УДК 662.62:54,661.47.

  Химия и химичекие технологии/5. Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологии

Мырзахметова Ботакоз Бейбитовна

ЮКГУ им. М .Ауезова, Казахстан, г.Шымкент

 

Туиебаева Мадина Меирбековна

ЮКГУ им. М .Ауезова, Казахстан, г.Шымкент

 

Бестереков Уйлесбек

д.т.н.,профессор ЮКГУ им.М.Ауезова

МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ ФОСФОРИТОВ КАРАТАУ

 

Резюме

Исследован процесс первичного обогащения фосфоритов Каратау методом механического разделения по фракциям. Приведены результаты исследования фосфоритов Каратау методами химического, рентгенографического, ИК-спекроскопического, термического и микроскопического анализа. 

Summary

Results researching of phosphorites  Karatau by chemical, rentgengraphical,  spectroscopical, thermal and microscopic methods of analysis are resulted. Primary enrichment process of phosphorites Karatau by mechanical division on fractions method is researched.

Значительная часть балансовых фосфатных руд Каратау представлена бедными, низкокачественными рудами. Для производства фосфорных и комплексных удобрений – необходимо использовать высококачественное сырье с небольшим содержанием кислоторастворимых примесей, в частности, соединения магния и железа. Наличие последних приводит к резкому снижению показателей процесса экстракции (коэффициентов разложения, извлечения, отмывки, выхода и качества кислоты). Соединения магния ухудшают фильтрующие свойства сульфата кальция и повышают захват Р2О5 в его кристаллическую решетку. Они также отрицательно влияют на вскрытие вторичного фосфатного сырья при производстве двойного суперфосфата [5].

В зависимости от минералого-петрографических особенностей природного фосфатного сырья применяют различные методы обогащения: механические (флотация, тяжелые суспензии, избирательное дробление), химические и комбинированные.

Флотация – наиболее широко применяемый метод обогащения фосфоритов [2].

Обогащение в тяжелых суспензиях базируется на различии в плотности главных породообразующих минералов и наиболее эффективно при разделении кремнистых, карбонатно-кремнистых и бедных фосфатно-сланцевых руд. Концентрат, полученный в результате суспензионного обогащения фосфоритов бассейна Каратау, содержит не менее 28% Р2О5 [1-5].Обогащение способом избирательного дробления основано на том, что при дроблении руды фосфатная часть легко измельчается и представлена мелкозернистым продуктом, а кварц концентрируется в крупнозернистой фракции. При классификации фосфатная часть отделяется от кварца.

Первичное обогащение заключается в отделении пустой породы от основного минерала, содержащий  необходимый компонент и осуществляется классификацией руды после измельчения. Основным минералом в фосфорите Каратау является фторапатит. Результаты ренгенофазового и ИК-спектроскопического анализа изучаемой руды показали, что в руде присутствует много фаз, которые имеют различную твердость, что приводит к большому различию частиц по размерам и форме при дроблении. Исходя из этого, провели исследование возможности обогащения данного сырья методом механического разделения по фракциям[5-8].

В работе исследованы фосфориты Каратау месторождения Коксу и Кокджон. Различными методами изучены химический и минералогический составы образцов, распределение компонентов по фракциям при механическом измельчении.

В таблице 1. Приведен химический состав исходных образцов фосфоритов Каратау. Приведенные данные свидетельствует, что в образеце фосфорита 1 наблюдается повышенное  отношение СаО:Р2О5=1,7:1(в минерале апатите1,4:1), что свидетельствующий о наличии значительного количества карбонатов Са и в меньшей мере Мg.Образец 2- кремнистый тип с повышенным содержанием SiO2 (н.о.)

Рентгенографические исследования проводились с помощью дифрактометра. По дифрактограмме фосфорита  рис.1. определены ее основные компоненты.

Таблица 1.Химический состав образцов фосфорита Каратау

№

Фосфорит

месторождения

Содержание основных компонентов, %

 

1.

 

 Кокджон

Р2О5

СаО

MgO

Fe2O3

А12О3

F

СО2

н.о.

Н2О

26.13

45.28

1,84

0,68

0,97

1.93

8.78

8,43

 

5.96

2.

Коксу

21,39

35,72

0,97

0,91

0,95

2,79

3,95

28,27

5,05

 

В обеих пробах содержится, в основном  Сa3(PO4)2трикальцийфосфат -d\n=2,91-2,62-3,91Ao, SiO2 кварц - d\n=3,37-3,51-4,35 Ao, Ca5(PO4)3F фторапатит-d\n=2,79-2,70-2,24-2,13-1,91-1,93-1,88-1,83-1,74-1,72-1,46 Ao

Параллельно с рентгенофазовым анализом  на этих же пробах были проведены  ИК-спектроскопические исследования для выяснения структурных особенности  фосфорита, а также для установления присутствия в исследуемой пробе примесей.  Согласно [8], спектрам поглощения инфракрасного излучения (рис.2) в состав фосфорита входит фторапатит полосы 900-800см-1, мервинит и форстерит –полосы 460-466см-1, кварц- полосы поглощения -1085-1090 см-1, фосфосидерит- полосы 790-797см-1.

 

Таблица 2. Состав фракций фосфоритов Каратау

 

Номер фракции

Размер частиц, мм

Массовая доля фракции, %

P2O5,%

CaO,%

MgO,%

н.о, %

Кокджон

1

0,16

15,01

26,70

45,28

1,84

8,43

 

2

0,16-0,25

10,13

25,92

42,61

1,32

9,51

 

3

0,25-0,50

8,92

27,32

46,22

1,96

7,91

 

4

0,50-1,0

6,51

26,18

44,56

0,98

8,05

 

5

1,0-2,0

13,48

27,13

45,03

1,71

6,78

 

6

2,0-3,0

20,17

27,57

45,16

0,94

9,11

 

7

3,0-5,0

25,78

26,69

44,02

1,02

9,28

Коксу

 

1

0,16

19,01

20,12

35,80

0,97

21,19

 

2

0,16-0,25

14,13

20,65

32,76

0,82

20,43

 

3

0,25-0,50

12,92

21,44

35,97

0,94

26,54

 

4

0,50-1,0

7,87

20,18

34,67

0,72

26,76

 

5

1,0-2,0

17,48

21,13

35,19

0,98

26,07

 

6

2,0-3,0

14,17

19,60

33,69

0,76

26,53

 

7

3,0-5,0

14,42

19,43

32,54

0,83

26,12

 

Как видно из табл.1, наибольшее содержание P2O5 приходится на классы фракции от 0,25 до 2,0 мм. Разница выхода P2O5 от размера частиц невелика.

Такое распределение минералов руды по фракциям при измельчении свидетельствует, как минимум, о примерно одинаковом содержании основных компонентов фосфорита в измельченных фракциях.

Исходя из выше изложенного, первичное обогащение путем классификацией по фракциям не является достаточно эффективным. Это вызвано тем, что минералы в составе руды имеют тесное взаимное прорастание, что делает их трудным для разделения по механическому методу.

В реальности размер частиц фосфатных минералов, видимо, еще меньше и они в природе в ходе формирования месторождения “цементируется” в матрице примесей, в основном карбонатов, глинистых веществ, глинозема [1].

Список использованной литературы

 

1.     Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. – Л.: Химия. 1989. – 352с.

2.     Флотационно-химическое обогащение фосфатных руд/ В.Н.Шохин, Н.К.Шувалова,       

3.     Н.Н.Треущенко, Н.И.Родина. – М.: Недра, 1991. – 206 с.

4.     Руководство к практическим занятиям по технологии неорганических веществ: учебное пособие/ М.Е.Позин, Б.А.Копылев, Г.В.Бельченко и др.; Под ред. М.Е.Позина. – Л.: Химия, 1980. – 368 с.

5.     Переработка фосфоритов Каратау.//Под ред. Позина М.Е. и др.-Л.: Химия,1975.-272с

6.     Кармышов В.Ф, НГуен Тьен Тоат, В.Г.Дубинин, Петропавловский И.А. и др. Изучение химического, фазового и минералогического состава Лаокайского апатитового сырья\\Сб. «Химия и технология фосфорсодержащих соединении», Баку,1985.

7.     НГуен Тьен Тоат Разработка технологии сложных удобрений из апатитовой руды месторождения Лаокай. Дисс. на соискание ученой степени к.т.н.\Москва -1986.

8.     Смит А. Прикладная ИК-спектроскопия: Пер. с англ. — М.: Мир, 1982.-328 с, ил.