Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

На юге Дальнего Востока открыт новый перспективный источник полезных ископаемых — высокоуглеродистые породы Ружинской площади [1, 2]. Они вмещают значительные ресурсы не только кристаллического графита, но и углеродистых наноструктур, золота, платины, редких земель. Количество и качество полезных компонентов, сосредоточенных в графитовых рудах ружинского типа, свидетельствуют о том, что в ближайшем будущем они будут определять перспективы развития минерально-сырьевой базы Дальневосточного региона России. Основной целью, определившей направление исследований, являлось изучение воздействия различных факторов на графитоносную породу для создания физико-химических основ рентабельной, экологически приемлемой технологии извлечения полезных компонентов. Ружинский графит, как известно [3], включает несколько разновидностей. Одна из них представлена графитом, скорее всего, образовавшимся в результате газоконденсантной кристаллизации из глубинного восстановительного флюида, другая — крупночешуйчатым графитом, продуктом метаморфической перекристаллизации осадочного протолита. В тесной ассоциации с первой разновидностью присутствует алмазоподобный углерод, с второй — фуллерены, нанотрубки. С учетом этого факта были выполнены эксперименты по синтезу углеродистых наноиндивидов из высокочистого графита, выделенного из ружинских рудных образований, под воздействием плазмы. Обычно исходным материалом для плазмохимического синтеза углеродных наноструктур является кристаллический графит [4]. Данная модификация углерода соответствует состоянию термодинамического равновесия, поэтому получение термодинамически неравновесных метастабильных модификаций углерода возможно лишь в условиях существенного отклонения от термодинамического равновесия. Такие условия легко создаются при воздействии на кристаллический графит интенсивного источника энергии, результатом которого является распыление и атомизация конденсированного углерода. Последующий разлет паров углерода в атмосфере буферного газа сопровождается их охлаждением, что приводит к формированию химически неравновесного состояния паров углерода, в котором содержание свободных атомов углерода на много порядков превышает равновесное значение, определяемое величиной газовой температуры. Дальнейшая конденсация паров углерода в атмосфере буферного газа в рассматриваемых неравновесных условиях может приводить не только к формированию термодинамически равновесной графитовой структуры, но также к образованию множества наноструктур. Исходным материалом для проведения эксперимента послужило проба ружинской высокоуглеродистой породы с содержанием золота 0,1-0,2 г/т и суммарной концентрацией редкоземельных элементов до 100 г/т, разделенная методом флотации на силикатную и графитовую составляющие. В качестве вспенивателя использовалось сосновое масло. Основной реагент — терпиновые спирты, а в качестве собирателя — длинноцепочечные амины. Основная масса графита, а также соединения редкоземельных элементов, кремния, алюминия, железа, магния, кальция, натрия и титана в условиях флотации концентрировалась в пенном продукте, рудные минералы (золото, платина) — в камерном [5]. Результаты рентгено-флуоресцентного анализа убеждают в том, что в результате флотации получен технический графит с зольностью 4-7 %, соответствующий ГОСТу 829-73 (графит для изготовления смазок, покрытий из электропроводящей резины марки «П» и др.) В то же время для графита, используемого в качестве исходного сырья в плазмохимии, требуется меньшая зольность. Для снижения зольности, как правило, применяют либо обработку графита кислотами, либо сплавление с содой. В нашем случае, как было показано выше, высокая зольность графита обусловлена присутствием, главным образом, редких земель, кремния, алюминия, железа, магния и кальция. В этой связи для удаления примесей из графита представлялась наиболее целесообразной обработка пенного продукта гидрофторидом аммония с последующим кислотным выщелачиванием профторированного продукта (рис. 1). графитоносная порола флотация на н юлсчснис золота f ----- 4— камерный продукт ------------ 1 ----------- j HF: — * фторирование --------------- 1 --------------- НЮ , промывка концентрат NH. -----1----- фильтрация тверда! фата * раствор на швлечемк РЗЭ Н.-О — ► промывка графит раствор Рис. 1. Схема очистки графита 181