AP14869407
Разработка комплексной и безотходной технологии переработки техногенного сырья медного производства
Руководитель проекта: Квятковский С.А.
Актуальность: Проблемы, на исследование которых направлен проект, заключаются в определении условий осуществления спекания техногенных материалов, гидротермической обработки спека, кислотного извлечения из сульфидно-щелочных растворов сурьмы, селена, теллура, плавки кека. Научная новизна определяется изучением закономерностей фазообразования тиосолей цветных металлов, растворимости тиосолей в сульфидно-щелочных растворах различной концентрации, кислотного разложения сульфидно-щелочного раствора с выделением сульфидов сурьмы, редких металлов и мышьяка. Основные подходы к проведению исследований определяются установлением температурного режима процессов, составов шихт и продуктов, концентрации растворов. Техногенное сырье медного производства, в частности, плавильные шлаки драгметалльного производства Балхашского медеплавильного завода (БМЗ) – сложное и трудновскрываемое, содержащее различные соединения тяжелых, благородных, редких металлов, а также токсичные компоненты (мышьяк). Металлургия тиосолей обладает уникальными возможностями вскрытия сложного сырья с выделением цветных металлов в продукты. Предлагаемая технология включает основные операции: спекание и гидротермическую обработку спека с переводом части тиосолей в сульфидно-щелочной раствор. Тяжелые и благородные металлы вследствие разложения неустойчивых тиосоединений переходят в кек. Результаты исследований по теории металлургии тиосолей позволят повысить качество кадрового потенциала научно-исследовательских предприятий за счет приобретения новых, ранее не изученных, справочных материалов, что повысит конкурентоспособность, комплексность, безотходность, экономическую эффективность металлургического производства РК.
Цель: Создание комплексной и безотходной технологии переработки техногенного сырья медного производства на основе металлургии тиосолей.
Задачи проекта:
1) Исследования влияния технологических условий спекания на образование тиосолей цветных металлов.
2) Изучение технологических условий гидротермической обработки спека, электротермической плавки кеков, разложения сульфидно-щелочных растворов.
3) Разработка технологических условий для проектирования установки по переработке техногенных материалов медного производства.
Ожидаемые результаты:
В результате проведенных исследований будут:
- исследовано влияние технологических условий спекания на образование тиосолей цветных металлов;
- изучены технологические условия гидротермической обработки спека, электротермической плавки кеков, разложения сульфидно-щелочных растворов;
- разработаны технологические условия для проектирования установки по переработке техногенных материалов медного производства.
В результате выполнения проекта будет создана комплексная и безотходная технология переработки техногенного сырья медного производства на основе теоретических исследований металлургии тиосолей.
По результатам исследований будут опубликованы 3 статьи и (или) обзора 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 или обзор в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН
Перечень опубликованных работ:
1 Sokolovskaya L., Kvyatkovskiy S., Kozhakhmetov S., Semenova A., Sukurov B., Dyussebekova M., Shakhalov A. Formation of non-ferrous metals thiosalts during sintering of man-made raw materials of copper production // Results in Engineering. – 2024. – V. 23. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102628 (Scopus: SJR (2023) – 0,794; процентиль 82 %; JCI Quartile 2023 – Q1).
2 Sokolovskaya L., Kvyatkovskiy S., Kozhakhmetov S., Semenova A., Sukurov B., Dyussebekova M., Shakhalov A. Slag after smelting of anode mad: role of sulphiding sintering // Minerals. – 2024. – V. 14 (781). https://doi,org/10.3390/min4080781(Scopus: SJR (2023) – 0,495; процентиль 74 %; JCI Quartile 2023 – Q2
3 Kvyatkovskiy S.A., Kozhakhmetov S.M., Semenova A.S., Dyussebekova M.A., Shakhalov A.A. Hydrothermal treatment of sinters containing thiosalts of non-ferrous metals // КИМС. – 2025. - №4.
4 Сукуров Б.М., Квятковский С.А., Кожахметов С.М., Семенова А.С., Дюсебекова М.А., Квятковская М.Н. Структурные изменения в распределении металлов в шлаках при их медленном охлаждении.
AP14869208
Разработка ресурсосберегающей безотходной гидрометаллургической технологии переработки каолинитовой фракции гиббсит-каолинитовых бокситов с предварительной автоклавной термохимической трансформацией фазового состава.
Руководитель проекта: Гладышев С.В.
Актуальность: Производство глинозема базируется в основном на переработке высококачественных бокситов по способу Байера. Данный способ предполагает использование бокситов с кремниевым модулем выше 7. Отсутствие в Казахстане высококачественного глиноземсодержащего сырья вызывает необходимость вовлечения в переработку низкокачественных гиббсит – каолинитовых бокситов с кремниевым модулем 3-4. Рациональная переработка которых возможна только после обогащения путем отделения глинистой – каолинитовой фракции бокситов, так как ее переработка для извлечения глинозема связана с необходимостью применения энергозатратного метода спекания или кислотной технологии.
Цель: Разработка ресурсосберегающей безотходной гидрометаллургической технологии переработки каолинитовой фракции гиббсит-каолинитовых бокситов с предварительной автоклавной термохимической трансформацией фазового состава.
Задачи проекта:
1. Исследование механизмов автоклавной термохимической трансформации каолинитовой фракции гиббсит-каолинитовых бокситов Красногорского месторождения, щелочного вскрытия с активной добавкой сульфатной формы кальция и регенерации раствора выщелачивания.
2. Разработка безотходной, комплексной, щелочной гидрометаллургической технологии переработки каолинитовой фракции после предварительной автоклавной термохимической трансформации с получением глинозема и силикатной продукции.
3. Проведение укрупненно – лабораторных испытаний, расчёт Материального баланса, выдача исходных данных для разработки Технологического регламента переработки каолинитовой фракции гиббсит-каолинитовых бокситов Красногорского месторождения и проведение оценки технико-экономической эффективности производства.
Ожидаемые результаты: В результате исследований будут:
- будет исследованы механизмы автоклавной термохимической трансформации каолинитовой фракции гиббсит-каолинитовых бокситов Красногорского месторождения, щелочного вскрытия с активной добавкой сульфатной формы кальция и регенерации раствора выщелачивания;
- будет разработана безотходная, комплексная, щелочная гидрометаллургическая технология переработки каолинитовой фракции после предварительной автоклавной термохимической трансформации с получением глинозема и силикатной продукции;
- будут проведены укрупненно – лабораторные испытания, рассчитан Материальный баланс, выданы исходные данные для разработки Технологического регламента переработки каолинитовой фракции гиббсит-каолинитовых бокситов Красногорского месторождения и проведена оценка технико-экономической эффективности производства;
- будут опубликованы 4 (четыре) статьи: 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), 1 (одна) статья или обзор в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН.
Перечень опубликованных работ:
1 Гладышев С.В., Дюсенова С.Б., Бахшян А.И., Абдулвалиев Р.А., Манапова А.И. Selecting and improvement of a method for processing kaolinite fraction of bauxite//Известия НАН РК Серия геологии и технических наук № 3. 2024. - С. 35-57.
2 Abikak Ye., Bakhshyan A., Dyussenova S., Gladyshev S., Kassymzhanova A. Optimization of Hydrochemical Leaching Process of Kaolinite Fraction of Bauxite with Response Surface Methodology. Processes 2024, 12(7), 1440. -Р. 1-15. https://doi.org/10.3390/pr12071440
3 Gladyshev S., Dyussenova S., Abikak Ye., Imangaliyevа L., Bakhshyan A. Selective processing of the kaolinite fraction of high-silicon bauxite // Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (Q3).
4 Гладышев С.В., Дюсенова С.Б., Бахшян А.И., Имангалиева Л.М., Абикак Е.Б. Гидрохимическая переработка мелкодисперсной каолинитовой фракции высококремнистого боксита // Engineering Journal of Satbayev University (на рецензировании предположительно №5).
5 Патент на полезную модель № 8905 от 09.03.2024. Способ переработки высококремнистых алюминиевых руд / Гладышев С.В, Кенжалиев Б.К., Абиқақ Е.Б.,Ахмадиева Н.К., Дюсенова С.Б., Манапова А.И., Бахшян А.И.
AP14869944
Исследование термодинамики образования и испарения сплавов сурьмы с халькогенами в условиях вакуум-дистилляционной переработки полиметаллических штейнов
Руководитель проекта: Володин В.Н.
Актуальность: В дистилляционных технологиях проблема выделения и разделения халькогенов и халькогенидов редких элементов является одной из актуальных. Предпосылками к разработке Проекта стало отсутствие фундаментальных исследований физико-химических свойств халькогенов и халькогенидов редких металлов частности Te, Se, Sb2Te3, Sb2Se3, Sb2S3 в штейновых системах и сведений об их поведении при переработке полиметаллических расплавов. Сведения о них и их свойствах в литературе единичны, или вовсе отсутствуют, а поведение при высоких температурах практически не изучено. Одним из значимых факторов, отличающим идею проекта от существующих аналогов, является концентрация редких металлов в одном промпродукте, что значительно сокращает схему извлечения их в элементном виде. При выполнении проекта необходимы научные исследования по развитию физико-химических основ, направленных на исследование термодинамики двойных систем халькогенов с сурьмой, и оригинальным подходом к разработке новых представлений о физико-химических процессах на границе раздела фаз, с нанесенными границами полей сосуществования жидкости и пара при атмосферном давлении и в вакууме, отсутствующих к настоящему времени и позволяющих судить о возможности и полноте выделения и разделения элементов, количестве технологических циклов, составе конденсата и кубового остатка, снижении энергетических затрат и т. д. Отсутствие указанных существенным образом тормозит создание эффективных вакуум-дистилляционных технологий извлечения редких металлов из полиметаллического сырья. Поэтому с технологической точки зрения необходимость данного проекта заключается в выдаче рекомендаций, которые могут быть использованы в разработке высокоэффективных дистилляционных технологий извлечения сурьмы, селена и теллура как отечественными, так и зарубежными разработчиками. Исследования, планируемые в рамках проекта, являются уникальными, так как аналогичные работы в ближнем и дальнем зарубежье не проводятся. Это обеспечивает новизну и конкурентоспособность исследований в международном масштабе и предоставляет новые возможности для решения технологических проблем дистилляционного излечения редких металлов из штейнов.
Цель: Получение термодинамических констант конденсированной и паровой фаз бинарных систем сурьмы с теллуром, селеном и серой, а также построение фазовых переходов жидкость-пар при атмосферном и низких давлениях, позволяющих отследить поведение указанных редких элементов в условиях вакуум-дистилляционной переработки штейнов.Задачи проекта:
Исследование парожидкостного равновесия расплавленных систем затрудненно высокой температурой кипения растворов и агрессивностью по отношению к конструкционным материалам, а также трудностью определения концентрации компонентов в паровой фазе, с равновесной с расплавом. В связи с этим, при выполнении проекта будут решены следующие задачи:
Задача 1. Выбор методики определения давления пара компонентов и проведение экспериментов по определению давления пара составляющих систему сурьма-теллур
Задача 2. Определение границ сосуществования расплава и пара и термодинамических функций в системе сурьма- теллур. Исследование термодинамики системы сурьма - селен с корректировкой диаграммы состояния.
Задача 3. Исследование термодинамики системы сурьма – сера с корректировкой диаграммы состояния и определением термодинамических констант конденсированной и паровой фаз и сесквисульфида сурьмы.
Ожидаемые результаты: В результате исследований будут:
При выполнении поставленных задач будут достроены полные диаграммы состояния сурьмы с теллуром, селеном и серой, включающие три агрегатных состояния вещества, на основании которых можно судить о распределении и возможности извлечения редких элементов в отдельный промпродукт или отсутствии таковой и технологические рекомендации по извлечению редких металлов. Получаемые в ходе выполнения проекта результаты научных исследований планируется опубликовать не менее 3 (трех) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1 (первый), 2 (второй) и (или) 3 (третий) квартиль по импакт-фактору в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти), а также 1 (одна) статья в рецензируемом зарубежном или отечественном издании с ненулевым импакт-фактором, рекомендованном КОКСОН.
Перечень опубликованных работ:
1 Volodin V., Nitsenko A., Linnik X., Trebukhov S. Distribution of Rare Elements in Distillation Processing of Polymetallic Matte // Metals. – 2023. – Vol. 13, N 12. – Article 1934. https://doi.org/10.3390/met13071297 (WoS – Q2, Scopus – Percentile 74th)
2 Volodin V., Nitsenko A., Trebukhov S., Linnik X., Gapurov Ye. Thermodynamics of Formation and Liquid–Vapor Phase Transitions of Antimony Alloys with Selenium and Sulfur // Materials. – 2024. – Vol. 17, N 1. – Article 125. https://doi.org/10.3390/ma17010125 WoS – Q2, Scopus – Percentile 64th)
3 Volodin V., Trebukhov S., Nitsenko A., Linnik X., Tulegenov A. Thermodynamics of Liquid Alloys and Vapor–Liquid Equilibrium in the Antimony–Tellurium System // Metals and Materials International. – 2024. – Published online: 04 Jan 2024. https://doi.org/10.1007/s12540-023-01564-x (WoS – Q1, Scopus – Percentile 81st)
4 Volodin V.N., Trebukhov S.A., Nitsenko A.V., Burabaeva N.M, Linnik X.A Distribution of antimonium chalcogenides under conditions of vacuum thermal processing of mattes // Kompleksnoe Ispolzovanie Mineralnogo Syra. – 2023. – Vol. 326, № 3. – P. 88-95. DOI: https://doi.org/10.31643/2023/6445.32.
5 Володин В.Н., Требухов С.А., Ниценко А.В., Требухов А.А., Тулеутай Ф.Х. Распределение редких элементов при вакуум-дистилляционной переработке полиметаллических штейнов // Труды 30-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Вакуумная техника и технологии (ВТТ-2023), 20–22 июня 2023 г., Санкт-Петербург, Российская Федерация. – С. 110–113.
6 Володин В.Н., Требухов С.А., Линник К.А., Ниценко А.В., Тулеутай Ф.Х. Особенности фазового перехода расплав-пар теллуридов сурьмы и свинца в вакууме в условиях дистилляционной переработки полиметаллических штейнов // Труды 31-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Вакуумная техника и технологии (ВТТ-2024), 25–27 июня 2024 г., Санкт-Петербург, Российская Федерация. – С. 386-389.
AP14869579
Разработка и испытание щелочно – сульфатной технологии переработки нефелиновых сиенитов Кубасадырского месторождения
Руководитель проекта: Ахмадиева Н.К.
Актуальность: Основные проблемы, на исследование которых направлен проект. В настоящее время, не существует эффективной технологии переработки нефелиновых руд. Высокая энергоемкость, капиталоемкость и значительные выбросы в атмосферу являются основными недостатками общепринятой технологии переработки нефелиновых руд способом спекания. В проекте, для решения задачи переработки нефелинов, на основе принятых технических решений, рассматривается возможность применения новой щелочно-сульфатной гидрохимической технологии для выделения глинозема. Актуальность исследований определяется проблемой ограниченности запасов качественных – байеровских бокситов при производстве глинозема в Казахстане, что определяет острую необходимость возможности использования небокситового сырья – нефелинов. В связи с ограниченными запасами байеровских бокситов в сферу промышленного производства глинозема в Казахстане возможно использование альтернативного глиноземсодержащего небокситового сырья. Это обстоятельство является основанием для выполнения комплекса теоретических и технологических исследований для разработки эффективной технологии переработки нефелиновых сиенитов. Научной новизной предлагаемой работы является гидрохимическая щелочно – сульфатная технология при комплексной переработке нефелиновых сиенитов, включающая предварительное химическое обогащение и выщелачивание с использованием новой активной кальциевой добавки. Результаты проведенных исследований внесут дополнительный вклад в теорию гидрометаллургических процессов и могут быть использованы для развития теории гетерогенных фазовых равновесий в алюмосиликатных системах. Основные подходы и задачи для проведения исследований Исследования проекта впервые охватывают создание новой технологии, в которой установлены механизм и закономерности взаимодействия щелочных растворов с компонентами нефелиновой руды и инновационной кальциевой добавки.
Цель: Разработка и испытание щелочно – сульфатной технологии переработки нефелиновых сиенитов Кубасадырского месторождения
Задачи проекта:
1) Исследование вещественного и химического состава нефелиновых сиенитов Кубасадырского месторождения. Выбор оптимальных параметров химического обогащения. Исследование влияния предварительного обжига и химической активации на процесс обогащения. Будет исследован вещественный и химический состав нефелиновых сиенитов Кубасадырского месторождения, выбраны оптимальные параметры химического обогащения, а также исследовано влияния предварительного обжига и химической активации на процесс обогащения. Результаты, полученные при выполнении первой задачи, необходимы для проведения исследований по отработке технологических параметров комплексной переработки нефелиновых сиенитов с применением щелочно – сульфатного способа выщелачивания.
2) Исследование механизма щелочно – сульфатного способа выщелачивания нефелиновых сиенитов. Отработка технологических параметров выщелачивания нефелиновых сиенитов и регенерации оборотных растворов. Будет исследован механизм щелочно – сульфатного способа и отработаны технологические параметры выщелачивания нефелиновых сиенитов и регенерации оборотных растворов. В качестве сырья будет использована представительная проба нефелиновых сиенитов Кубасадырского месторождения. Результаты, полученные при выполнении второй задачи, необходимы для расчета Материального баланса и подготовки исходных данных для Технологического регламента.
3) Проведение укрупненно-лабораторных испытаний. Расчет Материального баланса и подготовка исходных данных для Технологического регламента. Проведение оценки технико-экономической эффективности производства. Будут проведены укрупненно-лабораторные испытания. Будет рассчитан Материальный баланс и подготовлены исходные данные для Технологического регламента и проведена оценка технико-экономической эффективности производства.
Ожидаемые результаты: В результате исследований будут:
По результатам проведенных исследований будут:
- исследованы вещественный и химический составы нефелиновых сиенитов Кубасадырского месторождения, выбраны оптимальные параметры химического обогащения, исследовано влияние предварительного обжига и химической активации на процесс обогащения;
- исследован механизм щелочно – сульфатного способа выщелачивания нефелиновых сиенитов, отработаны технологические параметры выщелачивания нефелиновых сиенитов и регенерации оборотных растворов;
- проведены укрупненно-лабораторные испытания, рассчитан Материальный баланс и подготовлены исходные данные для Технологического регламента;
- проведена оценка технико-экономической эффективности производства;
- опубликованы 3 (три) статьи и (или) обзора 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); 1 статья в отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН).
Перечень опубликованных работ:
1 Akhmadiyeva N.K., Gladyshev S.V., Abdulvaliyev R.A., Sukurov B., Amanzholova L. Selective extraction of potassium from raw nepheline materials. Heliyon, 2024; 10: e29461 (Q1, 81 percentile);
2 Akhmadiyeva N.K., Abdulvaliyev R.A., Gladyshev S.V., Manapova A.I., Imangaliyeva L.I. Distribution of rare metals obtained from alkaline sulfate processing of nepheline syenite. Processes, 2024; 12: 1289 (Q2, 60 percentile);
3 Akhmadiyeva N., Abdulvaliyev R., Gladyshev S., Kassymzhanova A. Hydrochemical method for the production of alumina from nepheline using effective calcium reagents. Processes, 2024; 12: 1355 (Q2, 60 percentile).
4 Akhmadiyeva N.K., Abdulvaliyev R.A., Akcil A., Manapova A.I. Pre-activation of nepheline before the enrichment. Complex Use of Mineral Resources, 2023; 327 (4): 82-89.
5 «Способ переработки нефелинсодержащих руд». Ахмадиева Н.К., Абдулвалиев Р.А., Гладышев С.В., Дюсенова С.Б., Абикак Е.Б., Имангалиева Л.М. Заявка №2023/0490.1 от 24.07.2023
6 «Способ комплексной переработки нефелинсодержащих руд». Ахмадиева Н.К., Абдулвалиев Р.А., Гладышев С.В., Дюсенова С.Б., Абикак Е.Б., Имангалиева Л.М. Заявка №2023/0512.1 от 02.08.2023.
