Грантовое финансирование научных и (или) научно-технических проектов на 2021-2023 годы (срок реализации 36 мес.)

Актуальность: За многолетнюю работу предприятий горнопромышленного комплекса в отвалах и хвостохранилищах накоплены миллиарды тонн отходов добычи и обогащения руд. Поддержание этих объектов требует значительных капитальных и материальных затрат, а складированные измельченные отходы обогащения загрязняют почву и атмосферу за счет водной и ветряной эрозии. Решение вопроса повышения экологической безопасности возможно, как за счет создания технологий переработки складированных отходов обогащения, так и за счет максимального извлечения всех полезных компонентов. В связи с этим применение современных подходов, новых флотореагентов и модернизированного оборудования для обогащения минерального и техногенного сырья является первоочередным при создании инновационных технологий.

Цель: Разработка комплексной технологии рециклинга техногенных отходов обогатительных предприятий с применением диспергированной эмульсии композиционных реагентов, получаемой в эмульгаторе проточного типа собственной разработки. Предлагаемая технология рециклинга позволит интенсифицировать флотацию техногенного сырья, содержащего золото и цветные металлы, повысить технологические показатели флотации, селективность и депрессивность пустой породы, модернизировать оборудование обогатительных фабрик.

Ожидаемые результаты: В результате проведенных исследований будут:

-разработана комплексная технология рециклинга золотосодержащих хвостов с применением композиционного реагента и аппаратуры собственной разработки для его эмульгации, позволяющая повысить извлечение золота в черновой концентрат на 3-5%;

-разработана комплексная технология рециклинга медьсодержащих хвостов с применением композиционного реагента и аппаратуры собственной разработки для его эмульгации, позволяющая повысить извлечение меди в черновой концентрат на 3-5%;

-проведены укрупненно-лабораторные испытания и разработаны исходные данные для технологического регламента рециклинга техногенных отходов с применением эмульсии композиционных реагентов и аппаратуры для их эмульгирования собственной разработки. Выданы рекомендации к внедрению.

По результатам исследований будут опубликованы не менее 3 (трех) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти); а также не менее 1 (одной) статьи или обзора в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН.

Достигнутые результаты: Разработана комплексная технология рециклинга золотосодержащих хвостов с применением композиционного реагента и аппаратуры собственной разработки для его эмульгации, позволяющая повысить извлечение золота в черновой концентрат на 3-5%.

Публикации:

1 Семушкина Л.В., Тусупбаев Н.К., Турысбеков Д.К., Нарбекова С.М. Перспективы переработки техногенного золотосодержащего сырья с применением микроэмульсии композиционного флотореагента // Обогащение руд.-2021.- № 5.- С.40-45. DOI: 10.17580/or.2021.05.07. Scopus: SJR (2020) - 0,335; Q2, процентиль (2020) - 48.

2 Semushkina L.V., Narbekova S.M. On the possibility of flotation processing of technogenic gold-containing waste from enrichment plants // Materials of International Practical Internet Conference «Challenges of Science».- 2021.- Issue IV.-  Р.40-47. https://doi.org/10.31643/2021.06

Актуальность: Титаномагниевое производство ежегодно образует тысячи тонн твердых отходов. Запасы отходов в шламонакопителях только на АО «Усть-Каменогорский титано-магниевый комбинат» составляют 1270 тыс. тонн. В этих отходах содержится до 1-2 % ниобия, это практически сопоставимо с содержанием ниобия в промышленных рудах пирохлоровых карбонатитах. Основной задачей проекта является извлечение ниобия из отходов (осадков шламонакопителей) в товарный концентрат, имеющий высокую цену и спрос на мировом рынке. Разработка данной технологии также позволяет утилизировать и обезвреживать отходы титаномагниевого производства, благоприятно воздействуя на охрану окружающей среды.

Цель: Разработка технологии извлечения ниобия из осадков шламонакопителя титаномагниевого производства в востребованный товарный концентрат. Цель проекта будет достигнута механоактивацией отходов перед их выщелачиванием растворами щелочи и кислоты, выбором ионита для сорбции и десорбции ниобия, осаждением ниобия из раствора и получением концентрата.

Ожидаемые результаты: В результате проведенных исследований будут:

- исследован процесс выщелачивания осадков шламонакопителя титаномагниевого производства;

- исследован процесс сорбции и десорбции ниобия из кислых растворов;

- определены рациональные технологические параметры основных операций технологии и выданы исходные данные для технологического регламента.

По результатам исследований будут опубликованы 3 статьи в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти); 1 статья в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН.

Достигнутые результаты: Исследован процесс выщелачивания осадков шламонакопителя титаномагниевого производства. Определены оптимальные условия двухстадийного кислотного выщелачивания. Установлено, что двухстадийное солянокислотное выщелачивание шлама позволяет удалить основную часть примесей, а ниобий извлечь в раствор на 91,5 %.

Публикации: 1. Ultarakova A. A., Yessengaziyev A. M., Kuldeyev E. I., Kassymzhanov K. K., Uldakhanov O. Kh. “Processing of titanium production sludge with the extraction of titanium dioxide” / Metalurgija 60 (2021) 3-4, 411-414 p. (Web of Science Q3). https://hrcak.srce.hr/index.php?show=clanak&id_clanak_jezik=372288

2. Найманбаев М.А., Ультаракова А.А., Лохова Н.Г., Касымжанов К.К. Комплексная переработка хлоридных отходов производства титана. / Материалы межд. конф. Плаксинские чтения - 2021 г. - г. Владикавказ, - 2021. - С. 492-495.

Актуальность: Проблемы в технологии переработки цветного лома на стадии получения электрорафинированной меди заключаются в накоплении в оборотном электролите нежелательных примесей никеля, цинка и других, которые ухудшают сортность получаемой катодной меди. Часть электролита из товарных ванн периодически выводится из цикла электролиза и подвергается переработке. Производительность предприятия и его рентабельность зависят от эффективности операции очистки растворов электрорафинирования меди, поэтому важным является проведение исследований по разработке инновационной технологии регенерации электролита.

Цель: Разработка инновационной технологии селективного выделения вторичных цветных металлов – меди, никеля и цинка при регенерации и полной утилизации растворов электрорафинирования меди, что позволит повысить производительность и рентабельность действующего предприятия по выпуску рафинированной катодной меди и получить новые, востребованные и высоколиквидные товары повышенной стоимости.

Ожидаемые результаты: В результате проведенных исследований будет:

- будет изучен вещественный состав товарного электролита меди выделяемого на регенерацию и цинксодержащего промпродукта пирометаллургической переработки цветного лома;

- будут определены оптимальные условия очистки электролита методом нейтрализации цинксодержащим продуктом и переработки осадка нейтрализации с селективным выделением цветных металлов;

- будут проведены исследования очистки электролита методом проточного центрифугирования и механизма селективного выделения никель и медьсодержащих продуктов из осадка нейтрализации раствора электрорафинирования меди методом центрифугирования;

- будут проведены полупромышленные испытания технологии селективного выделения вторичных цветных металлов (Cu, Ni, Zn) при регенерации растворов электрорафинирования меди;

- будет рассчитан материальный баланс технологии;

- будет составлен отчет проведенных исследований и испытаний;

- будут выданы исходные данные для разработки Технологического регламента и рекомендации по внедрению.

- будут опубликованы 3 (три) статьи и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти) и 1 (одна) статья или обзор в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН.

Достигнутые результаты: Изучен вещественный состав товарного электролита меди выделяемого на регенерацию и цинксодержащего промпродукта пирометаллургической переработки цветного лома. Определены оптимальные условия очистки электролита методом нейтрализации цинксодержащим продуктом.

Публикации:

Gladyshev S.V., Abdulvaliyev R.A., Imangalieva L.M., Fardila - M. Zaihidee, Manapova A.I., Kassymova G.K. Processing of industrial products when disposing of copper electro-refining solutions//News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series of Geology and Technical Sciences. - 2021. – V. 4. -Р 15-20. Scopus: SJR (2020) - 0,323; Процентиль 40. https://doi.org/10.32014/2021.2518-170X.76

Актуальность: Основные трудности вовлечения в переработку каолинитовых глин связаны с высоким содержанием трудноотделяемого кварцитового песка, который оказывает вредное воздействие на технологию переработки и делают производство нерентабельным. Предварительная химическая активация сырья позволит провести вскрытие труднообогатимого каолинитового сырья и эффективное гравитационное обогащение с получением каолинитового и кварцитового продуктов высокого качества.

Цель: Проведение исследований механизма предварительной химической активации каолинитовых глин перед гравитационным обогащением, разработка и испытания новой технологии переработки каолинитового и кварцитового продукта.

Ожидаемые результаты:

- физико-химический состав каолинитовых глин;

- механизм предварительной химической активации;

- технология гравитационного обогащения и переработки каолинитовых глин;

- концентрирование редких металлов и РЗМ.

- укрупненно-лабораторные испытания технологии;

- Материальный баланс;

- исходные данные для Технологического регламента и проектирования пилотной установки, рекомендации для внедрения технологии.

- рекомендации для внедрения технологии;

опубликование 3 (трех) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти) и 1 (одной) статьи или обзора в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном ККСОН.

Достигнутые результаты: Исследован вещественный состав представительной проб глин Алексеевского месторождения и АРЕ. Оптимальный режим активации температура 150 ⁰С, продолжительность 120 минут и концентрация 120 г/дм³. После активации количество каолинитовой фракции при гравитационном обогащении увеличивается. Наработаны 10 кг глинистой каолинитовой фракции. Новизной является исследование механизма предварительной химической активации каолинитовых глин в растворе гидрокарбоната натрия и определение условий, позволяющих эффективно и качественно выделить каолинитовый и кварцитовый продукты для производства глиноземного концентрата, каолиновой продукции высокой стоимости и чистого кварцита для производства стекла.

Публикации:

Kenzhaliyev B. K., Imangalieva L.M., Manapova A.I., Azlan M.N. Kaolinite clays as a source of raw materials for the aluminum industry of the Republic of Kazakhstan // Complex use of mineral raw materials. Kompleksnoe Ispolʹzovanie Mineralʹnogo syrʹâ/Complex Use of Mineral Resources/Mineraldik Shikisattardy Keshendi Paidalanu, 4 (2021), -Р.5–12. https://doi.org/ 10.31643/2021/6445.34

Актуальность: Накопленные пиритные огарки и отходы создают реальную угрозу загрязнения водной и воздушной среды, с другой -  являются ценным источником получения черных, цветных и благородных металлов, не используемым до настоящего времени ввиду отсутствия экономически пригодных технологий. В этой связи, разработка рациональной технологии переработки пиритных огарков с извлечением благородных, черных и цветных металлов – актуальна.

Цель: Разработка рациональной технологии переработки пиритных огарков с извлечением ценных компонентов. Технология предусматривает предварительную химическую активацию исходного сырья с последующим разделением компонентов, получением концентратов цветных, благородных металлов и железа в виде чугуна.

Ожидаемые результаты:

В результате проведенных исследований будут:

- будет определен состав представительной пробы пиритных огарков физико-химическими методами. Разработаны основные технологические параметры процесса предварительной химической активации с последующим разделением компонентов, получением концентрата цветных металлов и железа в виде чугуна. Будут определены оптимальные условия процесса химической активации методом построения математической модели;

- будет разработан способ извлечения благородных металлов из твердой фазы продукта предварительной химической активации в отдельный промпродукт с последующим выделением в виде концентрата. Рассмотрены варианты вскрытия промпродукта хлорсодержащими реагентами и комплексным реагентом на основе соединений серы. Будет определен оптимальный состав комплексного реагента и условий выщелачивания;

- будут проведены укрупнено-лабораторные испытания технологии переработки пиритных огарков с предварительной химической активации и получением концентратов цветных, благородных металлов и железа в виде чугуна. Будет рассчитан материальный баланс. Выданы исходные данные для разработки технологического регламента и рекомендации для внедрения технологии.

В результате исследований по данному проекту будет опубликовано не менее 3 статей в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти); 1 статья в рецензируемом отечественном издании, рекомендованном Комитетом по обеспечению качества в сфере образования и науки РК.

Достигнутые результаты: Определен состав представительной пробы пиритных огарков физико-химическими методами. Разработаны основные технологические параметры процесса предварительной химической активации с последующим разделением компонентов и получением концентрата цветных металлов и железа в виде чугуна. Определены оптимальные условия процесса химической активации методом построения математической модели. В результате предварительной химической активации уменьшено содержание вредных примесей фосфора, серы и мышьяка, влияющих на качество получаемых концентрата цветных металлов и чугуна.

Публикации: Абикак Е.Б., Кенжалиев Б.К., Гладышев С.В., Абдулвалиев Р.А., Касымжанова А.К. Комплексная переработка пиритных огарков с получением концентрата цветных металлов// XIV международная конференция «Металлургия цветных, редких и благородных металлов», посвященной 40-летию Института химии и химической технологии Сибирского отделения РАН. 06.09.2021. Красноярск, Россия. – С. 20-21.

Актуальность: будут получены новые данные по синтезу марганцевых окатышей с улучшенными прочностными характеристиками с применением современных технологий гравитационного обогащения и новых флюсующих материалов.

Цель: разработка технологии получения марганцевых окатышей для производства ферросиликомарганца и высокоуглеродистого ферромарганца путем эффективного обогащения шламов с получением кондиционного концентрата и синтеза на его основе упрочненных обожженных окатышей.

Ожидаемые результаты.

В результате проведенных исследований будут:

- проведены исследования по гравитационному обогащению марганцевых шламов с получением кондиционных концентратов и обожженных окатышей на их основе;

- проведены укрупненно-лабораторные испытания по получению обожженных комплексных окатышей, наработана опытная партия окатышей;

- проведены укрупненно-лабораторные испытания по плавке обожженных марганцевых окатышей с получением ферросиликомарганца и высокоуглеродистого ферромарганца, выданы исходные данные для составления Технологического регламента; подготовлен предварительный бизнес-план.

В результате исследований по данному проекту будут опубликованы 3 статьи в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35, а также 1 статья в рецензируемом отечественном издании, рекомендованном Комитетом по обеспечению качества в сфере образования и науки Министерства образования и науки Республики Казахстан.

Достигнутые результаты: проведены исследования по гравитационному обогащению марганцевых шламов с получением кондиционных концентратов и обожженных окатышей на их основе.

Публикации: 1. Aisha Tastanova, Abdykirova Gulnar, Temirova Saniya, Biryukova Alla. Processing of low-grade manganese-containing raw materials with receiving pellets // Materials of International Practical Internet Conference “Challenges of Science”. Issue IV. - 2021. - 
Р. 35-39.

https://kims-imio.kz/wp-content/uploads/2021/11/full-book-2021.pdf

Актуальность: Применяемые на АО «ДГОК» технологии обогащения не позволяют достичь высокого извлечения оксида хрома ввиду высокой дисперсности распределения хромсодержащих соединений в минералах, химического связывания оксида хрома с минералами пустой породы.  Это приводит к невысокому извлечению оксида хрома в готовые концентраты и высоким потерям его со шламами, до 30% от его содержания в исходном сырье. Кроме того, до 10% обожженных окатышей, получаемых на предприятии, характеризуются недостаточной прочностью и являются некондиционными. Существует необходимость получения прочных хромовых окатышей с использованием новых связующих. Проект направлен на решение данных задач: усовершенствование процессов обогащения мелкодисперсных хромовых шламов химическими и гравитационными методами; технологии получения хромовых окатышей с применением ферросилико-кальциевых связующих, а также утилизации шламов хромового производства.

Цель: Усовершенствование технологии производства хромовых материалов путем обогащения мелкодисперсных шламов химическими и гравитационными методами с получением богатого хромового концентрата и синтеза на его основе упрочненных окатышей. При этом наряду с повышением извлечения оксида хрома из исходного сырья, новые технологические решения позволят снизить температуру обжига окатышей на 150-200^оС и извлекать оксиды магния и оксида кремния в виде аммошенита и форстерита.

Ожидаемые результаты: В результате проведенных исследований будут:

- исследованы физико-химические характеристики паспортных проб шламов хромового производства и определены условия их химической и гравитационной обогатимости;

- проведены укрупненно-лабораторные испытания наработке из хромовых шламов партии комплексных окатышей, аммошенита и форстеритового огнеупорного порошка;

- проведены укрупненно-лабораторные испытания по плавке обожженных комплексных окатышей с получением высокоуглеродистого феррохрома; выданы исходные данные для составления Технологического регламента; подготовлен предварительный бизнес-план.

По результатам исследований будут опубликованы 3 статьи в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35, а также 1 статья в рецензируемом отечественном издании, рекомендованном Комитетом по обеспечению качества в сфере образования и науки Министерства образования и науки Республики Казахстан.

Достигнутые результаты:

Осуществлен отбор паспортных проб хромовых шламов с определением их гранулометрического, химического, минералогического состава; выполнены исследования по химическому обогащению хромовых шламов высокотемпературной сульфатизацией смесью серной кислоты и сульфата аммония, выделения аммошенита; проведены исследования по гравитационному обогащению сульфатизированного продукта с получением богатого хромового концентрата и форстеритового продукта.

Определен оптимальный состав шихты и условия по окатыванию композиции, состоящей из хромового концентрата, мелких фракций спецкокса, диатомита и силико-кальциевых соединений с получением «сырых» окатышей, установлен температурный режим их обжига Прочность на сжатие обожженных окатышей составила до 5300 Н/окатыш, что в 3-4- раза выше прочности на сжатие окатышей используемых на АО ДГОК.

Публикации:

1 Кульдеев Е.И., Бондаренко И.В., Темирова С.С. Физико-химические свойства диатомитов и их использование в технологиях получения промышленной продукции. Монография. Алматы. КазНИТУ им. К.И. Сатпаева, 2021. - 196 с.

Актуальность: В настоящее время в чугунолитейном производстве наблюдается увеличение доли использования металлического лома и другого не традиционного сырья. Это в первую очередь  продиктовано экономическими и экологическими соображениями  и особенно актуально в случае получения изделий из дорогостоящих износостойких высоколегированных чугунов. К таким изделиям относятся детали мельниц и дробилок, которые отслужив свой срок, могут быть переплавлены с получением аналогичных изделий. Следует заметить, что в некоторых случаях потеря металла от износа таких деталей не превышает 10%, особенно в случае если разрушение мелющего тела или брони происходит вследствие образования трещины. Учитывая колоссальные объемы ежегодного использования подобного оборудования в мире, количество образующегося лома велико и его переработка с получением аналогичных изделий является актуальной. Эта задача важна и для Республики Казахстан.

 Известно, что при выплавке чугунов рекомендуется использовать не более 30% лома от массы шихты. Это объясняется необходимостью снизить загрязнение получаемых отливок различным примесями, в том числе неметаллическими включениями и растворенными газами. Увеличение пористости и доли неметаллических включений приводит к снижению стойкости отливок к распространению трещин, вызванных как ударными нагрузками, так и напряжениями, возникающими в отливке на стадии охлаждения и зачастую приводящих к формированию горячих трещин. Горячие трещины приводят к отбраковке большого количества отливок. Это делает актуальным изучение проблемы формирования пористости и накопления неметаллических включений и оценки их роли в растрескивании отливок, получаемых с использованием высокой доли лома.

Форма и дисперсность карбидных кристаллов в хромистых износостойких чугунах определяют такие важные свойства как износостойкость, трещиностойкость, прочность, ударная вязкость. Увеличение доли карбидов в структуре чугуна до определенного уровня повышает износостойкость, но снижает ударную вязкость и трещиностойкость. Повышение дисперсности эвтектических карбидов и придание им равноосной формы увеличивает износостойкость  и ударную вязкость. Измельчение карбидов и изменение их формы при кристаллизации возможно путем различных воздействий на кристаллизующийся металл, путем физического воздействия и модифицирования. Не смотря на то, что вопросам модифицирования структуры хромистых чугунов под воздействием различных факторов и добавляемых модификаторов посвящено множество работ, до настоящего времени не достаточно описаны закономерности комплексного влияния на параметры карбидов, выделяющихся в сплавах эвтектического и заэвтектического составов при кристаллизации.  Это ставит задачи по проведению исследований, направленных на поиск новых модификаторов, уточнение режимов модифицирования и термовременной обработки расплавов износостойких хромовых чугунов.

Цель: Разработка научно обоснованного подхода выбора режимов рафинирования и модифицирования износостойких хромистых чугунов, получаемых с использованием высокой доли лома и скрапа для обеспечения минимального загрязнения отливок неметаллическими частицами и повышения механических свойств отливок.

Ожидаемые результаты: В результате выполнения проекта будут разработан научно обоснованный подход выбора режимов рафинирования и модифицирования износостойких хромистых чугунов, получаемых с использованием высокой доли лома и скрапа для обеспечения минимального загрязнения отливок неметаллическими частицами и повышения механических свойств отливок, в том числе:

- будет изучена природа неметаллических частиц в структуре расплавов износостойких хромистых чугунов и разработаны эффективные методы их удаления;

- будет изучено влияние модифицирующих добавок и термовременной обработки расплава на структуру и свойства износостойких хромистых чугунов;

- будут разработаны и апробированы эффективные способы  рафинирования и модифицирования расплавов хромистых чугунов, получаемых в промышленных условиях.

По результатам исследований будут опубликованы не менее 3 (трех) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти);

Будут опубликованы также не менее 1 (одной) статьи или обзора в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН.

Достигнутые результаты: Предложены флюсы: MgF₂+CaF₂, CaF₂+B₂O₃ для рафинирования белых износостойких хромистых чугунов от оксидных и сульфидных включений, защиты их от взаимодействия с атмосферой при индукционной плавке. Получены новые данные о влиянии температуры (1300-1500 °С) при изотермической обработке расплавов хромистых чугунов с содержанием углерода от 2,6 до 4,2 мас.% на распределение неметаллических включений и пористость. Определены интервалы скоростей охлаждения хромистых чугунов, при которых происходит укрупнение неметаллических включений сульфида марганца и нитрида титана, существенное уменьшение их количества. Показано, что замена флюса из CaF₂ флюсами B₂O₃ и 50 мас.% B₂O₃+50 мас.% CaF₂ способствует более глубокой очистке расплава хромистого износостойкого чугуна от сульфидных (на ~75%) и оксидных (на ~70%) неметаллических включений. Эффект по десульфуризации расплава от использования флюса 50 мас.% B₂O₃+50 мас.% CaF₂ сопоставим с легированием сплава силикокальцием CК30 в количестве 1%. Однако применение флюсов, содержащих B₂O₃ снижает ресурс футеровки индукционной печи. Растворенный в расплаве чугуна азот удаляется только вакуумной плавкой.

Публикации:

1 Паничкин А.В., Коротенко Р.Ю., Кенжегулов А.К., Кшибекова Б.Б., Алибеков Ж.Ж. Пористость и неметаллические включения в чугунах, полученных с использованием высокой доли лома//Комплексное использование минерального сырья (Направлена в редакцию журнала)

2 Ускенбаева А.М., Паничкин А.В., Мамаева А.А., Кенжегулов А.К., Кшибекова Б.Б. К повышению свойств износостойких хромистых чугунов // Вестник КазНИТУ (Направлена в редакцию журнала)

Актуальность:

Данный проект направлен на создание технологии способной решить экологические проблемы выщелачивания меди, а также повысить извлечение по сравнению с традиционным способом.

Гидрометаллургическое получение катодной меди, на данный момент представлено небольшим числом предприятий, которые перерабатывают окисленное медное сырье, с низким содержанием мешающих примесей железосодержащих минералов, по стандартной технологии SX-EW. Труднообогатимое, забалансовое медное сырье, накопленное в отвалах и хвостохранилищах, во многих случаях имеет в своем составе значительные количества соединений двухвалентного железа, которое способно серьезно затруднить процесс извлечения меди в продуктивный раствор. Решение данной проблемы путем усовершенствования стандартной жидкостно-экстракционной технологии позволит вовлекать в индустриальную переработку сырье подобного типа, с получением готовой продукции катодной меди чистоты не менее 99,99%.

Цель: Разработка усовершенствованного метода сернокислотного выщелачивания меди из труднообогатимых и упорных отвалов, путем нейтрализации примесей, повышающих расход серной кислоты и замедляющих растворение окисленных медных минералов. Интенсификация процесса растворения меди из уже окисленных минеральных форм и устранение компонентов сырья затрудняющих процесс выщелачивания будет осуществляться за счет ввода в процесс окисляющих реагентов и био-катализаторов.

Ожидаемые результаты: В результате проведенных исследований будут:

- отработаны оптимальные режимы выщелачивания, с подбором концентраций окисляющих био-катализаторов;

- определена эффективность и полнота извлечения меди в продуктивный раствор при использовании окисляющих и катализирующих биологических компонентов;

- проведены укрупнено-лабораторные испытания в полном гидрометаллургическом цикле;

- проведена оценка предварительной экономической эффективности применения катализирующих биоокислителей;

- проведены полупромышленные испытания модернизированной гидрометаллургической технологии получения катодной меди на заводе;

- составлен технологический регламент и выданы рекомендации по промышленному внедрению.

По результатам проекта будут опубликованы: не менее 3 (трех) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science CitationIndex Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по Cite Score в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти); а также не менее 1 (одной) статьи или обзора в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН;

Достигнутые результаты: Разработана гидрометаллургическая технология извлечения меди из забалансовых отвалов с использованием катализирующих биоокислителей. Применение катализирующей бактериальной культуры A.Ferrooxidans ускоряет окислительные процессы и повышает степень извлечения меди в среднем на
8-10%.

Публикации: Koizhanova A.K., Magomedov D.R., Tastanov E.A., Kenzhaliyev B.K., Sedelnikova G.V., Berkinbayeva A.N. Intensification of copper leaching from heaps using biological oxidation // Metalurgija. 2021. Scopus: SJR (2020) - 0,269; Q3, процентиль (2020) - 46. (В печати).

Актуальность: Существующие способы термической переработки дисперсного сырья (при атмосферном давлении и в вакууме), в своём большинстве предполагают принудительное перемещение материала с использованием перегребания, направленных вибрационных колебаний, псевдоожижения потоком газа в реакционной зоне сублимационных электропечей. Применительно к вакуумным процессам проблематичным является подвод теплового потока для нагрева дисперсного материала вследствие отсутствия конвективных потоков газовой фазы и поддержание максимально низкого давления при высокой температуре внутри электропечей для переработки дисперсного сырья. В проекте предлагается разработка конструкции сублимационного оборудования, где перемещение материального потока дисперсного материала осуществляется сверху-вниз за счёт реологических свойств, а подвод тепла – прямым нагревом открытых участков перерабатываемого сыпучего материала за счёт излучения от нагревателя.

Цель проекта: Разработка оборудования для нагрева и реологического перемещения сыпучего материала и для подвода тепла в сублимационных вакуумных печах применительно к технологии деарсенации техногенного и минерального сырья.

Ожидаемые результаты: В результате выполнения целей и задач проекта будет создана пилотная установка и проведены её тестовые испытания на модельном материале и мышьяксодержащем сырье. Созданное оборудование послужит прототипом для изготовления промышленной установки примененительно к переработке техногенного и минерального мышьяксодержащего сырья.

Результаты проекта могут быть использованы как на территории Республики Казахстан (на примере деарсенации золотосодержащих упорных концентратов месторождения Бакырчик, Саяк-IV и др.), так и имеет экспортную направленность (деарсенация локальных очагов загрязнения почв/территорий промышленных зон вокруг предприятий, производящих фуксин (анилин) и др. в Швейцарии, Польше, Российской Федерации и ряде других стран).

Достигнутые результаты: В результате исследования в 2021 году выполнено определение температурных реологических характеристик дисперсного мышьякового сырья и установлены температуры спекания дисперсного мышьякового сырья на примере мышьяк содержащих конценратов 7 месторождений при атмосферном давлении и в вакууме.

Для унификации разрабатываемого оборудования для сублимационной переработки мышьяк содержащего сырья в вакууме угол наклона направляющих или угол образующей конуса по отношению к горизонтали должен составлять не менее 55 градусов. Последнее является основополагающим условием для конструктивной разработки процесса реологического перемещения материала в сублимационном пространстве.

Установлено, что температуры спекания мышьяк содержащих концентратов колеблются в пределах 800-1000 °С, что позволяет реализовать процесс реологического перемещения в технологическом цикле. Для концентратов, имеющих более низкую температуру спекания может рекомендован процесс грануляции, что может повысить порог спекаемости на 50-100 °С.

Предложено 2 варианта конструкции испарителей: первый из них выполнен в виде колонны, образованной конусными направляющими поверхностями, большее основание которых обращено вверх, второй – вниз. Первый из них предпочтителен для оборудования малой производительности, второй – открывает возможности масштабирования, так как внутри испарителя может быть установлено несколько колонн, составленных из усеченных конусов большим основанием вниз, что обспечивает достаточные условия для отвода паровой фазы из значительного объема дисперсного материала.

Разработаны способы подвода теплового потока и конструктивное размещение нагревателей для обоих предложенных вариантов исполнения испарителей, для переработки дисперсных сульфидных материалов. Разработана конструкция нагревателей и предложены материалы для их изготовления. Тепловые испытания потенциальных материалов для тела сопротивления нагревателей показали, что плотность тока 1 А/мм² для графита и до 8-9 А/мм² для указанной стали обеспечивают нагрев тела сопротивления до 1000-1100^оС, при падении напряжения 10-12 и 10 В/м (соответственно).

Выполненные исследования и конструктивные разработки достаточны для эскизного проектирования сублимационной установки с реологическим перемещением материала в вакуумном объёме.

Публикации:

1 Володин В.Н., Требухов С.А., Ниценко А.В., Требухов А.А., Тулеутай Ф.Х. Некоторые проблемы переработки дисперсного мышьяк содержащего сырья сублимацией в вакууме / 28-я Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Вакуумная техника и технологии – 2021», 22-24 июня 2021 г. Российская Федерация, г. Санкт-Петербург. С.23-26. http://vacuumtt.org/gallery/%D0%92%D0%A 2%D0%A2-2021.pdf  (in. Rus.)

2 Volodin V.N., Trebukhov S.A., Nitcenko A.V., Trebukhov A.A., Tuleutay F.Kh. Some Problems of Processing Dispersed Arsenic-Containing Raw Materials by Sublimation in Vacuum / Journal of Physics: Conference Series, 2059 (2021) 012026. (Scopus Q4, Percentile/Materials Science/ - 18). http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/2059/1/012026 (in Eng.)