CC BY
1
• 7uriiversum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_январь. 2025 г.
ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА ХВОСТОВ ОГНЕВСКОЙ ОБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКИ
Рахимбаев Берик Сагидоллаулы
канд. техн. наук, Физико-технический институт, Республика Казахстан, с. Асубулак
Хасанов Абдирашид Салиевич
д-р тех. наук, проф., зам. главного инженера по науке
АО «Алмалыкский ГМК», Республика Узбекистан, г. Алмалык
Туробов Шахриддин Насритдинович
PhD,
Навоиский государственный горно-технологический университет,
Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: [email protected]
Намазов Суннат Зокирович
PhD,
Навоиский государственный горно-технологический университет,
Республика Узбекистан, г. Навои
STUDY OF THE COMPOSITION OF TAILINGS OF THE OGNEVSKAYA ENRICHMENT PLANT
Berik Rakhimbayev
PhD, Physicotechnical Institute, Republic of Kazakhstan, Asubulak
Abdirashid Khasanov
D.Sc. (Eng.), prof. Deputy Chief Engineer for Science,
Almalyk MMC JSC, Republic of Uzbekistan, Almalyk
Shakhriddin Turobov
PhD, Navoi State Mining and Technological University, Republic of Uzbekistan, Navoi
Sunnat Namazov
PhD, Navoi State Mining and Technological University, Republic of Uzbekistan, Navoi
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты комплексного исследования состава хвостов Огневской обогатительной фабрики, образующихся в процессе переработки минерального сырья. Основное внимание уделено изучению химического и минералогического состава отходов, а также их гранулометрических характеристик. Проведен анализ содержания ценных компонентов, включая редкие и редкоземельные элементы, что позволяет оценить экономическую и технологическую целесообразность вторичной переработки.
Особое внимание уделено экологическим аспектам использования хвостохранилищ и возможным методам снижения их негативного воздействия на окружающую среду. Рассмотрены перспективы внедрения современных технологий переработки хвостов, таких как гравитационные, флотационные и гидрометаллургические методы, с целью извлечения остаточных полезных компонентов.
Результаты исследования демонстрируют значительный потенциал для рационального использования вторичных ресурсов, повышения эффективности производства и минимизации экологического ущерба. Предложенные решения могут быть использованы для оптимизации работы обогатительных фабрик и разработки стратегий устойчивого природопользования.
Библиографическое описание: ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА ХВОСТОВ ОГНЕВСКОЙ ОБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКИ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Рахимбаев Б.С. [и др.]. 2025. 1(130). URL:
https://7universum.com/ru/tech/archive/item/19059
• 7un i versum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_январь. 2025 г.
ABSTRACT
The paper presents the results of a comprehensive study of the composition of tailings of the Ognevskaya enrichment plant, generated in the process of processing of mineral raw materials. The main attention is paid to the study of chemical and mineralogical composition of the waste, as well as its granulometric characteristics. The content of valuable components, including rare and rare-earth elements, is analyzed, which makes it possible to assess the economic and technological feasibility of secondary processing.
Particular attention is paid to the environmental aspects of the use of tailing ponds and possible methods of reducing their negative impact on the environment. The prospects for the introduction of modern tailings processing technologies, such as gravity, flotation and hydrometallurgical methods, to extract residual useful components are considered.
The results of the study demonstrate significant potential for the rational use of secondary resources, increasing production efficiency and minimizing environmental damage. The proposed solutions can be used to optimize the operation of enrichment plants and to develop strategies for sustainable environmental management.
Ключевые слова: хвосты, гидроклассификация, литий, пески, слив, химический состав, минералогический состав.
Keywords: tailings, hydroclassification, lithium, sands, drain, chemical composition, mineralogical composition.
Введение
Литиевое сырье применяется для производства различных литиевых продуктов, которые находят применение в алюминиевой промышленности (при электролизе глинозема и легировании алюминия) [8], в атомной энергетике (в качестве теплоносителя и для накопления водорода) [9], в производстве стеклокерамики (литиевые метасиликаты) [10], в смазочных материалах [11], а также в электрических источниках питания (электролиты и аноды) [12]. Наиболее быстро растущее направление использования лития связано с электрическими элементами питания [13]. Литий также активно используется в атомной энергетике [9].
Огневская обогатительная фабрика, входящая в состав Белогорского ГОКа, перерабатывала до 350 тыс. тонн руды в год. Технологическая схема обогащения предусматривала трехстадий гравитационное обогащение руды с выпуском коллективного танта-лово-оловянного концентрата, а из хвостов гравитационного цикла флотационным методом получали слюдяной и кварц-полевошпатовый концентраты. Шламы и хвосты флотации складировались в хво-стохранилище.
Литиевые концентраты на фабрике не производились, хотя в руде содержатся сподумен и амбли-гонит. Концентраты первого сорта должны содержать не менее 4 % окиси лития, а концентраты второго сорта - не менее 3 %.
Известны работы по повышению комплексности использования сырья на фабриках Белогорского ГОКа [3-7].
Методы и результаты исследования состава хвостов
На первом этапе работ происходило изучение вещественного состава лежалых хвостов Маралу-шинского хвостохранилища.
Для проведения исследований была отобрана проба руды (хвосты гравитационного обогащения Маралушинского хвостохранилища).
Отбор пробы (исходные лежалые хвосты) был произведен из шламовых проб поисковых скважин № 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 15, 19, 21. Отобранный материал по вещественному составу представляет собой хвосты переработки редкометалльных руд, а также песков после гидроклассификации хвостов.
При определении химического состава пробы исходных хвостов, песков и слива классификации применяли рентгенофлуоресцентный, атомно-эмис-сионный с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС) и гравиметрический анализы. Массовые доли углерода общего и углерода в органической форме определены методом инфракрасной абсорбции. Доля лития определялась методом пламенной атомно-эмиссионной спектрометрии для определения массовых долей лития (Ь^ благодаря его высокой чувствительности к щелочным металлам. Массовые доли рубидия (ЯЬ), цезия ниобия (№) и тантала (Та) определялись масс-спектромет-рией с индуктивно связанной плазмой (1СР-МБ), которая является высокочувствительным и точным методом анализа в сложных матрицах. Химический состав проб приведен в таблице 1.
• 7universum.com
иГ^НУЕРБиМ:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_январь. 2025 г.
Таблица 1.
Химический состав (содержание Li, Rb, Cs, Ta, Nb) в исходных пробах, песках и сливах
гидроклассификации
Компоненты Исходные хвосты Пески Сливы
Массовая доля, г/т
Li 2100,00 2000,00 1900,00
Rb 1046,00 948,00 1032,00
Cs 314,00 290,00 318,00
Ta 35,80 24,10 28,30
№ 32,50 23,80 26,40
Основным ценным компонентом проб является литий. Содержание Li составляет: в пробе 0,21 %, в песках - 0,2 %, в сливах - 0,19 %. Попутными полезными компонентами являются: в исходных хвостах - Rb (1046,00 г/т), Cs (314,00 г/т), Та (35,80 г/т), № (32,50 г/т); в песках - Rb (948,00 г/т), Cs (290,00 г/т), Та(24,10 г/т), №(23,80 г/т); в сливах - Rb (1032,00 г/т), Cs (318,00 г/т), Та(28,30 г/т), №(26,40 г/т).
В ходе исследования был проведен минералогический анализ: применялись методы селективного и коллективного растворения, магнитной сепарации, классификации материала по классам крупности, фракционирование в тяжелой жидкости (бромоформ, плотность 2,9 г/см3) [1].
Результаты полуколичественного рентгено-структурного (дифрактометрического) анализа, выполненного на аппарате «XRD - 600» фирмы Shimadzu при ^ - фильтрованном излучении [2], показали, что основными минералами, обладающими кристаллическим строением, являются: в пробах хвостов - плагиоклаз, кварц, слюда, калиевый полевой шпат; в песках и сливе - плагиоклаз, кварц, калиевый полевой шпат, слюда. На рисунке 2-4 приведены дифрактограммы пробы исходных хвостов, песков и слива.
В пробах исходных песков литийсодержащие минералы представлены сподуменом (1,5 %), амб-лигонитом (0,5 %) и глинисто-слюдисто-гидрослю-дистыми минералами (16,0 %).
Из породообразующих минералов преобладают полевые шпаты (37,1 %) и кварц (42,0 %). На долю оксидов и гидроксидов железа приходится 1,7 %, сульфидов - 0,1 %. Глинистая фракция (1,0 %) в пробе исходных хвостов была выделена по методике Горбунова [4]. По данным рентгеноструктур-ного анализа она представлена следующими
компонентами: слюдой (87 %), каолинитом (14 %), хлоритом (2 %).
В песках литийсодержащие минералы представлены сподуменом (1,1 %), амблигонитом (0,4 %), и глинисто-слюдисто-гидрослюдистыми минералами (13,0 %). Из породообразующих преобладают полевые шпаты (43,5 %) и кварц (40,0 %). На долю оксидов и гидроксидов железа приходится 1,3 % сульфидов в редких зернах.
В сливах литийсодержащие минералы представлены сподуменом (0,8 %), амблигонитом (0,6 %) и глинисто-слюдисто-гидрослюдистыми минералами (15,0 %). Из породообразующих минералов преобладают полевые шпаты (43,0 %) и кварц (38,5 %). На долю оксидов и гидроксидов железа приходится 1,4 % сульфидов в редких зернах.
Сподумен в пробе хвостах, песках и сливах чаще всего представлен призматическими кристаллами и их обломками белого цвета (рисунок 2.8). Размер выделений изменяется от 0,05 до 1,0 мм, по длинной оси. Содержание Li2O в монофракции сподумена, по данным анализа с помощью метода пламенной атомно-эмиссионной спектрометрии, составляет 6,75 %.
В выделенных слюдистых концентратах, по данным рентгеноструктурного анализа, количество литийсодержащего мусковита составляет ~ 65 %. Содержания рубидия, цезия, тантала и ниобия в слюдистых концентратах определены масс-спек-тральным методом с индуктивно-связанной плазмой. Содержание лития определено методом пламенной атомно-эмиссионной спектрометрии. Соответствующие данные представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Результаты рентгеноструктурного анализа Li, Rb, Cs, Ta, № в концентратах слюды
Компоненты Исходные хвосты Пески Сливы
Массовая доля, г/т
Li 2040,00 1700,00 1730,00
Rb 2620,00 2273,00 2655,00
Cs 617,00 515,00 573,00
Ta 25,80 21,90 22,80
№ 55,00 54,00 55,90
ЛД1 ¿ лл
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
По расчетным данным содержание Li в литийсо-держащей слюде колеблется от 0,37 % (пески, слив) до 0,44 % (исходные хвосты).
В пробе исходных хвостов в выделенной глинистой фракции содержание лития составляет 0,090 г/т, рубидия -976,50 г/т, цезия - 262,50 г/т, тантала -37,25 г/т и ниобия - 31,60 г/т.
Выводы
Исследованные пробы исходных хвостов, песков и сливов относятся к продуктам литийсодержа-щих руд. На долю Li в пробе исходных хвостов приходится 0,215 %, в песках 0,204 %, в сливе 0,191 %. Рубидий, цезий, тантал и ниобий являются
январь, 2025 г.
попутно-извлекаемыми компонентами, их содержания (г/т) составляют: в пробе № МТ-МХ ЯЬ -1046,00, Cs - 314,00, Ta - 35,80, N - 32,50; в песках Rb - 948,00, Cs - 290,00, Ta - 24,10, №> - 23,80; в сливе ЯЬ - 1032,00, Cs - 318,00, Ta - 28,30, №> -26,40.
В пробе исходных хвостов, песках и сливе более половины литийсодержащих минералов (сподумена, амблигонита и слюды) представлено свободными зернами и богатыми сростками, размером от 20 до 250 мкм, что является благоприятным фактором для дальнейшей переработки с целью получения товарных продуктов лития.
Список литературы:
1. Методика: «Изучение вещественного состава технологических проб руды и продуктов их переработки» / АО «Иргиредмет». - М-Л1-13-2019. Ред. 3.
2. Методы минералогических исследований / под ред. А.И. Гинзбурга. - Справочник. - М.: Недра, 1985. - 476 с.
3. Проведение тестовых испытаний лежалых хвостов обогащения пегматитовых руд с целью получения кварц-полевошпатового и сподуменового концентратов по представленным схемам: Отчет о НИР / ВНИИцветмет; рук. Г.И. Иванов, Е.В. Каменева. - Усть-Каменогорск, 2009. - 39 с.
4. Разработка и внедрение технологии комплексного обогащения хвостов гравитации на Огневской обогатительной фабрике с получением сподумено-бериллиевого, кварцевого и полевошпатового концентратов: Отчет о НИР / ВНИИцветмет; рук. Н.Б. Дубова- Усть-Каменогорск, 1998. - 20 с.
5. Разработка технологии доизвлечения танталита-колумбита из хвостов обогатительных фабрик Белогорского горно-обогатительного комбината: Отчет о НИР / ВНИИцветмет; рук. Н.Б. Дубова, Г.И. Иванов. - Усть-Каменогорск, 2000. - 21 с.
6. Разработка технологии обогащения руд Ново -Ахмировского месторождения с наработкой литиевого концентрата: Отчет о НИР / ВНИИцветмет; рук. А.М. Полякова, Г.И. Иванов. - Усть-Каменогорск, 1996. - 43 с.
7. Разработка, испытание и внедрение технологии получения сподуменовых концентратов из руд Белогорского ГОКа: Отчет о НИР / ВНИИцветмет; рук. Н.Б. Дубова, Г.И. Иванов. - Усть-Каменогорск, 1996. - 37 с.
8. Nicholson P. Past and future development of the market for lithium in the World aluminium industry // Energy. -1978. - Vol. 3. - № 3. - Pp. 243-246. DOI: 10.1016/0360-5442(78)90019-1
9. Ktalkherman M.G., Emelkin V.A., Pozdnyakov B.A. Production of lithium oxide by decompostion lithium carbonate in the flow of a heat carrier // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. - 2009. - Vol. 43. - № 1. -P. 88-93. DOI: 10.1134/S0040579509010114
10. Sheets J. New lithium market // Ceramic Engineering and Science Proceedings. - 2000. - Vol. 21. № 5. - Pp. 97-99.
11. Yang C.-H. Market game analysis between resource suppliers and downstream enterprises - based on lithium-base grease industry in China // International Conference on Management Science and Engineering - 19th Annual Conference Proceedings, 20-22 September 2012. - Pp. 757-761. DOI: 10.1109/ICMSE.2012.6414264.
12. Taylor D.R., Young R.I. Lithium use in batteries: demand and supply considerations. - New York: Nova Science Publishers, Inc., 2013. - 80 p.
13. Zhou P., Tang J.-R., Zhng T. Supply and demand prospect of global lithium resources and some suggestions // Geological Bulletin of China. - 2014. - Vol. 33. - № 10. - Pp.1532-1538.
