Изучение и систематизация ванадиевой минерализации черных сланцев по химико-технологическому вскрытию - Разработка технологии производства метаванадата аммония из черных сланцев месторождения Баласаускандык
Анализ микро - и наноразмерных минералов позволяет по-новому взглянуть на устоявшееся представление об образовании минеральных ассоциаций. С помощью современных методов анализа стало возможным изучить химический состав и структуру вещества, размеры зерен которого определяются нанометрами. Минимальный размер зерен, при которых минеральный индивид может быть отнесен к самостоятельному минералу, не установлен. В составе черных сланцев обнаружено 160 минералов, из которых 70 являются ванадиевыми. В этом случае свойства минералов, такие как цвет, твердость, растворимость, температуры плавления и окисления, теряют свое диагностическое значение и, следовательно, традиционное описание минерального вида получается неполным и даже неверным. Для них характерны стекловатый облик, раковистый излом, обилие трещин дегидратации и пустот, гигроскопичность, высокая отдача воды, изотропность и рентгеноаморфность.
Микрофотографии (методом электронной микроскопии) минералов черных сланцев представлены в рисунках 9-11. В представленных образцах черных сланцев в кремнистой (фтаниты) и углерод-кремнеземистой породах ванадий в виде изоморфной примеси постоянно присутствует в следующих минерализациях:
- - в Ba-V4+ - фенгитах (V - 4,36-6,15 %); - в продуктах распада сульфида железа (V - 0,71 %); - в углеродистом веществе (V не более 1,0 %) и ультратонкодисперсных образованиях (V - 2,85-5,1 %).
Рассмотрим положение ванадия в кристаллической структуре указанных минералов. Для структуры патронита (V2S5) характерна самая высокая координация атомов ванадия (КЧ 8). Параметры элементарной ячейки минерала моноклинной сингонии С2/с следующие: А-6,78; B-10,42; С-12,11 Е; в = 1000,8 є; Z = 8. Кристаллическая структура патронита представляет собой вытянутые вдоль оси С цепочки, состоящие из атомов V4+, связывающие прямоугольники из атомов S2, перпендикулярные оси С и повернутые относительно друг друга так, что восемь расстояний V-S оказываются близкими и в среднем равны 2,41 Е.
Рисунок 9 - Развитие ярозита (серое) по оксиду железа (светло-серое) в пористой кремнистой породе (темно-серое). Ярозит (серое) содержит изоморфный ванадий (в сульфидной форме)
Рисунок 10 - Углеродистое вещество (черное), кварц (серое) и ванадиевая слюда (светло-серое), фаза Ti, V, Ba, O. Изображение на обратно рассеянных электронах
В структуре другого сульфида ванадия - сульванита CuS2VS4, близкой к сфалеритовой, ванадий находится в тетраэдрической координации. Минерал кристаллизуется в кубической сингонии Р 43 M с параметрами элементарной ячейки А - 5,38 Е, Z = 1. Кристаллическая структура сульванита состоит из тетраэдров CuS4, таких, что каждый V-тетраэдр по шести своим ребрам соприкасается с Cu-тетраэдрами.
В гидроксиде ванадия - монтрозеите VООН, кристаллизующемся в ромбической сингонии Рbпm с параметрами элементарной ячейки А-4,54; B-9,97; С-3,03 Е; Z = 4, ванадий занимает октаэдрическое положение. Кристаллическая структура минерала с цепным мотивом состоит из сдвоенных цепочек из октаэдров V3+(О, ОН)6, вытянутых вдоль оси С. Внутри цепочек октаэдры соединяются ребрами, между собой цепочки связываются вершинами.
Рисунок 11 - Углеродистое вещество (черное), кварц (серое) и Ba-V4+-фенгит (белое). Изображение на обратно рассеянных электронах
Примером перераспределения ванадия из отложений в аутогенные минеральные фазы является образование роскоэлита, которые наибольшее распространен в кварц-роскоэлитовых прожилках.
Химический состав ванадиевой слюды из-за малого количества материала и высокой дисперсности кристаллов определялся методом электронно-зондового микроанализа, а также по ГОСТу 26473.12-85. В качестве стандартов использовались ВаSО4 (Ва), адуляр (К), альбит (Na), Al2О3 (Al), SiО2 (Si), металлический V (V) по ГОСТу 13.217.7-90 (СТ СЭВ 1209-89) и ГОСТу 13217.4-90 (СТ СЭВ 1210-89).
Общими для ванадия, урана и ряда других элементов семейства железа являются кристаллохимические константы, среди которых важную роль играет окислительный потенциал Е?. Потенциалы ионизации свидетельствуют о необходимости большой энергии отрыва электронов, а значения электроотрицательностей ванадия, в особенности V3+, указывает на то, что для него и тем более для V2+ предпочтителен ионный тип связи. В соединении V3+ с кислородом степень ковалентности связи составляет всего 43,4 %.
Нами впервые предложена систематизация ванадиевых минералов (таблица 13), с акцентом на развитие эволюции черных сланцев, с учетом упорности руд и их количественного распределения, по генетическому составу и химико-технологическому вскрытию основанная на гомогенности ионных пар ванадия различной степени окисления.
Таблица 13 - Систематизация минералов по областям гомогенности ионных пар ванадия в черных сланцах
Класс |
I |
II |
III |
IV |
V |
Гомогенность |
Ме2+ |
Ме2+ - Ме3+ |
Ме3+ - Ме4+ |
Ме4+ - Ме5+ |
Ме5+ |
Систематизация |
Сульфид |
Шпинелид |
Слюда |
Бронза |
Ванадат |
Содержание в рудном теле, % |
55,0 |
35,0 |
10,0 | ||
Вскрываемость |
Трудновскрываемые |
Средневскрываемые |
Легковскрываемые | ||
Минералы |
Vх2+Sу |
V2+O - V23+O3 |
МеV3+[V4+-Si3O10]-[OH]2 |
MеV4+ - V5+O4 |
MeV5+O4 |
Патронит V2S5 |
Монтрозеит (V, Fe)O-OH |
V4+-Ba фенгит BaV23+(Si-V4+)4O10-4H2O |
Казахстанит Fe3V4+-V5+12O33- 8,55H2O |
Хьюэттит CaV6O16- 9H2O | |
Сульванит Сu3VS4 |
Манардит BaTi6(V3+,Cr3+)2O16-H2O |
Черныхит Ba-(V3+-V4+Al)2-Si4O10-2H2O |
Бокит Al3Fe6-V64+V265+O76-3OH2O |
Барнесит Na2V6O16- 3H2O |
Как видно из таблицы 13, основная (55 %) часть ванадия в черных сланцах находится в сульфидной форме, 35 % - в виде трудновскрываемых шпинелидов, а остальная часть - в виде слюдистых разновидностей.
Данная попытка систематизации ванадиевых минералов на основе гомогенности ионных пар ванадия различной степени окисления с учетом технологических свойств черносланцевой руды, позволяет в некоторой степени ориентироваться среди многообразных типов ванадиевых минералов.
Таким образом, рассмотрение геохимических процессов формирования углерод-кремнеземистых сланцев показало, что их существенной составной частью являются ванадийсодержащие сульфидные минералы, а также шпинели ванадия. Отобраны пробы ванадиевой пачки в соответствии с ГОСТом 9980.2-86 (ИСО 842-84, ИСО 1512-74, ИСО 1513-80).
Похожие статьи
-
В основу классификации рудообразования положено деление на первичные и вторичные минералы. Если принять за первичные минералы биогенные осадки морей и...
-
Изучение фазового состава вмещающих пород сырья и ванадиевой минерализации углерод-кремнеземистой формации Северо-Западного Каратау Нижнекембрийские...
-
Геологическая и минералогическая история ванадия в углерод-кремнеземистых сланцах Северо-Западного Каратау Распределение ванадия в земной коре изучено и...
-
Разрабатываемая технологическая схема предусматривает гидрометаллургическую переработку полученных щелоков выщелачивания способом концентрирования...
-
Объектами исследования служили представительные пробы черносланцевых руд, отобранных из месторождения Баласаускандык. В процессе химических и...
-
Исходное сырье и материалы, методы исследований и анализа В работе использованы химический, рентгенофазовый, микроскопический, термогравиметрический...
-
Сущность твердофазной десорбции ванадия заключается в использовании веществ, обеспечивающих непосредственное выделение ванадия в твердую фазу, -...
-
Изучение процесса низкотемпературной сульфатизации с переводом ванадия в кислоторастворимые формы. Оптимизация основных параметров выщелачивания черных...
-
В настоящее время на рынке ванадия доминирует с большим отрывом Южная Африка, где производится 43 % сырья в пересчете на пентаоксид ванадия. Далее идут...
-
Общая характеристика работы. Диссертационная работа посвящена решению важнейшей проблемы вовлечения в переработку нетрадиционных сырьевых источников...
-
По результатам диссертационного исследования можно сделать следующие краткие выводы: 1 Систематизацией вещественного и минералогического состава...
-
Кислые промышленные воды ванадиевого производства многократно возвращаются в технологический цикл. При более чем трех возвратных циклах в элюатах...
-
Изучение процесса сорбции с определением оптимальных параметров В ионном обмене лимитирующими процессами являются диффузия ванадия в массу ионита и...
-
Неуклонный рост потребления ванадия в мире, дефицит в стране, сложная и дорогая технология получения его из руд обусловили необходимость поиска новых...
-
Опытно-промышленные испытания технологии получения метаванадата из черных сланцев Разработанная технология была апробирована в опытно-промышленных...
-
В настоящей диссертации применяют следующие термины с соответствующими определениями: Ванадийсодержащий раствор (V-раствор) - дренажные воды рудного...
-
Важными природными факторами, определяющими условия проведения кучного выщелачивания, являются вещественный состав руд и рудовмещающих пород...
-
Технология и моделирование процесса ГРП Гидравлический разрыв - процесс, при котором давление жидкости воздействует непосредственно на породу пласта...
-
Обоснование выбора рекомендуемых способов эксплуатации скважин, устьевого и внутрискважинного оборудования С начала разработки месторождения ограниченные...
-
Первичное вскрытие продуктивных пластов: Основными причинами снижения проницаемости прискважинной зоны являются репрессия, продолжительность ее действия,...
-
На сегодняшний день никаких производственных процессов на этом месторождении не ведется. В 2007 году был объявлен аукцион См. приложение 11 на...
-
В процессе бурения скважин гидрогеологические наблюдения включают определение статических уровней, пластовых давлений, дебитов, отбор проб воды на...
-
Внутреннее строение Земли - Развитие представлений о внутреннем строении земли и методы ее изучения
Рисунок 1. Разрез Земли Толщина Земной коры (внешней оболочки) изменяется от нескольких километров (в океанических областях) до нескольких десятков...
-
Форма рудных тел, Минеральный состав - Колчеданные месторождения
Форма рудных тел колчеданных месторождений и особенности их внутреннего строения соответствует степени метаморфизма вмещающих пород. В породах слабо...
-
Промышленные типы месторождений марганцевых руд представлены: морскими осадочными и вулканогенно (гидротермально)-осадочными, метаморфизованными и...
-
Состав мантии ниже границы 670 км - Планета Земля
Проведенные в последние два-три десятилетия исследования структурных переходов минералов с использованием рентгеновских камер высокого давления позволили...
-
Литературный обзор - Почвы холмисто-моренных ландшафтов природного парка "Вепсский лес"
Почвенный покров Северо-Запада России отличается значительным разнообразием, которое обусловлено пестротой почвообразующих пород и форм рельефа,...
-
История развития кристаллографии как науки
К нашему времени открыто более 4 тыс. минеральных видов, поэтому для ориентации во всех представленных для нас минералов следует объединять их по общей...
-
ВВЕДЕНИЕ - Виды гидрогеологических исследований при разработке месторождений нефти и газа
Многогранная проблема исследований гидрогеологических условий формирования и пространственного размещения месторождений УВ наиболее сложная в...
-
Гидрохимические разрезы и карты с достаточной полнотой должны характеризовать гидрогеологические особенности нефтяного или газового месторождения, давать...
-
При детальных региональных гидрогеологических исследованиях можно делать правильные прогнозы возможных режимов нефтяных залежей, которые не только еще не...
-
Технологические показатели вариантов разработки - Особенность разработки месторождения
Технологические показатели по рекомендуемому варианту разработки в целом и по каждому из основных и возвратных объектов приведены в таблицах 4.2-4.5....
-
Согласно почвенно-географическому районированию, в районе месторождения преобладающим зональным типом являются бурые солонцеватые почвы....
-
Кислотные обработки (КО) скважин предназначены для увеличения проницаемости ПЗП, для очистки забоев (фильтров), ПЗП, НКТ от солевых,...
-
Охрана атмосферы - Процесс открытой разработки Ерунаковского каменноугольного месторождения
Фоновые концентрации вредных веществ в атмосфере в районе ОАО "УК "Кузбассразрезуголь" филиал "Талдинский угольный разрез" представлены в таблице 6.1...
-
Охрана земельных ресурсов - Особенность разработки месторождения
Центрально-Мангышлакское плато, на котором расположено месторождение "Узень", занимает большую площадь в юго-восточной части равнинного Мангышлака....
-
Охрана атмосферного воздуха - Особенность разработки месторождения
Перечень источников загрязнения. Согласно районированию территории республики по метеорологическому потенциалу загрязнения атмосферы (ПЗА) от низких...
-
Планирование работ по охране труда на предприятий Основными опасными и вредными производственными факторами на объектах компании являются: - Физические -...
-
Численность рабочих основных профессий по вскрыше и по добыче полезного ископаемого, рабочих сдельщиков, определяется по формуле: , чел (5.12) Где -...
-
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОХОДКИ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ - Проект вскрытия, отработки и подготовки свиты пластов
Вертикальный ствол - капитальная вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая выход на земную поверхность и предназначенная для вскрытия...
Изучение и систематизация ванадиевой минерализации черных сланцев по химико-технологическому вскрытию - Разработка технологии производства метаванадата аммония из черных сланцев месторождения Баласаускандык