Технологические проблемы комплексной переработки руд Томторского рудного поля

СЕКЦИЯ 1

ПЕРСПЕКТИВЫ ОСВОЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ И ПЕРЕРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.115-117 УДК 669.851 86 : 553.493

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РУД ТОМТОРСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ

С. И. Ануфриева, Е. Г. Лихникевич

Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н. М. Федоровского, г. Москва, Россия

Аннотация

Рассматриваются технологические проблемы комплексной переработки руд Томторского рудного поля, связанные с вариациями вещественного состава изучаемых проб.

Ключевые слова:

рудное поле, щелочно-кислотная переработка, фосфор, редкоземельные оксиды. TECHNOLOGICAL PROBLEMS OF COMPLEX PROCESSING OF TOMTOR ORE FIELD ORES S. I. Anufrieva, E. G. Likhnikevich

All-Russian Scientific-Research Institute of Mineral Resources Named after N. M. Fedorovsky, Moscow, Russia

Abstract

The article discusses the technological problems of complex processing of Tomtor ore field ores, which are associated with variations of the material composition of the studied samples. Keywords:

ore field, alkali-acid processing, phosphorus, rare earth oxides.

Томторское месторождение уникально богатых редкоземельно -редкометалльных руд находится на выветрелой и закарстованной поверхности одноименного массива щелочно-ультраосновных пород и карбонатитов палеозойского возраста, расположенного на северо-западе Якутии в бассейне р. Анабар. В пределах распространения массива отмечаются линейные коры выветривания, развитые в основном по периферии массива, и площадные двух морфологических типов — плащевая и глубокая, различающиеся по геологическому строению, вещественному составу и по рудоносности. Плащевая кора выветривания по составу наиболее близка к гидрослюдистому типу. В глубокой (латеритной) коре выветривания, обогащенной фосфатами и редкоземельными элементами, выделяются четыре горизонта (сверху вниз): каолинит-крандаллитовый, сидеритовый, гётитовый и франколитовый. В настоящее время Томторское рудное поле включает в себя три обособленных друг от друга участка: Северный, Южный и Буранный, каждый из которых представляет собой крупный рудный объект. Каолинит-крандаллитовый горизонт характеризуется уникальным набором рудных минералов и высоким содержанием редких элементов, что позволяет называть его «рудным пластом» пирохлор-монацит-крандаллитового состава.

В пределах распространения пласта Томторского рудного поля (участки Северный и Южный) наблюдаются значительные вариации содержаний ценных (Nb, РЗЭ, Y, Sc), попутных (Ti, V и др.) и породообразующих (Si, Al, Ca и др.) элементов, а также основных рудных (пирохлор, монацит и др.) и породообразующих минералов (минералы группы крандаллита, минералы титана, сидерита, кварца, каолинита, органики и др.).

С целью оценки вариации вещественного состава руд на их технологические свойства и распределение ценных (№, РЗЭ, Sc) и примесных V, ^ Th) компонентов проведены исследования по технологическому изучению руд участков Северный и Южный Томторского рудного поля.

Исследования были проведены на 15 малых технологических пробах (МТП) Северного и Южного участков Томторского рудного поля. Для изучаемых проб содержание Nb2O5 варьировалось от 0,14 до 2,24; £РЗО — 0,09-13,46; Y2Oз — 0,01-0,56; P2O5 — 0,75-16,81; ТО2 — 0,27-6,68; V2O5 — 0,04-0,6; ^2 — 0,01-0,22 %.

Среди минеральных разновидностей изучаемых проб можно выделить монацит-каолинит-крандаллитовые и каолинит-крандаллитовые пробы. Ряд проб характеризуется повышенным содержанием сидерита и углистого вещества [1].

Исследования проведены на основании анализа ранее проведенных работ и опубликованных данных по моделирующей схеме в едином режиме щелочно-кислотной обработки: щелочная гидратация раствором гидроксида натрия СNaoH = 450 г/л, т = 4 ч, t = 90 °С, Т : Ж = 1 : 5; кислотное выщелачивание щелочного кека Си№Э3 = 37 %, t = 90 °С, Т : Ж = 1 : 5, т = 2 ч (рис. 1) [2, 3].

Рис.1. Моделирующая технологическая схема переработки руд Томторского рудного поля

Анализ экспериментальных данных показал, что при общем высоком извлечение фосфора (от 76 до 98 %) распределение его по операциям передела определяется общим вещественным составом, а также соотношением в рудах фосфорсодержащих минералов. Для пробы, характеризующейся повышенным содержанием каолинита, извлечение фосфора в щелочной раствор составляет всего 43 %, что, по всей видимости, связано с повышенным расходом реагента на вскрытие каолинита. Для пробы, содержащей 57 % сидерита, извлечение фосфора в щелочной раствор также не превышает 50 %, так как гематит активно взаимодействует с растворами гидроксида натрия, тем самым препятствуя полноте перехода фосфора в щелочной раствор. Кроме того, прослеживается определенная корреляционная зависимость между показателями по извлечению фосфора и общим содержанием фосфорсодержащих минералов: по мере увеличения содержания в рудах фосфорсодержащих минералов (минералы группы крандаллита, монацит) степень извлечения фосфора в щелочные растворы (при равных условиях проведения эксперимента) падает с 75 до 57 %, что требует увеличения расхода вскрывающего реагента. Большая часть фосфора, недоизвлеченного при щелочном выщелачивании, переходит в раствор при кислотной обработке щелочного кека (рис. 2).

о4

d. о и н о л а и

80

60

40

20

0

0

90

Рис.

10 20 30 40 50 60 70 80 Содержание в пробах фосфорсодержащих минералов, %

2. График зависимости извлечения фосфора в щелочной (1) и кислый (2) растворы

Для проб, характеризующихся повышенным содержанием сидерита и углистого вещества, для удаления летучих соединений (CO2, SO2 и др.) перед щелочно-кислотной обработкой был проведен предварительный обжиг (/ = 800 оС, т = 2 ч), который позволил удалить свыше 80 % СО2 и летучих соединений, содержащихся в исходных пробах. Анализ минерального состава обожжённых проб показал, что после обжига в сидеритсодержащих пробах отсутствует сидерит, а при обжиге пробы, содержащей углистое вещество, образовалось большое количество рентгеноаморфной фазы за счёт преобразования каолинита.

Повышенное содержание титана в исходных пробах приводит к его концентрированию в кеке от щелочно -кислотного вскрытия совместно с ниобием, что затрудняет его переработку на товарные соединения ниобия и титана.

Поведение кремния в процессе щелочно-кислотной переработки определяется минеральной формой вхождения его в состав проб, для каолинит-крандаллитовых проб степень извлечения кремния в раствор достигает 75-90 % и падает по мере увеличения в них содержания кварца. Для проб с преобладанием кварца извлечение кремния в раствор не превышает 30-40 %.

Таким образом, в процессе эксперимента установлено, что последовательная щелочно-кислотная переработка проб Томторского рудного поля обеспечивает селекцию основной массы ниобия от фосфора, извлечение в раствор РЗО при кислотном выщелачивании щелочного кека составляет от 73 до 100 %. Однако, отмечен ряд особенностей в поведение изучаемых проб в технологическом процессе. Для проб, характеризующихся повышенным содержанием каолинита, сидерита, углистого вещества, затрудняющих протекание основных операций, необходимо использовать более развернутые технологические схемы с введением дополнительных операций (предварительный обжиг, очистка растворов от Si, А и др.) и изменение режимов щелочно-кислотного выщелачивания.

2

Литература

1. Астахова Ю. М., Лихникевич Е. Г. Минералогические особенности ниобий-редкоземельных руд, определяющие необходимость их гидрометаллургического передела // Современные проблемы комплексной переработки труднообогатимых руд и техногенного сырья (Плаксинские чтения — 2017): материалы междунар. научн. конф. (Красноярск, 12-15 сентября 2017 г.). Красноярск, 2017. С. 45.

2. Повышение инвестиционной привлекательности редкометалльных месторождений / Л. З. Быховский, Е. И. Котельников, Е. Г. Лихникевич, В. С. Пикалова // Разведка и охрана недр. 2014. № 9. С. 20-25.

3. Лихникевич Е. Г., Петрова Н. В., Ануфриева С. И. Комплексная переработка ниобиево-редкоземельно-фосфатных руд гидрометаллургическим способом // Разведка и охрана недр. 1999. № 1. С. 42-44.

Сведения об авторах

Ануфриева Светлана Ивановна

кандидат химических наук, Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н. М. Федоровского, г. Москва, Россия anufrieva. 05 @mail.ru Лихникевич Елена Германовна

кандидат технических наук, Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья

им. Н. М. Федоровского, г. Москва, Россия

likhnikeevich@mail.ru

Anufrieva Svetlana Ivanovna

PhD (Chemistry), All-Russian Scientific-Research Institute of Mineral Resources Named after N. M. Fedorovsky, Moscow, Russia anufrieva. 05 @mail.ru Likhnikeevich Elena Germanovna

PhD (Engineering), All-Russian Scientific-Research Institute of Mineral Resources Named after N. M. Fedorovsky, Moscow Russia likhnikeevich@mail.ru