Химизм извлечения кремнезема из состава рудоносных минералов

Лидитов Беркутского месторождения находятся на южном склоне хр. Тескей Алатоо в междуречье От-тук и Кенсуу, которые являются правыми притоками р. Сарыджаз. Абсолютные высоты над уровнем моря 2900-3500 м. В административном отношении расположены они в пределах Аксуйского района Иссык-Кульской области. Эти месторождения открыты в 1946 г. и разведены детально (1950–1957 гг.), сложены кембро – ордовикско - силурийскими, кремнисто -карбонатно-терригенными отложениями, содержащими отдельные покровные тела преимущественно базальтового состава. Прорваны дайками диабазовых порфиритов Музбулакского интрузивного комплекса позднего палеозоя [1, 2, 3].

Как известно в составе минералов извлекаемый металл находится вместе с пустой породой (в виде песка, глины, известняка) в различных весовых соотношениях [4]. Когда их количественное значение намного превышает от основного компонента, выплавка металла из таких руд экономически не выгодна. Поэтому такие руды предварительно обогащают, отделяют от них часть пустой породы и в результате в составе оставшегося концентрата содержание рудного минерала повышается.

Имеются различные методы обогащения рудных минералов и избавления их от пустой породы.

Целью нашей работы является разработка способов извлечения кремнезема из состава лидита с гидроксидом щелочных металлов и их солями.

Объектом исследования были образцы лидита (116–Л и 115-Л). По результатам спектрального анализа (табл. 1) в исходном образце лидита (116-Л) указано значительное содержание SiO2 и Fe2O3 и отсутствие некоторых металлов (Mn, Co, Sn, Ag).

Экспериментальная часть.

Опыт 1 . Извлечение кремнезёма расплавом гидроксида натрия (NaOH).

Образцы лидита (116-Л) в количестве 5 г, разделенные при помощи магнитки от оксида железа (Fe2O3), нагревали на фарфоровой чашке в теч. 30 мин, с последующим охлаждением до 30оС. В это время в другой фарфоровой чашке расплавляли NaOH и добавляли в охлажденный образец лидитовой пробы. Полученную смесь тщательно перемешивали в течение 5 мин. При этом соотношение лидита и NaOH составляло соответственно 1:2. Охлажденную смесь после тщательного перемеши-вания растворили в воде и фильтровали. Затем не растворимые части в воде (116–Л) отделяли фильтрованием, сушили, прокаливали в муфельной печи и проводили спектральный анализ (табл. 2).

Фильтрат с ожидаемым содержанием Na₂SiO₃ добавляли 4,21г HCl (d–1,189 г/cм³) из расчета 1,67:1 (Na 2 SiO 3 : HCl) по массе и полученный студенистый осадок кремниевой кислоты отделяли фильтрованием.

Таблица 1

Спектральный анализ исходного образца лидита 116-Л

№ проб	10-2 М 11	10-3 Ni	10-3 Со	10-1 Ti	10-2 V	10-3 Cr	10-3 Mo	10-2 W	10-2 Zr	10-2 Hf	10'3 Nb	10-1 Ta	10-3 C11	10 Pb	10-4 Ag	10-2 Sb	10-3 Bi	10-2 As	10-2 Z n
116-л	-	0,5	-	0,07	20	3	1,2	-	04		-	-	9	0,5	-	-	-	-	2
№ проб	10-2 Ci	10-3 Sn	10-3 Ge	10-3 Ga	10-3 In	10-3 Yb	10-3 Y	10-2 La	10-1 Ce	10-1 p	10-4 Be	10-2 Sr	10-2 Ba	10-3 Li	10-2 Th	10-1 I"	10-3 Pt	10-3 Au	10-3 Sc
11 б-Л				0.5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
№ проб 11 б-Л														SiO2	A12O3	M gO	Fe2O	CaO	Ma2O
														70	0,3   ■ 0,12		3	0.3	-

Опыт 2. Извлечение кремнезёма водным раствором гидроксида натрия (NaOH). Также брали разделенного магниткой от оксида железа исходного образца лидита (116–Л) в количестве 5 г, нагревали, охлаждали, как в предыдущем опыте. В другом стакане приготавливали водный раствор гидроксида натрия (18%), затем нагревали и смешивали с образцом лидита при соотношении 1:2 (Л:NaOH). Полученную смесь перемешивали, охлаждали и после чего добавляли воду.

Водонерастворимую часть смеси отделяли фильтрованием, осадок сушили, прокаливали и провели спектральный анализ, результаты которого представлены в табл. 2.

По результатам спектральных исследований наблюдается при щелочном способе извлечении кремнезема уменьшение SiO2, с расплавом гидроксида натрия до 52 %, с его водным раствором на 45 %. В то же время наблюдается обогащение количество некоторых металлов (Ni, Ti, Cr, Zr, Pb), начинают проявляться металлы Mn,Co, Sn, Ag, которые не были обнаружены в исходном образце. (Из литературных источников известно что некоторые металлы сразу не дают о себе знать [5,6]).

Особенно увеличивается количество меди (до 40%) и серебра (до 7%) с водным раствором гидроксида натрия (NaOH). Наблюдается уменьшение количества меди от 9 до 2 % с расплавом гидроксида натрия (NaOH). Также наблюдается уменьшение количества ванадия (V), цинка (Zn) как с раствором,

Таблица 2

так и с расплавом гидроксида натрия (NaOH). По результатам спектрального анализа не наблюдается количественное содержание железа, кроме исходного образца пробы лидита.

Опыт 3. Извлечение кремнезёма с расплавом гидроксида натрия. Отделенного от оксида железа магниткой образцы лидита 115–Л в количестве 5 г нагревали, затем охлаждали как в первом опыте. В другой фарфоровой чашке расплавляли гидроксида натрия и смешивали с охлажденной до 30 оС лидитовой пробой при соотношении компонентов 1:2. Полученную смесь при нагревании тшательно перемешивали, охлаждали, затем добавляли воду. При этом нерастворимую в воде часть отделили от растворимой, сушили, прокаливали и провели спектральный анализ (табл. 2).

Опыт 4. Извлечение кремнезёма со смесью расплавом гидроксида и карбонатом натрия. Полученную смесь гидроксида и карбоната натрия при соотношении 1:1 расплавляли на фарфоровой чашке и добавляли в нагретый, а затем охлажденные до 30 оС образцы лидита, как в первом опыте и тщательно перемешивали при нагревании в течение 5 мин. Соотношение образцов лидита со смесью гидроксида и карбоната натрия составляло 1:2 [2, 3]. Затем после охлаждения к смеси добавляли воду и отделяли растворимую в воде часть от нерастворимой. Последнюю предварительно сушили, затем на муфельном печи прокаливали, после чего проводили спектральный анализ (табл. 2).

Результаты спектрального анализа исходных проб, исходных проб с гидроксидом и со смесью гидроксида и карбонатом натрия

По результатам спектрального анализа исходной пробы образца лидита с расплавленным NaOH наблюдается увеличение количества некоторых металлов (Ni, Ti, Cr, Mo, Pb), в том числе Ag, который не был обнаружен в исходном образце (рис. 1.) В то же время, с расплавом гидроксида натрия наблюдается уменьшение количества ванадия, меди, циркония в нерастворимой части раствора (рис. 2).

При проведении исследования лидитовой пробы со смесями гидроксида и карбоната натрия, содержание кремнезёма резко падает до 30 %, где, в случае с расплавом гидроксида натрия, такого изменения не наблюдалось, его количество было, как и в исходном образце.

Благоприятствует смесь гидроксида и карбоната натрия к увеличению количества серебра до 30 г/т, когда с расплавом гидроксида натрия количество его увеличивалось всего лишь на 2 г/т. В то же время смесь гидроксида и карбоната натрия не благоприятствует увеличению количества тех металлов (Ni, Ti, Mo, Cr, Pb), содержание которых увеличивалось на значительное количество с расплавом гидроксида натрия. Наоборот, приводить к уменьшению их количества в составе нерастворимой части раствора (рис. 1).

Количество металлов, которое уменьшалось с расплавом гидроксида натрия (V, Zr), стабильно держится в этой смеси, за исключением резкого снижения количества меди.

Цинк, по спектральному анализу с расплавом гидроксида натрия и смесями NaOH:Na 2 CO 3 , не обнаруживается в составе твердой части раствора.

Выводы:

• 1.    Для уменьшения количества кремнезёма в составе образца лидита можно применять и расплав и раствор гидроксида натрия.

• 2.    Для обогащения количества некоторых металлов особенно Cu и Ag и уменьшения количество кремнезёма в составе образца лидита превосходит свойства раствора гидроксида натрия.

• 3.    Смесь расплавов гидроксида и карбоната натрия является подходящим реагентом для уменьшения количества кремнезёма в составе образца лидита до 30%, и для увеличения количества серебра до 30 г/т.

• 4.    Расплав гидроксида натрия вполне подходит в качестве реагента для обогащения таких металлов как Ti, Mo, Cr, Ni, Pb, Ag в образце лидита и применим для уменьшения количества кремнезёма.

Рис. 1. Изменение концентрации металлов от реагентов (I - исходная проба; II – исходная проба с расплавом NaOH; III – исходная проба с расплавом смеси NaOH: Na 2 СO 3 ).

Рис. 2. Влияние реагентов на уменьшение количества металлов (I – исходная проба; II – исходная проба с расплавом NaOH; III – исходная проба с расплавом смеси NaOH: Na 2 СO 3 ).