEM и EDS.

Материалы и методы исследования

Оптико-эмиссионный спектральный анализ средних проб руды выполнялся в ГУ ИМР на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой ICPE-9000 (Shimadzu Corporation). [6] Результаты анализов приведены в табл.1. Прибор предназначена для количественного определения содержания элементов в жидких пробах методом оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-OES) с использованием спектрометра ICPE-9000 производства Shimadzu (Япония) смотрите рисунок 1. Метод применяется для анализа различных объектов: технологических растворов, для определение элементов из твёрдых рудных материалов после предварительного разложения и других материалов.

Рисунок 1. (ICP-OES) с использованием спектрометра ICPE-9000 производства Shimadzu (Япония)

Перед началом анализа проводится подготовка оборудования: спектрометр подключается к источнику аргона (не ниже 99,999% чистоты), запускается система охлаждения, и начинается прогрев плазменного источника. Параметры работы задаются через специализированное программное обеспечение (ICPEsolution), включая выбор длины волн, режимов сканирования, скорости подачи пробы и мощности плазмы (обычно 1,0–1,2 кВт). Подготовка проб включает фильтрацию (при необходимости) через мембранный фильтр с размером пор 0,45 мкм, разбавление до рабочей концентрации, а также разложение образцов (кислотное, микроволновое или термическое) в случае твердых материалов. Для калибровки прибора используются стандартные образцы, приготовленные из сертифицированных стандартных растворов.

Проба подается в спектрометр через автосемплер или вручную. Анализ выполняется в режиме выборочного считывания интенсивностей на заданных длинах волн, характерных для каждого определяемого элемента. Спектральная интерференция устраняется путем выбора альтернативных линий или математической коррекции. После завершения измерений программа автоматически рассчитывает концентрации элементов по калибровочной кривой с учетом коэффициентов разбавления. Широко используемый в неорганическом элементном анализе очень надежным и в то же время чрезвычайно чувствительным является данный метод и широко применим при производсте цветных и благородных металлов. 

Результаты и обсуждение

Результаты ICP-OES анализа показали, что исследуемые пробы характеризуются сложным многокомпонентным составом.[4] В составе проб отмечены Fe, Zn, S, Al, Cu, Pb, а также Ag и Au. Такое сочетание компонентов подтверждает полиметаллический характер сырья и необходимость комплексного подхода к его переработке.[5]

Особый интерес представляет содержание редкоземельных элементов. Согласно полученным данным, сумма редкоземельных элементов по пробам составила 35,94; 180,72; 138,66 и 92,22 г/т соответственно. Это указывает на неравномерность распределения редкоземельных компонентов и свидетельствует о необходимости их учета при минералого-технологической оценке руды.

Таблица 1.

Результаты оптико-эмиссионного спектрального анализа средних проб руды

Результаты оптико-эмиссионного спектрального анализа проб исходных руд месторождений Хандиза и усреднённое проба №2 показали, что в изучаемых пробах содержание суммы РЗЭ составляет 35,94 г/т, 180,72 г/т, 138,66 г/ т и 92,22 г/т соответственно.

Рисунок 2. Общий элементный анализ всей поверхности цинкового концентрата полученных из руды Хандиза (увел.х15000)

Данная методика предназначена для морфологического и элементного анализа поверхности образцов с использованием сканирующего электронного микроскопа Apreo 2 S LoVac производства Thermo Fisher Scientific. Метод применяется для изучения микроструктуры, размера частиц, поверхностных дефектов и локального элементного состава твердых материалов. Перед началом работы образец подготавливается в зависимости от его природы. Проводящие материалы устанавливаются непосредственно на держатель (стаб), непроводящие — предварительно покрываются тонким слоем проводящего материала методом напыления. Образец закрепляется с помощью углеродной или медной ленты. Размер и форма должны соответствовать габаритам камеры микроскопа.

После загрузки образца камера вакуумируется. При необходимости используется режим Low Vacuum (LoVac), позволяющий исследовать непроводящие или нестабильные к вакууму материалы без покрытия. При необходимости проводится элементный микроанализ с использованием встроенного энергодисперсионного спектрометра (EDS), который позволяет идентифицировать химические элементы в локальных областях образца.

По завершении исследования камеру микроскопа медленно вентилируют, образец извлекается, оборудование выключается в соответствии с инструкцией. Полученные данные обрабатываются и интерпретируются с учетом целей исследования.

Таблица 2.

Элементный состав общей площади цинкового концентрата полученных из руды Хандиза

Заключение

Разработанная методика лабораторных исследований является эффективным инструментом при изучении полиметаллических руд месторождения Хандиза и продуктов их обогащения.

Применение ICP-OES позволило установить сложный многокомпонентный состав исходных проб, определить наличие благородных и редкоземельных элементов и оценить изменчивость их содержания по различным пробам.

Использование SEM-EDS обеспечило получение данных о морфологии и локальном составе цинкового концентрата, что важно для технологической оценки качества конечного продукта.

Комплексное использование указанных методов может служить надежной аналитической основой для совершенствования схемы обогащения полиметаллических руд и повышения извлечения ценных компонентов.

Список литературы:

1. Чантурия E.Л., Иванова Т.А., Зимбовский И.Г. О повышении селективности флотации сульфидов колчеданных руд. ФТПРПИ. 2012. № 1. С. 146-152.
2. Туресебеков А.Х. Медно - рудные формации Узбекистана. Металлогения золота и меди Узбекистана– Т.: ИГиГ АН РУз, 2012. – С. 101-195.
3. 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.
4. Хакимов К. Ж., Каюмов О. А. У., Эшонкулов У. Х. У., Соатов, Б. Ш. У. (2020). Техногенные отходы-перспективное сырье для металлургии узбекистана в оценке отвальных хвостов фильтрации медно-молибденовых руд. Universum: технические науки. – 2020.- №12-1 (81)).- С.  54-59
5. Khasanov, A. S., Eshonqulov, U. X., &KhojievSh, T. (2022). Technology for the Reduction of Iron Oxides in Fluidized Bed Furnaces. Technology, 6(12), 23-29.
6. Хасанов А.С., Санакулов К.С, Юсупходжаев А.А. // Ранглиметаллар металлургияси // Ўқув қўлланма. «Фан» нашриёти. Тошкент 2009й. Б.19-24.
7. Якубов М.М. Теоретические и технологические основы производства черновой меди  – Ташкент: Фан, 2005. – 127 с.