Грантовое финансирование научных и (или) научно-технических проектов на 2020-2022 годы (срок реализации 27 мес.)

Актуальность: Невысокая эффективность флотационного извлечения из руд частиц микронных размеров является одной из важных причин больших потерь ценных компонентов на обогатительных фабриках. Решением данной проблемы занимаются обогатители всех стран. Одним из решения данной проблемы является применение комбинированной микрофлотации с получением водовоздушной микродисперсии, что позволит доизвлекать микродисперсные ценные минералы руды, оптимизировать процесс флотации и получить более высокие технологические показатели.

Цель: Разработка, изготовление инновационного оборудования для усовершенствования процесса флотации, улучшения показателей флотационного обогащения тонкодисперсных труднообогатимых руд. Рекомендуемая технология с применением нового оборудования позволит доизвлекать микродисперсные ценные минералы, что положительно отразится на технологических показателях флотации ультрадисперсного сырья, содержащего цветные, благородные металлы: повысится извлечение на 3-5%, снизится содержание полезного компонента в отвальных хвостах.

Ожидаемые результаты: В результате проведенных исследований будут:

- изучено влияние природы получения водовоздушной микродисперсии на мономинеральную флотацию цветных металлов различной дисперсности;

- разработана технологическая схема и изготовлено оборудование для получения водовоздушной микродисперсии лабораторного типа с дальнейшей отработкой параметров получения водовоздушной микродисперсии;

- проведена апробация оборудования и будут разработаны исходные данные для технологического регламента обогащения тонковкрапленного труднообогатимого сырья с его применением. Выданы рекомендации к внедрению.

По результатам исследований будут опубликованы не менее 2 (двух) статей и (или) обзоров в рецензируемых  научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартили в базе WebofScience и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); а также не менее 1 (одной) статьи в рецензируемом зарубежном и (или) отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН); либо не менее 1 (одного) патента на изобретение.

Достигнутые результаты: Изучено влияние природы получения водовоздушной микродисперсии на мономинеральную флотацию цветных металлов различной дисперсности.

Разработана технологическая схема и изготовлено оборудование по получению водовоздушной микродисперсии лабораторного типа с дальнейшей отработкой параметров получения водовоздушной микродисперсии, позволяющая ускорить процесс флотации и повысить извлечение полезного компонента в концентрат на 3-5 %.

Публикации:

1 D. Turysbekov, N. Tussupbayev, L. Semushkina, S. Narbekova, Zh. Kaldybaeva, A. Mambetaliyeva Effect of the water-air emulsion size of the foaming agent solution on the non-ferrous metal minerals flotation ability // METALURGIJA. 2021.- Vol.60.- №3-4, P.395-398. (Web of science, Q3). https://hrcak.srce.hr/256119

2 Турысбеков Д.К., Семушкина Л.В., Нарбекова С.М., Калдыбаева Ж.А., Мухамедилова А.А., Мусина М.М. Изучение влияния комбинированной микрофлотации в обогащении бедной полиметаллической руды // Международная конференция «Проблемы комплексной и экологически безопасной переработки природного и техногенного минерального сырья» (Плаксинские чтения – 2021), Владикавказ, 04-08 октября 2021 г.- С.230-234.

Актуальность: В настоящее время на производство феррохромовой продукции АО «ТНК «Казхром» оказывает негативное влияние фактор ухудшения качества исходного сырья: снижается общее содержание оксида хрома, увеличивается дисперсность материала, повышается содержание вредных для ферросплавов примесей, что приводит к снижению технико-экономических показателей процессов. Также используемые на Донском ГОКе технологии окускования мелкодисперсного хромового сырья не обеспечивают паспортную прочность полученных окатышей и, вследствие этого, значительной выход некондиционной продукции при электродуговой плавке сырья в печах переменного тока. Предлагаемая технология обеспечит повышение извлечения оксида хрома из мелкодисперсного шламового сырья, позволит сократить расход флюсующих реагентов при производстве окатышей и улучшит экологическую обстановку в районе размещения ферросплавных заводов.

Цель: Улучшение технологии производства хромовых материалов путем эффективного обогащения шламов с получением мелкодисперсного хромового концентрата и синтеза на его основе упрочненных окатышей с использованием ферросиликокальциевого связующего. Технология позволит получать окатыши с высокой прочностью, обеспечит оптимальное соотношение компонентов, снизит температуру обжига окатышей, увеличит водостойкость и устойчивость к смерзаемости.

Ожидаемые результаты: В результате проведенных исследований будут:

- определены физико-химические характеристики паспортных проб шламов хромового производства и их гравитационная обогатимость;

- разработана технология получения богатых мелкодисперсных хромовых концентратов из шламов хромового производства; проведены укрупненные испытания по получению комплексных окатышей из хромовых шламов;

- проведены укрупненно-лабораторные испытания плавки обожженных комплексных окатышей с получением высокоуглеродистого феррохрома; выданы исходные данных для составления Технологического регламента.

По результатам исследований будут опубликованы  не менее 2 (двух) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартили в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); а также не менее 1 (одной) статьи в рецензируемом зарубежном и (или) отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН), либо не менее 1 (одного) патента на изобретение; выданы рекомендации по внедрению.

Достигнутые результаты:

Проведен отбор паспортных проб хромовых шламов, изучен их гранулометрический, химический, минералогический состав. Исследован процесс гравитационного обогащения шламов. Разработана эффективная технология переработки шламов хромового производства с получением богатого хромового концентрата с содержанием более 50% Cr₂O₃ и извлечение на уровне 75% с применением рациональной схемы гравитационного обогащения включающая предварительное разделение по классам крупности исходного сырья и селективного обогащения на концентрационных столах; проведены укрупненно-лабораторные испытания по получению окатышей на основе композиции, состоящей из хромового концентрата, мелких фракций спецкокса, железистых форм диатомита и силико-кальциевых соединений, определены оптимальные условия получения обожженных окатышей на основе феррофлюсующих связующих. Изучены основные физико-химические характеристики опытных образцов.

Публикации:

1 Bondarenko I., Kuldeev Y., Temirova S., Tastanova A., Sadykov N. Obtatingof strong chromium pallets with the use of ferrosilicon-calcium binder // Metalurgija.- 2022.- V.61.- № 2.-  Р.359-362. Webofscience (2020) – Q 3. https://hrcak.srce.hr/265922

2 Bondarenko I., Kuldeev Y., Serzhanova N., Sadykov N.,. Tastanova A. The process of benefication of fine chrome sludges on concentration tables // Metalurgija.- 2022.- V.61.- № 2.-  Р.381-384. Webofscience (2020) – Q 3. https://hrcak.srce.hr/265928

Актуальность: Тонкодисперсные пыли руднотермической плавки ильменитовых концентратов улавливаются в тонких рукавных фильтрах, входящих в систему аппаратов газоулавливания печи РКЗ. Пыли складируются на полигонах в виде отходов, содержащих избыточное количество кремнезема до 20 %. Объем пылей каждой плавки составляет 10 % от исходной шихты, загружаемой в печь. В них содержатся оксиды титана до 50 % и оксиды железа до 30 %. Пыли из-за высокого содержания кремнезема нельзя возвращать в процесс электроплавки или подавать в хлораторы. Ежегодно при максимальной загрузке мощностей на АО «УКТМК» образуется до 76 тыс. т хлоридных отходов, в том числе около 600 т пылей тонких рукавных фильтров. Под воздействием природных осадков и ветра отходы размываются и распыливаются, загрязняя водный и почвенный бассейны. Создание комплексной эффективной технологии переработки тонкодисперсных пылей электроплавки позволит утилизировать данное техногенное сырье и получить дополнительные товарные продукты.

Цель: разработка технологии комплексной переработки отвальных тонкодисперсных пылей электроплавки ильменитовых концентратов с извлечением товарных продуктов. Цель проекта будет достигнута путем селективного выделения кремния и титана фтороаммонийной переработкой с последующим пирогидролизом фторидных возгонов и получением кондиционных товарных продуктов.

Ожидаемые результаты: В результате проведенных исследований будут:

- исследовано отделение кремнезема от пылей электроплавки ильменитовых концентратов путем выщелачивания натриевой щелочью;

- разработаны фтороаммонийные способы отделения кремнезема и диоксида титана;

- разработана технологическая схема переработки пылей электроплавки ильменитовых концентратов с получением белой сажи и диоксида титана.

По результатам исследований будут опубликованы 2 статьи в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартили в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); 1 статья в отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН).

Достигнутые результаты: Исследовано отделение кремнезема от пылей электроплавки ильменитовых концентратов путем выщелачивания натриевой щелочью.

Разработаны фтороаммонийные способы отделения кремнезема и диоксида титана.

Публикации: 1 A.Ultarakova, N. Lokhova, A. Yessengaziyev. Silica removal from waste of ilmenite concentrate pyrometallurgical processing / Materials of International Practical Internet Conference “Challenges of Science”. Institute of Metallurgy and Ore Beneficiation, Satbayev University, Almaty, Kazakhstan. Issue IV, 22 November 2021. P. 82-90. e-ISSN 2707-9481. ISBN 978-601-323-252-2. http://kims-imio.kz/en/conference/     https://doi.org/10.31643/2021.12

2 A.А.Ultarakova, Z.B. Karshigina, N.G. Lokhova, A.M. Yessengaziyev, K.K. Kasymzhanov, S.S. Tolegenova. Extraction of Amorphous Silica from Waste Dust of Electrowinning of Ilmenite Concentrate // Metalurgija. 2022, 61(2), p. 377-380. https://hrcak.srce.hr/index.php?show=toc&id_broj=20969    

3 Yessengaziyev Azamat, Ultarakova Almagul, Lokhova Nina, Karshigina Zaure, Kasymzhanov Kaysar. Study of the alkaline treatment effect on separation of silica from the electric melting dust of ilmenite concentrates. XXIth International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying, Geology and Mining, Ecology and Management – SGEM 2021. 14-18 August, Albena. 2021. (В печати).

Актуальность: Применение технологии биоокисления показывает, что она является наиболее простым, экономичным, эффективным и экологически безопасным способом переработки золотосодержащего сырья. Технология основана на окислении сульфидных минералов группами ацидофильных хемолитотрофных микроорганизмов, способных использовать в качестве субстрата для жизнедеятельности сульфиды, серу и ее восстановленные соединения, а также ион двухвалентного железа. В связи с этим разработка способов, повышающих эффективность применения биоокисления для извлечения золота из золотосодержащего сырья, является актуальной задачей.

Цель: Разработка экологической чистой технологии для извлечения золота из минерального сырья месторождения «Акбакай» с использованием тионовых бактерий Thiobacillusferrooxidans, способных окислять сульфидные минералы и ацидофильных микроводорослей Cyanidios chyzonmerolae и Galdieria sulphuraria.

Ожидаемые результаты. В результате проведенных исследований будут:

- предложен оптимальный режим биохимического вскрытия минерального сырья с использованием тионовых бактерий Thiobacillus ferrooxidans, способных окислять сульфидные минералы с высвобождением тонковкрапленного золота. Будут оптимизированы условия для накопления золота ацидофильными микроводорослями Cyanidioschyzon merolae и Galdieria sulphuraria после обработки минерального сырья Thiobacillus ferrooxidans.

- установлены оптимальные технологические параметры сорбционного извлечения золота из растворов выщелачивания минерального сырья.

-апробации лабораторных испытаний биохимического извлечения золота из минерального сырья и будут выданы исходные данные для составления технологического регламентапо извлечению золота из минерального сырья месторождения «Акбакай». Реализация разработанной технологии потенциально позволит обеспечить доизвлечение золота на 5-7 % при биохимическом бесцианидном способе. В ходе реализации технологического процесса значительно снижается техногенное загрязнение окружающей среды.

По результатам исследований будут опубликованы не менее 2 (двух) статей и (или) обзоров в рецензируемых  научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартили в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); а также не менее 1 (одной) статьи в рецензируемом зарубежном и (или) отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН); либо не менее 1 (одного) патента на изобретение.

Достигнутые результаты:

Предложен оптимальный режим биохимического вскрытия минерального сырья с использованием тионовых бактерий Thiobacillus ferrooxidans, способных окислять сульфидные минералы с высвобождением тонковкрапленного золота. Оптимизированы условия для накопления золота ацидофильными микроводорослями Cyanidioschyzon merolae после обработки минерального сырья Thiobacillus ferrooxidans. Установлены оптимальные технологические параметры сорбционного извлечения золота из растворов выщелачивания минерального сырья. Для предварительного окисления Thiobacillus ferrooxidans с концентрацией трехвалентного железа - 20 г/дм³, количеством колоний - 6·10⁶, время биоокисления - 10 суток; концентрация тиосульфатного раствора - 10 г/ дм³, температура выщелачивания в тиосульфатном растворе 18-20 °С; время выщелачивания 24 часа. При этом, извлечение золота составляет более 90,0 %.

Публикации:

1 Koizhanova A.K., Berkinbayeva A.N., Sedelnikova G.V., B.K. Kenzhaliyev, Magomedov D.R., Efremova (Dyo) Y.M.Research of biochemical gold recovery method usinghigh-arsenicrawmaterials// Metalurgua. - 2021. -№ 60, 3-4. P. 423-426. Scopus: SJR (2018) – 0,42; Q2.

2 Койжанова А.К., Седельникова Г.В., Ерденова М.Б., Беркинбаева А.Н., Камалов Э.М. Алтын шығаратын фабриканың кендерінен алтын алудың биогидрометаллургиялық технологиясы // Complex Use of Mineral Resourcеs. 2021. № 1 (316). C. 24-31.

Актуальность: Около 80% мировой урановой продукции производится пятью странами - Казахстаном, Россией, Австралией, Канадой и Нигерией, на Казахстан приходится около 40%. При гидрометаллургической переработке урановых руд образуется значительное количество жидких урансодержащих отходов. По данным экспертов на 2018 год в республике насчитывалось свыше 200млн. т урансодержащих отходов. В процессе утилизации жидких отходов - сбросных растворов, их очищают от урана и направляют в оборот.  Одним из способов очистки является сорбция. На сегодня методы сорбционной очистки с использованием синтетических и природных сорбентов - наиболее распространенные и эффективные. Вместе с тем, высокая стоимость синтетических сорбентов и низкая обменная емкость природных являются их существенными недостатками. Для повышения сорбционных свойств природные материалы модифицируют. Однако отсутствуют реальные способы получения модифицированных сорбентов, которые бы хорошо зарекомендовали себя в процессах сорбции урана. В этой связи, проблема разработки недорогих и эффективных способов модифицирования природного сырья с целью получения сорбентов с повышенной сорбционной емкостью остается актуальной для урановой промышленности.

Цель: Разработка рационального способа модифицирования природных сорбентов для извлечения урана с использованием техногенного сырья. Способ предусматривает предварительное активирование техногенного сырья термогидролизом и последующее аппретирование природных сорбентов активированным техногенным сырьем. Сочетание данных методов позволит увеличить удельную площадь поверхности частиц модификатора, а проникновение частиц вглубь матрицы будет способствовать повышению сорбционной емкости модифицированного сорбента.

Ожидаемые результаты: В результате проведенных исследований будут:

Будет определен вещественный, химический и гранулометрический состав представительной пробы техногенного сырья и его структурные особенности. На основе анализа полученных данных будет обоснован подход к реализации способа аппретирования.

Будут разработаны технологические параметры активации техногенного сырья термогидролизом и последующего модифицирования природных сорбентов с применением активированного техногенного сырья, а также проведены физико-химические и сорбционные исследования модифицированных сорбентов. При определении оптимальных условий будет использован прием построения математической модели.

Будут проведены укрупнено-лабораторные испытания разработанной технологии модифицирования природных сорбентов и сорбции урана полученными сорбентами с выдачей исходных данных для составления технологического регламента и последующего проведения полупромышленных испытаний. Будет дана предварительная технико-экономическая оценка.

В результате исследований по данному проекту будут опубликованы  не менее 2 (двух) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартили в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); а также не менее 1 (одной) статьи в рецензируемом зарубежном и (или) отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН), либо не менее 1 (одного) патента на изобретение; выданы рекомендации по внедрению.

Достигнутые результаты: Определен вещественный, химический и гранулометрический состав представительной пробы техногенного сырья, его структурные особенности. На основе анализа полученных данных обоснован выбор реализации способа модифицирования. Разработаны технологические параметры активации техногенного сырья термогидролизом и аппретирования природных сорбентов активированным техногенным сырьем, а также изучены физико-химические свойства модифицированных сорбентов. Индикатором способа модификации является процесс сорбции.  Установлено, что при активации фосфорного шлака в хлоридной среде, модифицированный природный сорбент активно извлекает как уран (98,5 %), так и железо (85,3 %), а в карбонатной – только железо (82,5 %). Это связано с тем, что как показал фазовый состав, при повышенных температурах в карбонатной среде имеют место фазовые превращения как природных минералов, так и фосфорного шлака. В хлоридной среде аморфная фаза фосфорного шлака сохраняется.

Публикации:

1. Заявка на изобретение №2021/0255.1 от 16.04.2021. Способ извлечения урана из водных растворов // Кенжалиев Б.К., Суркова Т.Ю., Беркинбаева А.Н., Абдикерим Б.Е., Есимова Д.М., Абикак Е.Б., Бектаев М.Е.
2. B.K. Kenzhaliyev, T.Yu. Surkovа, M.N. Azlan, S.B. Yulusov, B.M. Sukurov, D.M. Yessimova. Black shale ore of Big Karatau is a raw material source of rare and rare earth elements // Hydrometallurgy. – Vol. 205. - November 2021, 105733. (Scopus: SJR (2020) – 0,939; Q1, percentile 91). https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2021.105733

3. Б.Е. Абдикерим, Б.К. Кенжалиев, Т.Ю. Суркова, А.Н. Беркинбаева, З.Д. Досымбаева. Cорбция урана органоминералом на основе шунгита // Труды Сатпаевских чтений "Сатпаевские чтения - 2021" Секция «Инновационные технологии для реализации в металлургической отрасли РК». – Алматы, 2021. – С.1289-1293.

Актуальность: Основные трудности в эксплуатации печей в последнее время связны с недостатком сульфидов железа в медных концентратах, что приводит к дефициту тепла при плавке. Подача шихты и дополнительного топлива (угля) на ванну расплава сверху, а подвод кислородо-воздушной смеси через фурмы в глубину шлакового расплава приводит к переокислению шихты, что приводит к увеличению потерь меди со шлаком. При осуществлении проекта и внедрении его результатов ожидается улучшение теплового баланса плавки ПВ, снижение расхода дополнительного топлива для плавки, повышение производительности печи по меди, уменьшение потерь меди и благородных металлов со шлаками, снижение пылевыноса из печи.

Цель: Разработка технологии автогенной плавки сульфидного медного сырья на базе плавки в жидкой ванне, совмещающей в одной зоне подачу шихты. Введение кислородсодержащего дутья и топлива позволит улучшить тепловой баланс плавки, предотвратить переокисление расплава, сократить пылевынос, объемы используемого кварцевого флюса и получаемого шлака, а также потери меди и благородных металлов.

Ожидаемые результаты.

В результате проведенных исследований будут:

- изучен тепловой режим действующей автогенной плавки в печи Ванюкова и отработан оптимальный объем добавки кварцевых флюсов в лабораторных условиях;

- изучен тепловой режим автогенной плавки в печи Ванюкова с использованием дополнительного топлива при его подаче через фурмы в жидкую ванну расплава;

- изучены возможности подачи твердых компонентов шихты через фурмы в жидкую ванну расплава и ее влияние на состав шлака, пылевынос из печи и определен оптимальный состав шлака в лабораторных и промышленных условиях работы ПВ на БМЗ.

По результатам исследований будут опубликованы 2 статьи в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1, 2 либо 3 квартили в базе Web of Science и/или имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50; 1 статья в рецензируемом зарубежном и/или отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН); выданы рекомендации по внедрению подачи дополнительного топлива, пыли и шихты через фурмы.

Достигнутые результаты: Изучен тепловой режима действующей автогенной плавки в печи Ванюкова и отработан оптимальный объем добавки кварцевых флюсов в лабораторных условиях.

Изучен тепловой режим автогенной плавки в печи Ванюкова с использованием дополнительного топлива при его подаче через фурмы в жидкую ванну расплава.

Публикации: 1 Dyussebekova M.A., Kenzhaliyev B.K., Kvyatkovskiy S.A., Sit’ko E.A., Nurkhadianto D. The main reasons for increased copper losses with slags from Vanyukov furnace // Metalurgija. – 2021. – Vol. 60, No 3-4. – P. 309-312. Процентиль в базе Scopus (2020) – 46 %.

2 Соколовская Л.В., Квятковский С.А., Кожахметов С.М., Семенова А.С., Сейсембаев Р.С. Влияние восстановителя на структуру и термические свойства шлаков автогенной плавки медных сульфидных концентратов // Металлург. – 2021. – № 5. – С. 45-51. https://doi.org/51. 10.52351/00260827_2021_05_45. РИНЦ (2019) 0,998.

3 Dyussebekova M.A., Kvyatkovskiy S.A., Kenzhaliyev B.K. & Didik Nurhadiyanto. Dependence of the increased content of copper and magnetite in the slags on the composition of the smelting products // Proceeding book of the International Innovation Arsvot Malaysia IAM2021. – 2021. – Р. 387.

4 Dyussebekova M.A., Kvyatkovskiy S.A., Sokolovskaya L.V., Semenova A.S. Effective methods of depletion of liquid slags of autogenous smelting of copper sulfide concentrates // Матер. конф. «Сатпаевские чтение – 2021». – Алматы: КазНИТУ им. К.И. Сатпаева, 2021. – С. 1325-1329.

5 Патент на изобретение №34934. Печь для непрерывной плавки сульфидных полиметаллических материалов в жидкой ванне / Кожахметов С.М., Квятковский С.А., Семенова А.С., Соколовская Л.В., Ситько Е.А., Сейсембаев Р.С.; опубл. 05.03.2021, Бюл. №9.

6 Sokolovskaya L.V., Kvyatkovskiy S.A., Kozhakhmetov S.M., Semenova A.S., Seisembayev R.S. Effect of reducing agent on structure and thermal properties of autogenous copper sulfide concentrate smelting slags //Metallurgist. – 2021. – Vol. 65, No 5-6. – P. 529-537. https://doi.org/10.1007/s11015-021-01187-w. Процентиль в базе Scopus (2020) – 38 %.

Актуальность: Основные трудности вовлечения в переработку низкокачественных гиббсит-каолинитовых бокситов Красногорского месторождения связаны с высоким содержанием кремнезема и карбонатов железа, которые оказывают вредное воздействие на технологию переработки бокситов на действующем предприятии (Павлодарском алюминиевом заводе) и делают производство нерентабельным. Предварительная химическая активация и термическая трансформация сырья позволят повысить эффективность обогащения сырья с получением бокситов требуемого качества.

Цель: Проведение исследований механизмов активации при химическом обогащении и термической трансформации бокситового сырья, разработка и испытания новой технологии переработки низкокачественных гиббсит-каолинитовых бокситов с предварительным химическим обогащением.

Ожидаемые результаты: По результатам проведенных исследований будут:

исследован механизм химической активации гиббсит-каолинитовых бокситов Красногорского месторождения;

исследован механизм термической трансформации бокситов и разработана технология химического обогащения и переработки низкокачественных бокситов Красногорского месторождения;

подготовлен Материальный баланс и Технологический регламент химического обогащения и переработки низкокачественных гиббсит-каолинитовых бокситов Красногорского месторождения на глинозем, выданы рекомендации для внедрения технологии;

опубликованы 2 статьи в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартили в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); 1 статья в отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН).

Достигнутые результаты: Исследован вещественный состав гиббсит-каолинитовых бокситов Красногорского месторождения и изучен механизм химической активации. Исследован механизм термической трансформации бокситов. Разработана технология химического обогащения и переработки низкокачественных гиббсит – каолинитовых бокситов Красногорского месторождения.

Публикации:

Abdulvaliyev R.A., Dyussenova S.B., Manapova A.I., Akcil A., Beisenbiyeva U.Zh. Modification of the phase composition of low-grade gibbsite-kaolinite bauxites // Complex use of mineral raw materials. 2 (2021), -Р.94–102. https://doi.org/10.31643/2021/6445.22

Актуальность. Во многих механических системах материалы подвергаются трению и износу, что приводит к значительным энергетическим потерям и снижению эффективности работы узлов и механизмов. В настоящее время наблюдается устойчивая тенденция, направленная на отказ от использования жидких смазок в трибосистемах, что обусловлено как ограничением их характеристик в широком интервале температур и агрессивных средах. Поэтому, решение задачи по разработке покрытий с низким коэффициентом трения в широком диапазоне температур, является актуальным.

Покрытие из карбонитрида титана TiCN обладает удовлетворительной термостойкостью и износостойкостью, более высокой температурой окисления и сравнительно высокой теплопроводностью в сравнении с покрытиями на основе карбидов и нитридов других металлов, активно разрабатываемых и используемых в настоящее время.

Цель: Разработка многофункциональных износостойких покрытий на основе карбонитрида титана для нанесения их на поверхность объектов из титана и стали, и повышение эффективности реактивного магнетронного распыления.

Ожидаемые результаты: В результате проведенных исследований будут:

- проведены оценка влияния режимов магнетронного распыления, содержания реакционных газов, температуры мишени и подложки на скорость осаждения, структуру и состав пленок карбонитрида титана, формируемых на подложках из титана и низколегированной стали.

- отработаны режимы нанесения покрытий карбонитрида титана в условиях ассиметричного электропитания магнетронной распылительной системы; определено влияние легирования покрытий карбинитрида титана на их структуру, механические свойства и коррозионностойкость в различных средах.

- на рабочие поверхности деталей машин и механизмов будут нанесены покрытия и проведены их натурные испытания; оптимизированы режимы напыления и состав покрытий; выданы технологические рекомендации по нанесению  покрытий на основе карбонитрида титана методом магнетронного распыления.

По результатам исследований будут опубликованы не менее 2 (двух) статей и (или) обзоров в рецензируемых  научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартили в базе WebofScience и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); а также не менее 1 (одной) статьи в рецензируемом зарубежном и (или) отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН); либо не менее 1 (одного) патента на изобретение.

Достигнутые результаты: Проведены оценка влияния режимов магнетронного распыления, содержания реакционных газов, температуры мишени и подложки на скорость осаждения, структуру и состав пленок карбонитрида титана, формируемых на подложках из титана и низколегированной стали. Отработаны режимы нанесения покрытий карбонитрида титана в условиях ассиметричного электропитания магнетронной распылительной системы; определено влияние легирования покрытий карбинитрида титана на их структуру, механические свойства и коррозионностойкость в различных средах.

Публикации:

Kenzhegulov A.K., Mamayeva A.A., Panichkin A.V., Kshibekova B.B., Alibekov Zh.Zh. Deposition of carbonitride titanium coatings by magnetron sputtering and its effect on tribo-mechanical properties //Journal of Friction and Wear. Q3 (Отправлена в журнал, на рассмотрении)

2. Mamayeva A.A., Kenzhegulov A.K., Panichkin A.V., Alibekov Zh.Zh., Kshibekova B.B.Effect of magnetron sputtering modes on the formation of titanium carbonitride coatings // Materials Science Poland. Q3 (Переписка с рецензентами)

3. Mamaeva A.A.; Panichkin A.V.; Kenzhegulov A.K.; Kshibekova B.B. (2021). Deposition of a titanium carbonitride coating by magnetron sputtering on a substrate with a potential voltage. Materials of International Practical Internet Conference Challenges of Science. Issue IV, 2021, pp. 103-108. https://doi.org/10.31643/2021.16

Актуальность: Технология утилизации мусора на установках для термической обработки отходов сопровождается получением шлаков, содержащих до 10% металлического лома, являющегося вторичным сырьём для извлечения цветных металлов. После отделения из металлической составляющей шлака железа, остаётся концентрат цветных металлов, содержащий до 40% меди, 15% цинка (в виде латуни), до 5% свинца и олова (в виде бронзы) и драгоценные металлы направляемый на извлечение меди. Каждому металлу соответствует свое относительно малое или большое парциальное давление насыщенного пара. Идеей проекта является дистилляционное разделение присутствующих в металлическом концентрате металлов по отдельным продуктам, соединение процессов в экономически целесообразную технологическую схему с минимизацией потерь исходных составляющих.

Цель проекта: Целью проекта является разработка экологически безопасной технологии дистилляционного разделения присутствующих в металлическом концентрате цветных металлов, получаемых при переработки отходов мусоросжигательных заводов, с получением отдельных продуктов: металлического цинка, свинцового и медного концентратов с минимизацией потерь исходных составляющих.

Ожидаемые результаты: В результате выполнения целей и задач проекта будет разработана экологически безопасная пирометаллургическая схема вакуумной переработки металлических отходов мусоросжигательных заводов.

Разрабатываемая технология имеет экспортную направленность, которая может быть реализована в странах ближнего (Россия, Беларусь, Украина) и дальнего (Германия, Швейцария, Франция) зарубежья. Практическая реализация рекомендаций проекта позволит получить металлический цинк из отходов мусоросжигательных заводов, мировая рыночная стоимость которого составляет 2000 $/кг.

Достигнутые результаты: В результате проведённого исследования в 2021 году определены физико-химические свойства, химический и фазовый состав концентрата цветных металлов различной крупности, получаемых при переработке шлаков мусоросжигательных заводов. Установлено, что цинк находится в металлической форме, а также, обнаружены в незначительных количествах карбид цинка. Наличие серебра в концентрате обнаружено различными методами анализа, однако, локация его весьма неоднородна, что доказано азотнокислым выщелачиванием. Золото в концентрате не обнаружено ни одним из использованных методов анализа. На основании проведённого исследования установлено, что цинк в концентрате находится в металлической форме и в виде сплава с медью – в составе латуни.

В результате изучения термодинамики расплавов систем свинец-олово и цинк – олово найдены термодинамические функции образования и испарения указанных сплавов во всем интервале концентраций, пополняющих базу физико-химических данных. И построены полные диаграммы состояния Pb–Sn и Zn–Sn, включающие поля сосуществования конденсированных и паровых фаз в форвакууме (100 и 1 Па).

На основании диаграмм состояния установлено, что причиной повышенного содержания олова в свинцовом конденсате при дистилляции сплавов с содержанием свинца менее 5 ат. % (8,41 мас. %) являются сопоставимые со свинцом величины парциального давления пара олова. При дистилляционном разделении свинцово- оловянных расплавов испарением свинца в реальном процессе в неравновесных условиях накопление олова в кубовом остатке не должно превышать концентрацию ~ 50 мас. %. Превышение указанной концентрации будет сопровождаться получением конденсата, для которого необходимо повторение процесса - реиспарение.

Для оловянно-цинковых сплавов при дистилляционном разделении с накоплением олова в кубовом остатке технологических затруднений не предполагается, за исключением ограничения по давлению. Дистилляцию цинка во избежание кристаллизации его из расплава необходимо вести при давлении более 30 Па.

Изучена кинетика испарения двойных и многокомпонентных сплавов, содержащих цинк и свинец, полученных из коллективного исходного концентрата крупностью +0,3-0,8 мм. На основании проведённого исследования по определению скорости испарения цинка и свинца из металлического концентрата показана возможность интенсивного перевода цинка в паровую фазу, как при 600°С, так и при 900°С. Испарение свинца с достаточной для технологического процесса скоростью возможно лишь при температурах более 900°С. Величины скоростей испарения металлов свидетельствуют о технологической возможности организации дистилляционного процесса в промышленных условиях.

Публикации:

1 Требухов С.А., Володин В.Н., Кенжалиев Б.К., Уланова О.В., Ниценко А.В., Требухов А.А., Тулеутай Ф.Х. Способ переработки полиметаллического концентрата от переработки мусора / Заявка №2020/0876.1 от 21.12.2020 г. (in. Rus.)

2 Trebukhov S.A., Volodin V.N., Ulanova O.V., Nitsenko A.V., Burabaeva N.M. Thermodynamics of formation and evaporation of lead-tin alloys // Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a. - 2021. - №1 (316),-  P.82-90. http://dx.doi.org/10.31643/2021/6445.10 (in Eng.)

3 Требухов С.А., Володин В.Н., Уланова О.В., Ниценко А.В., Бурабаева Н.М. Термодинамика образования и испарения растворов системы олово-цинк // Журнал неорганической химии. - 2021. - Т.66. - №11. - С.1605-1613. http://dx.doi.org/10.31857/S0044457X21110209 (in. Rus.)

4 Trebukhov S.A., Volodin V.N., Ulanova O.V., Nitcenko A.V., Burabayeva N.M. Thermodynamics of Formation and Evaporation of Solutions of the Tin - Zinc System // Russian Journal of Inorganic Chemistry - 2021. - Vol.66. - No.11. - P.1722-1729. (Scopus Q3, Percentile/Materials Science/ - 52). http://dx.doi.org/10.1134/S0036023621110206 (in Eng.)

5 Требухов С.А., Володин В.Н., Уланова О.В., Бурабаева Н.М., Тулеутай Ф.Х. Переработка полиметаллического концентрата мусороперерабатывающих заводов дистилляцией 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.27-31. http://vacuumtt.org/gallery/%D0%92%D0%A2%D0%A2-2021.pdf (in. Rus.)

6 Trebukhov S.A., Volodin V.N., Ulanova O.V., Burabaeva N.M., Tuleutay F.Kh. Processing of Polymetallic Concentrate from Waste Recycling Plants by Distillation in Vacuum / Journal of Physics: Conference Series, 2059 (2021) 012024. (Scopus Q4, Percentile/Materials Science/ - 18). http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/2059/1/012024 (in Eng.)

7 Trebukhov S.A., Volodin V.N., Ulanova O.V., Nitcenko A.V., Burabayeva N.M. Vapour-Liquid Equlibria in the System Tin-Lead in Primary Vacuum // Russian Journal of Non-Ferrous Metals - поступила в редакцию. (Scopus Q3, Percentile/Metals and Alloys/ - 39). (in Eng.)

Актуальность: перспективными для очистки сточных вод, содержащих сероводород, признаны соединения железа как наименее токсичные, широко используемые и относительно дешевые. Нами предложено для очистки сточных вод использовать комплексный реагент, полученный на основе железистого диатомита, ферритов-алюминатов натрия и солей железа.

Цель: разработка получения комплексного железосодержащего реагента на основе железистого диатомита, ферритов-алюминатов натрия и солей железа для очистки промышленных и сточных вод от сероводорода.

Ожидаемые результаты.

В результате выполнения задач проекта будут проведены:

- исследования по разработке способа получения комплексного коагулянта на основе диатомита для очистки промышленных и сточных вод от сероводорода: осуществлен отбор представительных проб природного диатомита, определены условия синтеза ферритов натрия, выполнен физико-химический анализ исходных материалов

- укрупненно-лабораторные испытания по синтезу комплексного железосодержащего коагулянта при оптимальных показателях процесса, наработка опытной партии коагулянта.

- тестовые   испытания синтезированного коагулянта на станции водоочистки с определением качественных характеристик воды после очистки; выданы исходные для составления Технологического регламента

В результате исследований по данному проекту будут опубликованы  не менее 2 (двух) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартили в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); а также не менее 1 (одной) статьи в рецензируемом зарубежном и (или) отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН), либо не менее 1 (одного) патента на изобретение; выданы рекомендации по внедрению.

Достигнутые результаты: выполнены исследования по разработке способа получения комплексного коагулянта на основе диатомита для очистки промышленных и сточных вод от сероводорода: осуществлен отбор представительных проб природного диатомита, определены условия синтеза ферритов натрия, выполнен физико-химический анализ исходных материалов; проведены укрупненно-лабораторные испытания по синтезу комплексного железосодержащего коагулянта при оптимальных показателях процесса, наработка опытной партии коагулянта.

Публикации:

1. E.I. Kuldeyev, A.E. Tastanova, I.V. Bondarenko, S.S. Temirova, R.E. Nurlybayev, B.S. Botantayeva, F.M. Zaihidee. Complex Alumina-Ferrous Coagulant for Effective Wastewater Purification from Hydrogen Sulfide // Advances in Materials Science and Engineering, Vol. 2021, Article ID 5595599, Published 15 May 2021. (Scopus: SJR (2020) – 0,356, процентиль – 62)

https://doi.org/10.1155/2021/5595599

2. Kolpakova, V., Ospanov, K., Kuldeyev, E., Andraka, D. Clarification of biologically treated wastewater in a clarifier with suspended sludge layer // Water (Switzerland), 2021, 13(18), 2486. DOI 10.3390/w13182486. (Scopus: процентиль – 82 %)

https://www.mdpi.com/2073-4441/13/18/2486/htm

3. Тастанова А.Е., Ботантаева Б.С., Кульдеев Е.И., Бондаренко И.В. Использование соединений железа при очистке сточных вод от сероводорода // Труды Международной научно-практической конференции «Сатпаевские чтения – 2021». Алматы, 12 апреля
2021 г. С. 968-972.

Актуальность: По мере истощения месторождений и возникновения необходимости вовлечения в переработку бедных, тонковкрапленных руд возникает необходимость усовершенствования реагентных режимов обогащения руд, применения добавок и композиций реагентов, использования модернизированного оборудования. Флотационными способами обогащения, применяя различные реагентные режимы, можно достичь повышения извлечения полезных компонентов в концентрат. Возможно применение различного сочетания собирателей для получения более высоких технологических показателей. Учитывая, что флотационный способ является основным способом извлечения цветных металлов, эффективность флотационного обогащения определяется совершенствованием реагентного режима и улучшением способов использования флотационных реагентов. Поиск и разработка эффективных реагентов-собирателей для совершенствования флотации, а также модернизация применяемого на обогатительных фабриках оборудования, являются актуальными задачами при создании инновационных технологий обогащения.

Цель: Разработка технологии переработки медьсодержащего сырья с применением комбинированного реагента и аппаратуры для его диспергации, позволяющих повысить технологические показатели флотации. Предлагаемая технология с использованием диспергированной эмульсии комбинированных реагентов, получаемой в дозирующем эмульгаторе проточного типа собственной разработки, позволит интенсифицировать флотацию минерального сырья, содержащего цветные металлы, модернизировать оборудование обогатительных фабрик.

Ожидаемые результаты: В результате проведенных исследований будут:

- отработаны технологические параметры флотации медьсодержащей руды с применением комбинированного реагента;

- разработана эффективная технология переработки медьсодержащей руды с применением комбинированного реагента и аппаратуры для его диспергации собственной разработки, позволяющая повысить извлечение меди и молибдена в концентрат на 3-5%;

- проведены укрупненно-лабораторные испытания и разработаны исходные данные для технологического регламента обогащения медьсодержащего сырья с применением эмульсии комбинированного реагента и аппаратуры для его диспергации собственной разработки. Выданы рекомендации к внедрению.

По результатам исследований будут опубликованы не менее 2 (двух) статей и (или) обзоров в рецензируемых  научных изданиях по научному направлению проекта, входящих в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартили в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти); а также не менее 1 (одной) статьи в рецензируемом зарубежном и (или) отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН); либо не менее 1 (одного) патента на изобретение.

Достигнутые результаты: Отработаны технологические параметры флотации медьсодержащей руды с применением комбинированного реагента.

Разработана эффективная технология переработки медьсодержащей руды с применением комбинированного реагента и аппаратуры для его диспергации собственной разработки, позволяющая повысить извлечение меди и молибдена в концентрат на 3-5%.

Публикации: 1 Semushkina L., Abdykirova G., Turysbekov D., Narbekova S., Kaldybaeva Zh., Mukhamedilova A. About the possibility of copper-bearing ore flotation processing of with the use of a combined flotation reagent // Metalurgija.- 2021.- V.60.- № 3-4.-  Р.391-394. Web of science (2020) – Q 3. https://hrcak.srce.hr/256118

2 Семушкина Л.В., Абдыкирова Г.Ж., Турысбеков Д.К., Нарбекова С.М., Калдыбаева Ж.А., Мухамедилова А.М. Применение комбинированного флотореагента при обогащении медьсодержащего сырья // Материалы Международной конференции «Проблемы комплексной и экологически безопасной переработки природного и техногенного минерального сырья» (Плаксинские чтения – 2021), 2021. - С.226-229.

3 Semushkina L.V., Abdykirova G.Zh., Turysbekov D.K., Narbekova S.M., Kaldybayeva Zh.A. On the possibility to process copper-molybdenum ore using a combined flotation reagent // Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources. - 2021. – V.4. - Issue 319. - Р.57 -64. https://doi.org/10.31643/2021/6445.41.