Анализ состава россыпей "черных песков" на побережье Азовского моря Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ВК НИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УШВЕРСИТЕТУ 2003р. Вип. №13

УДК669.15 - 198

Кармаза B.C. , Рязанцев Г.Б.

АНАЛИЗ СОСТАВА РОССЫПЕЙ «ЧЕРНЫХ ПЕСКОВ» НА ПОБЕРЕЖЬЕ

АЗОВСКОГО МОРЯ

Приведены результаты химического, минералогического и гранулометрического анализов в илъменит-цпркон-монацптоеых песках северного Приазовья, выполненных в ПГТУ, МГУ им. Ломоносова, Крымском филиале УкрГИГРа и Донецком химико-металлургическом заводе

На побережье Азовского моря в границах Донецкой и Запорожской областей регулярно выбрасываются скопления (несколько тыс. тонн) радиоактивных, так называемых «черных песков» (см. рис.1). Они представляют определенную, в частности, онкологическую опасность для населения региона.

Рис 1 - Россыпь «черных песков» с масштабной линейкой

Предложенный метод промышленной переработки этих песков [1], в принципе, решает проблему их дезактивации. Однако, для проработки возникающих технологических и проектно-конструкторских вопросов необходимы данные анализов рабочей среды - исходного песка и продуктов его переработки.

1. Анализы химического состава проб «черного песка» непосредственно с россыпей на побережье моря были выполнены в МГУ [2], Крымском филиале УкрГИГРа, и Донецком химико-металлургическом заводе. Данные приведены в табл. 1.

1 ПГТУ, канд. техн. наук, доц.

2 МГУ, науч. сотр.

Таблица 1 - Химический состав «черного песка»

Элемент Соде эжание элементов, % мае

МГУ УкрГИГР дхмз

Кремний 13,964 53,04 46,0 Основные

Железо 37,876 20,9 21,4 элементы

Титан 32,506 17,3 18,0

Алюминий 3,018 3,0 0,35

Марганец 1,365 0,84 0,4

Магний 0,429 0,24 1,0 Сырьё для

Цинк 0,488 0,20 0,2 ферросплавов

Хром - 0,05 0,4

Кальций 2,208 1,25 1,0

Калий 0,720 0,3 - Сырье для

Натрий 0,15 - флюсов

Хлор 0,256 -

Фосфор - 0,35 -

РЗЭ Торий Уран Цирконий 6,591 0,24 1,20 0,59 Монацит Вредн. примеси

Сера 0,587 0,10 0,14

Отсюда видно, что основными химическими элементами «чёрных песков» являются кремний, железо и титан /~85 %/. Элементы, входящие в состав сырья для ферросплавов, и цирконий составляют 1,5-6 % исходного материала; элементы, входящие в флюсы - 0,5-2,0 %;

и, наконец, редкоземельные элементы - около 0,25%.

Разброс измеренных количеств химических элементов обусловлен тем, что пробы «черного песка» брались из разных россыпей, иногда удаленных друг от друга на несколько километров.

2. Минералогический состав «чёрных песков» определялся в МГУ, Крымском филиале УкрГИГРа и Вольногорском ГМК. Результаты анализов представлены в табл. 2.

Таблица 2 - Минералогический состав «чёрных песков»

Минерал Содержание минералов, % %

МГУ УкрГИГР В/горск. ГМК

Кварц 27,57 50,9 42,5

Ильменит 30,44 33,8 32,3

Магнетит 12,34 13,3 9,8

Гранат 2,08 5,7 1,5

Циркон 0,14 1,8 0,55

Сырьё для ферросплавов 1,46 0,85 0,80

РЗЭ 0,77 0,2 0,57

Радионуклиды 0,04 0,04 -

Рассмотрение результатов минералогического анализа подтверждает преобладание в «чёрных песках» кварца /-30-50 %/ и титано-железосодержащих силикатов /-38-42 %/. Из других минералов относительно заметное содержание /~2-5 %/ имеют гранат, циркон и мин. сырьё для получения ферросплавов. Количество РЗЭ - около 0,7 %, а радионуклидов - 0,04 % общей массы песка.

3. Гранулометрический анализ «чёрного песка» производился известным ситовым методом [3] в Приазовском государственном техническом университете, Московском государственном университете им. Ломоносова, Крымском филиале УкрГИГРа и ЗАО Цветмет»

Выход фракции, %

Выход фракции, %

Выход фракции, %

■а. ы д (л а м со и о о о о о о о о о о о о

Ы Ы № О) Ч СО (А О

о. о о о о о о о о о о

о о и»

о

ю

о

о

-ч

к> со

о

О)

Оо

СУ)

«мм^аймооио о о о о о о о о о о о

о

р К)

о

"ил

р

р Ъ-1

00 со

00

о со

-ч 00

о ю

-1

к

о ч о -1 -о ю

Со

о Й № я о

"I

о о

н а о

о »

н о м

о

О о о

н я §

о н

(Я

К ^

« 5 В 8

8 В со со тз

р

И

0 £

1

со

а Е

р 5 Й о я

О

» а 1 ^

2

я Ь о ч р

И Й со

а §

а р »о в

о

Н

Р

В

4

а и о ш р а а а

л р о н а

Рис. 2 - Гранулометрический состав «черных песков», выполнений в: а) МГУ, ПГТУ 1999 г., масса пробы - 1,94 кг; б) УкрГИГР 2000 г., масса пробы - 7,0 кг; в) ЗАО «Цветмет» 1999 г.,

масса пробы - 1,57 кг

Из приведенных результатов следует:

1) Основная масса исходного материала / «чёрный песок», взятый непосредственно на побережье моря/ состоящая из кварца, граната и циркона /более 70 % общего количества/ сосредоточена во фракции -0,315+0,200 мм.

2) Более крупная фракция - 0,600+0,315 мм. - это, в основном, ракушечник и обломочный материал прибрежной гальки (3-13 %).

3) Во фракции тяжёлых металлов - 0,160 + 0,100 мм содержится 10-23 % исходного материала. Она включает в себя минералы черного цвета, главным образом, ильменит и магнетит.

4)Незначительная по объёму фракция - 0,100 мм не исследовалась. Для этого необходимо проведение более тонкого седиментационного анализа, что предполагается сделать в будущем.

Прове^ддае иссд^^арания gbJJp ncnqgigqp^aHbi при разработке технологии дсйдШФгвации россыпей «чёрных песков» на побережье Азовского моря и проектировании Модульной передвижной дезактивационно-обогатительной установки.

Выводы

1. «Чёрные пески» северного побережья Азовского моря представляют собой механическую смесь кварца и минералов тяжёлых металлов. Это дает возможность применить гравитационный метод разделения.

2. Основными химическими элементами «чёрных песков» являются кремний, железо и титан, представленные минералами кварц, ильменит и магнетит.

3. В «чёрных песках» содержатся также мелкодисперсный гранат, циркон, сырьё для ферросплавов и РЗЭ в количествах, представляющих производственный интерес.

4. Монацит, содержащий, главным образом, радиоактивный торий, и РЗЭ может быть извлечен из «чёрного песка» известными методами электромагнитной сепарации [4].

Перечень ссылок

1. Кармаза B.C. Технологическое решение проблемы очистки побережья Азовского моря от россыпей радиоактивных монацитовых песков. /B.C. Кармаза/У Экологические и экономико-правовые механизмы управления приморскими регионами и морскими экосистемами: Междунар. науч.- практ. конф. - Мариуполь, 2001. - С. 27-29.

2. Радионуклидный, химический, минералогический и гранулометрический состав радиоактивных песков северного Приазовья/ Г.Б. Рязанцев, A.B. Хасков, И.М. Лазаренко и др.// Экологические и экономико-правовые механизмы управления приморскими регионами и морскими экосистемами: Междунар. науч.- практ. конф. - Мариуполь, 2001. - С. 53-54.

3. Коузов П.А. Основы анализа дисперсионного состава промышленных пылей и измельчённых материалов / П.А. Коузов. - М.: Химия, 1974,- 250с.

4. Кармазин В.И. Магнитные методы обогащения /В.И. Карамзин., В.В. Кармазин. - М.: Недра.-1978. - 255с.

Статья поступила 20.12.2002