К вопросу сырьевой базы кварцевых песков республикиузбекистан и методикиисследования их фракции на примереджеройского месторождения

«Ташкентский государственный технический университет» имени И.А.Каримова

Магитр ТашГТУ — Артиходжаева Д.М.

доц. Мирходжаев Б.И.

Аннотация. В статье авторами приведены данные по сырьевой базе кварцевых песков Республики и сделаны выводы по качественной их характеристике согласно требованием госта для прозрачного стекла. Также рассмотрена методика исследования фракция кварцевых песков на примере месторождения «Джерой»: определен химсостав сырья по стандартной методике, сделан минералогический и другие его анализы с соответствующими выводами и рекомендациями.

Annotatsiya.Respublikamizdamavjudbo`lgankvartsliqumlarixomashyobazasibo`yicha, maqolahammualliflaritomonidan, tegishlima’lumotlarkeltirilgan. Shubilanbirgaoynaishlab – chiqarishsanoatitalablargamuvofiq, ularnisifatigategishlixulosalar, o`zigaxosjoyegallangan.Hamda “Jeroy” konimisolidakvartsiyqumlariningfraktsiyasnitadqiqotqilishuslubiyatiko`ribchiqilganxomashyonimineraltarkibianiqlanganvauningmineralogikkimyoviyanalizlarasosidaturlixulosavatavsiyalarmaqoladamavjud.

 Annotation.In the article, the authors present data on the raw material base of quartz sands of the Republic and made conclusions on their qualitative characteristics according to the requirements of the guest for transparent glass. Also, the study methodology of the fraction of quartz sand was considered on the example of the Jeroy deposit: the chemical composition of the raw material was determined by the standard method, the mineralogical and its other analyzes were made with relevant conclusions and recommendations.

В Республике исследованы 96 объектов кварцевого и кварц-полевошпатового сырья. Однако, кварцевый песок этих месторождений не всегда отвечает требованию ГОСТа для прозрачного стекла. Рассмотрим характеристики наиболее отвечающие задачам, стоящими и сред производителями продукции на основе местного сырья

Акмурдское месторождение кварцевых песков характеризуется высоким содержанием глинозема, доходящим в средней пробе до 3,5%, оксид железа до 1% и довольно низким содержанием кремнезема, не превышающим 85%.

Несмотря на то, что запасы этого месторождения определены и утверждены, подробному исследованию этот песок не подвергался. Низкое содержание SiO2 и высокое содержание Fe2O3 свидетельствуют о возможно больших трудностяхв обогащении с целью доведения содержания SiO2 и Fe2O3 до кондиционных и поэтому не может быть рекомендовано как перспективное сырье для производства прозрачного стекла..

Майское месторождение кварцевых песков — разрабатывается карьер, используемый в стекольной промышленности. Пески месторождения делятся на два горизонта: верхний — белые мощностью 12—15 м и нижний — желтые мощностью до 30 м. приблизительно в 10 раз уступают желтым. В настоящее время запасы белого песка почти исчерпаны. Желтые пески по своим характеристикам значительно уступают белым и содержат большое количество глинистых примесей, полевые шпаты , доходящее до 2%, находящееся в примазках и гидрооксидных пленках. Однако пески этого месторождения, в том числе и желтые, могут быть рекомендованы к обогащению для получения Кварцевого концентрата.

Чиялинское месторождение кварцевого песка отличается от всех рассматриваемых ранее значительно большими запасами и, судя по химическому составу, может быть отнесено к кварц- полевошпатовому сырью. Наличие полевых шпатов в этих песках доходит до 30%. При решении вопросов обогащения этих песков для получения кварцевых и полевошпатовых концентратов могут быть комплексно решены проблемы обеспечения стекольной и керамической промышленности.

Карнабское месторождение каолинизированных гранитов представляет несомненный интерес как сырье для керамической промышленности и в связи с низким содержанием SiО2, не может быть рассмотрено как источник сырья для производства стекла.

Тозбулакское месторождение жильного кварца является наиболее подходящим для производства прозрачного стекла из всех месторождений кварцевого сырья Узбекистана. Высокое содержание SiО2, низкое Fe2O3 и ТiO2, отсутствие полевых шпатов и Cr2O3 делает возможным применение этого сырьевого материала для получения всех видов стекол, кроме оптических и безобогащения. Однако из-за высокой твердости исходного продукта могут возникнуть большие трудности в добыче сырья и получении кварцевого концентрата нужного гранулометрического состава. Кроме того, необходимо отметить также, что месторождение не имеет крупных запасов, подъезд к нему крайне затруднен и возникнут дополнительные трудности с организацией карьера, снижению себестоимости сырья.

Кулантайское месторождение кварцевого песка по своим физико-химическим свойствам близко к пескам Джеройского месторождения. Имеет достаточно высокое содержание SiO2, невысокое Fe2O3, Al2O3и R2O, но по содержанию TiO2значительно  превосходит пески Джeройского месторождения. Поэтому, основываясь на химическом и минералогическом анализах этих песков, можно сделать вывод, что пески Кулантайского месторождения могут быть рекомендованыдляпроведения глубокого обогащения с целью получения кварцевогоконцентрата.

Керменинское месторождение кварцевого песка значительно отличается от рассмотренных ранее содержанием всех основных оксидов. По своим запасам это месторождение превосходит и Джеройское, и Кулантайское. Наличие Al2O3до 5,2%, К2О до 1,9%- и МgО до 0,6% характеризует присутствие полевых шпатов до 12%, что подтверждается минералогическим и химическими анализами. Наличие двух таких минералов, как кварц и полевой шпат, даст возможность судить об этих песках как о кварц-полевошпатовом сырье, пригодном после обогащения для силикатнойной промышленности.

Исследование фракции кварцевых песков Джеройского месторождения

Химический состав сырья определен по стандартной методике.

Проведенный анализ свидетельствует о высоком содержании оксида кремния Si02 – 98,8% , низким содержанием оксида Nа и К, сумма которых — 0,6%, оксида титана — 0,06%, оксида алюминия—0,15%, а также не очень высоким содержанием Fe2O3 — 0,09%. Высокое содержание SiO2 и низкое Al2O3 и RaO говорят о практическом отсутствии полевых шпатов, что подтверждается минералогическим анализом , по содержанию Сr2О3 песок почти кондиционен.

Минералогический анализ показал, что основную массу породы составляет обломочный кварц. Содержание полевого шпата доходит до 1,8 %; глинистые 1,0; гидроокислы железа 0,09 %. (табл. 1).

Таблица 1.

Химический состав кварцевого песка масс.%

Массовое содержание оксидов, %
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2 K l2O Na2O п.п.п
До обогощения
98,8 0,15 0,09 0,17 0,2 0,4 0,19

Нами были исследованы гранулометрический, химический и минералогические анализы кварцевого песка Джеройского месторождения. Поисследованию гранулометрического состава 60% песка представлено фракцией 0,5-25 мм, относящиеся к классу среднезернистых песков. Данные гранулометрического состава приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Гранулометрический состав песка

Месторождение Выход, %, фракция, мм
0,8 0 ,8- 0 ,ф5 0,5-0,4 0,4-0,3 0,3-0,2 0,2-0,16 0,16
Джеройское 0,2 2,8 4,6 19,74 49,66 16,48 6,52

Как видно из таблицы наличие в песке мелкой (0,01 мм.) и крупной (1 мм.) фракций способствует стекловарению.

Таблица 3.

Минералогический состав песка

Минералы Содержание, масс.%.
Джеройское
Кварц 100
Полевые шпаты Ед.зн
Слюды Ед.зн
Обломки руд Ед.зн
Хлорит
Магнетит Ед.эн
Пиркон Ед.зн
Турмалин Ед.зн

Вредные примеси встречаются редко в виде зерен с целью получения кварцевых и полевошпатовых концентратов после обогащения могут быть рассмотрены Керменинское и Чиялннское месторождения кварцевых песков.

По гранулометрическому составу проба кварцевого песка Майского месторождения несколько отличается от проб других месторождений распределением фракций в классах крупности (0,5—0,4—0,32—0,2-—0,16—0,1 мм) (турмалин,рутил).

Химический состав кварцевого сырья приведена в табл.3. Как видно из таблицы химический состав кварцевых песков приведенных месторождений

Среди исследованных месторождений рассматриваемого сырья особый интерес представляет песок месторождения Джеройскогоместорождения, так как в них не содержатся примеси железа, такие как значительно сложнее, чем минералогический состав жильного кварца, и поэтому разработка технологии  их глубокого обогащения была затруднена из-за различного содержания в них таких основных минералов, как кварц, полевые шпаты, глинистые, гидрооксиды железа и минералы тяжелойфракции

Таблица 4

Химический составкварцевогосырья

Месторождение С о д е  рж а н  и е,      %
 

SiO2

Fe2O 3  

FeO

 

TiO2

Cr2O 3 Al2O 3  

CaO

 

MgO

 

K2O

Na2

O

 

MnO

 

P2O5

 

CO2

 

As2S

 

n.n.n

Джеройское 98,72 0,05 0,04 0,15 0,17 0,4 0,20 0,19
Керменинское 87,2 0,89 0,07 0,2 0,004 5,22 0,56 0,64 1,94 0,58 0,01 0,07 0,22 0,04 2,14
Чиялинское 75,86 0,93 1,15 0,1 11.34 1,47 0,25 4,89 2,70 0,16 0,86 0,86
Курганчинское** 96,9 0,052 0,02 0,004 1,09 0,34 0,08 0,56 0,08 0,05 0,3
Майское (белый) 94,2 0,18 0,06 0,001 2,79 0,39 0,20 1,2 0,2 0,004 0,09 0,06 0,54
Кулантайское 96,7 0,20 0,03 0,68 0,003 1,62 0,44 0,23 0,22 0,10 0,01 0,08 0,22 0,02 0.44
Новоселовское 98,72 0,032 0,045 0,63 0,11 0,15 0,11 0,06 0,14
Тозбулакское*

(белый)

98,73 0,031 0,003 0,46  

0,1

0,14 0,05  

0,1

Тозбулакское*

(серый)

98,2  

0,21

 

0,001

 

0,001

0,56  

0,1

0,03  

0,16

 

0,1

 

0,02

 

0,2

Рис. 1. Дифрактограмма кварцевого песка Джеройского месторождения

Джеройские пески, содержащие полевые шпаты в меньшем количестве,чем Керменинские, можно обогатить по более простой схеме. По ней флотация полевых шпатов заменена их измельчением в процессе оттирки с последующей отмывкой на концентрационном столе. Майские пески, содержащие около 10% полевых шпатов, обогащались путем сухой оттирки, соляно-кислотной обработкой, катионной флотацией и сухой магнитной сепарацией. Особенностью соляно-кислотной обработки этих песков являлось разбавление НСl смесью HF, H2SO4 и Н2О, выбрасываемой из агрегатов химической полировки хрустальных изделий в соотношении 1:1 . При этом наблюдалось значительно более активное растворение пленок оксидов железа с поверхности кварцевых зерен.

Таким образом, рассмотрев существующие источники кварцевого сырья Узбекистана с целью применения его для изготовления прозрачного стекламожно сделать следующие выводы:

  1. В нашей Республике имеющиеся месторождения кварцевого и кварц- полевошпатового сырья не отвечают требованию ГОСТа для прозрачного стекла. Для получения прозрачного стекласледуетих обогащения.
  2. Особое внимание заслуживаютДжеройскоеместорождение кварцевых песков, а также месторождение Тозбулакского жильного кварца, как природно- чистое кварцевое сырье, продуктом обогащения которого может быть кварцевыйконцентрат;
  3. Джеройское месторождение содержит высокое содержание SiO2 и низкое Аl2О3и RaO говорят о практическом отсутствии полевых шпатов, что подтверждается минералогическим анализом, по содержанию Сr2О3песок почти кондиционен. Таким образом, очевидно наличие кварцевого сырья достаточно высокого качества, вполне пригодного для обогащения с целью получения кварцевого концентрата для варки прозрачногостекла.

Природный минерал пирофиллит – гидратированный алюмосиликат, его химическая формула Al2О3·4SiO2·H2О, кристаллохимическая – Al2(Si2O5)2(OH)2. Он принадлежит к группе глинистых слоистых минералов (филлосиликатов) в соответствии с классификацией, основанной на кристаллографической структуре. К ним относятся каолинит, галлуазит, пирофиллит,монтмориллонит,слюда,иллит.Плотностьпирофиллита2.8–2.9 г/см3, излом неровный, цвет белый, иногда с желтоватым или зеленоватым оттенком; встречается в природе в виде пластинчато-лучистых и сплошных скоплений.

Минерал химически инертен к действию сильных кислот и щелочей, что обусловлено образованием поверхностных защитных пленок, препятствующих проникновению реагента вглубь кристаллов в период реакции.

Как известно, при нагревании происходят следующие превращения пирофиллита: конституционная вода удаляется полностью в интервале 700– 900°С; продуктом полной дегидратации является метапирофиллит Al2O3·4SiO2. При 1150°Сметапирофиллит разлагается с образованием муллита и кристобалита.

Конечными продуктами высокотемпературных превращений являются огнеупорные соединения – муллит и кристобалит, типичные для всех обожженных алюмосиликатов: каолинита, кианита, андалузита, силлиманита, топаза и др.

Использование в керамической промышленности определяется рядом ценных технологических свойств пирофиллита и минералов, содержащихся в его породе. Низкая твердость обусловливает хорошую механическую обрабатываемость. Высокая химическая инертность к действию сильных кислот позволяет использовать породы для получения кислотоупоров, причем кислотоупорность изделий достигает 98.8–99.9%. Введение пирофиллита в составы стекла позволяет снизить температурный коэффициент линейного расширения, повысить высокую механическую и термическую стойкость  стекла. Отмеченные технологические характеристики определяют возможности использования пирофиллитового сырья при разработке новых составов стекол.

Средний химический состав породы следующий, мас. %: 76,07 SiO2; 19,36 Al2O3; 0,42 Fe2O3; 0,14 TiO2; 0,32 CaO; н/об.MgO и Na2O; 0,10 K2O; 3,30п.п.п.

Рентгенографическое исследование исходной и термообработанных образцов породы показало, что основными составляющими породы являются пирофиллит и кварц, имеются также слабые рефлексы серицита и каолинита. Рассчитанный минералогический состав породы включает 67% пирофиллита, 31% кварца, менее 1% серицита и около 1% каолинита.

В результате обезвоживания пирофиллита и перестройки его кристаллической решетки, которая сохраняется до 1200оС. При этой же температуре появляется муллит. Наличие кристобалита отмечается при 1300оС.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. КлайкХелга. Исследования стеклообразования и кристаллизации в системе CaO-TiO2-B2O3-Al2O3./Silikattechnik-1989-40 № 9 с301-304./
  2. Античное стекло в собрании Эрмитажа. Автор-составитель Нина Кунина. Санкт-Петербург.: АРС. 1997 ISBN5-900351-15-7
  3. Бирюлев Г.И.,Гонюх В.М., Бобриков Е.В., Корнилов А.В. спрвочник «Минеральное сырьё». ЗАО Геоинформарк. Москва 1999. 536 с.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *