kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-4(16)-11kaz44-1487Research ArticleАВТОМАТИЗАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)AUTOMATION AND INFORMATION TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО ПРОГРАММНОГО РЕШЕНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКОСЕРНИСТЫХ, МАЛОМЕДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ В МЕДЕПЛАВИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИDEVELOPMENT OF A COMPREHENSIVE SOFTWARE SOLUTION FOR PROCESSING HIGH-SULFUR, COPPER-POOR CONCENTRATES IN THE COPPER SMELTING INDUSTRYhttps://orcid.org/0000-0003-1474-8354КенжалиевБ. К.KenzhaliyevB. K.

Багдаулет Кенжалиевич Кенжалиев – Доктор технических наук, Генеральный директор – председатель правления Института металлургии и обогащения руд 

050010, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Шевченко, 29

Bagdaulet Kenzhaliyevich Kenzhaliyev – Doctor of Technical Sciences, General Director-Chairman of the Management Board 

050010, Kazakhstan, Almaty, Shevchenko Street, 29 

bagdaulet_k@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0006-9338-5115АйбагаровС. Ж.AibagarovS. Zh.

Серик Жумагиреевич Айбагаров – студент бакалавриата, Исследователь, Кафедра искусственного интеллекта и больших данных 

050040, Республика Казахстан, г. Алматы, проспект Аль-Фараби, 71

Serik Zhumagireyevich Aibagarov – Bachelor student, Researcher, Department of Artificial Intelligence and Big Data

050040, Kazakhstan, Almaty, Al-Farabi Avenue, 71 

awer1307dot@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0005-9719-4343БекелеС. Д.BekeleS. D.

Самсон Давид Бекеле – Студент бакалавриата, исследователь, кафедра компьютерных наук

050040, Республика Казахстан, г. Алматы, проспект Аль-Фараби, 71 

Samson Dawit Bekele – Bachelor student, Researcher, Department of Computer Science

050040, Kazakhstan, Almaty, Al-Farabi Avenue, 71 

samsondawitb@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9686-8642КвятковскийС. А.KvyatkovskiyS. A.

Сергей Аркадьевич Квятковский – доктор технических наук, заведующий лабораторией пирометаллургии тяжелых цветных металлов 

050010, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Шевченко, 29

Sergey Arkadyevich Kvyatkovskiy – Doctor of Technical Sciences, Chief of the Laboratory of Pyrometallurgy, Heavy Non-Ferrous Metals

050010, Kazakhstan, Almaty, Shevchenko Street, 29 

s.kvyatkovskiy@satbayev.universityhttps://orcid.org/0000-0002-4359-9784ДюсебековаМ. А.DyussebekovaM. A.

Марал Адельбековна Дюсебекова – PhD, Младший научный сотрудник лаборатории пирометаллургии тяжелых цветных металлов

050010, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Шевченко, 29 

Maral Adelbekovna Dyussebekova – PhD, Junior Researcher of the Laboratory of Pyrometallurgy, Heavy Non-Ferrous Metals

050010, Kazakhstan, Almaty, Shevchenko Street, 29 

m.dyussebekova@satbayev.universityИнститут металлургии и обогащения, Satbayev UniversityКазахстанInstitute of Metallurgy and Ore Beneficiation, Satbayev UniversityKazakhstanКазахский национальный университет имени Аль-ФарабиКазахстанAl-Farabi Kazakh National UniversityKazakhstan20242712202414(16)8089Copyright © Кенжалиев Б.К., Айбагаров С.Ж., Бекеле С.Д., Квятковский С.А., Дюсебекова М.А., 20252025Кенжалиев Б.К., Айбагаров С.Ж., Бекеле С.Д., Квятковский С.А., Дюсебекова М.А.Kenzhaliyev B.K., Aibagarov S.Z., Bekele S.D., Kvyatkovskiy S.A., Dyussebekova M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1487

Истощение богатых медных руд и увеличение доли бедных руд с высоким содержанием серы создают значительные проблемы для медеплавильной промышленности. Традиционные плавильные процессы сталкиваются с трудностями поддержания экономической эффективности и соблюдения экологических норм при переработке таких сложных руд. В данной работе описывается разработка комплексного программного решения, предназначенного для моделирования процесса плавки высокосернистых, маломедных концентратов. Программное обеспечение использует подробную математическую модель для прогнозирования выхода и состава продуктов, включая ценные металлы, в процессе плавки. Оно интегрирует несколько модулей, таких как ввод данных о руде, симуляция плавки и представление результатов, предоставляя удобную платформу для оптимизации плавильных операций. В модель включены такие ключевые параметры, как состав руды, температура плавки и добавление флюса, что позволяет точно прогнозировать выход штейна и шлака. Анализ этих результатов помогает оптимизировать извлечение металлов и сократить потери, что в конечном итоге повышает эффективность и устойчивость медеплавильного производства. Этот инструмент особенно актуален для крупных месторождений сульфидных медных руд, таких как в Казахстане, которые имеют высокое содержание серы и низкий уровень меди. Способность программного обеспечения моделировать различные сценарии обработки предоставляет ценные сведения для промышленного применения, поддерживая разработку более эффективных и экологически чистых технологий плавки. Комплексное программное решение не только решает технические проблемы переработки высокосернистых, маломедных руд, но и способствует усилиям отрасли по снижению экологического воздействия и улучшению управления ресурсами. Это инновационное решение представляет собой значительный шаг вперед в оптимизации медеплавильных операций, способствуя устойчивости и эффективности в условиях ухудшения качества руды.

The depletion of high-grade copper ores and the increasing prevalence of lowgrade, high-sulfur copper concentrates present significant challenges to the copper smelting industry. Traditional smelting processes struggle to maintain economic viability and comply with environmental regulations when processing these complex ores. This paper details the development of a comprehensive software solution designed to simulate the smelting process for high-sulfur, copper-poor concentrates. The software employs a detailed mathematical model to predict the yields and compositions of products, including valuable metals, during the smelting process. It integrates multiple modules, such as ore input, smelting simulation, and results presentation, providing a userfriendly platform for optimizing smelting operations. Critical parameters like ore composition, smelting temperature, and flux addition are incorporated into the model, enabling accurate predictions of matte and slag outputs. By analyzing these outputs, the software aids in optimizing metal recovery and reducing losses, ultimately enhancing the efficiency and sustainability of copper production. This tool is particularly relevant for large sulfide copper ore deposits, such as those in Kazakhstan, which have high sulfur content and low copper levels. The software's ability to simulate different processing scenarios provides valuable insights for industrial applications, supporting the development of more efficient and eco-friendly smelting technologies. The comprehensive software solution not only addresses the technical challenges of processing high-sulfur, low-copper ores but also contributes to the industry's efforts to reduce environmental impact and improve resource management. This innovation represents a significant step forward in the optimization of copper smelting operations, promoting sustainability and efficiency in the face of declining ore quality.

медеплавкавысокосернистые рудысимуляция плавкиизвлечение металловоптимизацияcopper smeltinghigh-sulfur oressmelting simulationmetal recoveryoptimizationThis research was funded by the Committee of Science of the Ministry of Science and Higher Education of the Republic of Kazakhstan (Grant No. BR21882140)ReferencesGuo Z. Innovative methodology for comprehensive and harmless utilization if waste copper slag via selective reduction-magnetic separation process / Z. Guo, J. Pan, D. Zhu, F. Zhang // Journal of Cleaner Production. – 2018. – Vol. 187. – P. 910-922. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.03.264.Guo Z. Innovative methodology for comprehensive and harmless utilization if waste copper slag via selective reduction-magnetic separation process / Z. Guo, J. Pan, D. Zhu, F. Zhang // Journal of Cleaner Production. – 2018. – Vol. 187. – P. 910-922. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.03.264.Moskalyk P.R. Review of copper pyrometallurgical practice: today and tomorrow / P.R. Moskalyk, A.M. Alfantazi // Minerals Engineering. – 2003. – Vol. 16, Iss. 9. – P. 893-919. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2003.08.002.Moskalyk P.R. Review of copper pyrometallurgical practice: today and tomorrow / P.R. Moskalyk, A.M. Alfantazi // Minerals Engineering. – 2003. – Vol. 16, Iss. 9. – P. 893-919. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2003.08.002.Bodujen A.Ja. Vlijanie povyshenija kachestva mednyh koncentratov na jeffektivnost' ih pererabotki (The effect of improving the quality of copper concentrates on the efficiency of their processing) / A.Ja. Bodujen, B.S. Ivanov, G.V. Konovalov // Zapiski Gornogo instituta. – 2011. – Vol. 192. – P. 46-48.Bodujen A.Ja. Vlijanie povyshenija kachestva mednyh koncentratov na jeffektivnost' ih pererabotki (The effect of improving the quality of copper concentrates on the efficiency of their processing) / A.Ja. Bodujen, B.S. Ivanov, G.V. Konovalov // Zapiski Gornogo instituta. – 2011. – Vol. 192. – P. 46-48.Danilova N.V. Raschet material'nyh potokov pirometallurgicheskogo cikla pererabotki mednogo sul'fidnogo syr'ja (Calculation of material flows of the pyrometallurgical cycle of processing copper sulfide raw materials) / N.V. Danilova // Zapiski Gornogo instituta. – 2010. – Vol. 186. – P. 176-180.Danilova N.V. Raschet material'nyh potokov pirometallurgicheskogo cikla pererabotki mednogo sul'fidnogo syr'ja (Calculation of material flows of the pyrometallurgical cycle of processing copper sulfide raw materials) / N.V. Danilova // Zapiski Gornogo instituta. – 2010. – Vol. 186. – P. 176-180.Pirometallurgicheskaja tehnologija pererabotki bednyh po medi vysokosernistyh koncentratov (Pyrometallurgical technology of processing of poor by copper high-sulfur concentrates) / S.M. Kozhahmetov et al // Metallurg. – 2019. – № 9. – P. 90-96.Pirometallurgicheskaja tehnologija pererabotki bednyh po medi vysokosernistyh koncentratov (Pyrometallurgical technology of processing of poor by copper high-sulfur concentrates) / S.M. Kozhahmetov et al // Metallurg. – 2019. – № 9. – P. 90-96.Innovative methodology for separating copper and iron from Fe-Cu alloy residues by selective oxidation smelting / Y.-x. Zheng et al // Journal of Cleaner Production. – 2019. – Vol. 231. – P. 110-120. https://doi.org/10.1016/j.jclepo.2019.05.215.Innovative methodology for separating copper and iron from Fe-Cu alloy residues by selective oxidation smelting / Y.-x. Zheng et al // Journal of Cleaner Production. – 2019. – Vol. 231. – P. 110-120. https://doi.org/10.1016/j.jclepo.2019.05.215.Bellemans I. Metal losses in pyrometallurgical operations – A review. / I. Bellemans, E. De Wilde, N. Moelans, K. Verbeken // Advances in Colloid and Interface Science. – 2018. – Vol. 255. – P. 47-63. https://doi.org/10.1016/j.cis.2017.08.001.Bellemans I. Metal losses in pyrometallurgical operations – A review. / I. Bellemans, E. De Wilde, N. Moelans, K. Verbeken // Advances in Colloid and Interface Science. – 2018. – Vol. 255. – P. 47-63. https://doi.org/10.1016/j.cis.2017.08.001.Reduction of copper smelting slag using waste cooking oil / S. Zhou et al // Journal of Cleaner Production. – 2019. – Vol. 236. https://doi.org/10.1016/j.jclepo.2019.117668.Reduction of copper smelting slag using waste cooking oil / S. Zhou et al // Journal of Cleaner Production. – 2019. – Vol. 236. https://doi.org/10.1016/j.jclepo.2019.117668.Roshhin V.E. Kompleksnaja pererabotka medeplavil'nyh shlakov dlja poluchenija vostrebovannyh produktov (Integrated processing of copper-smelting slag for manufacture of needed products) / V.E. Roshhin, A.D. Povolockij // Jelektrometallurgija. – 2019. – № 4. – P. 25-34. https://doi.org/10.31044/1684-5781-2019-0-4-25-34.Roshhin V.E. Kompleksnaja pererabotka medeplavil'nyh shlakov dlja poluchenija vostrebovannyh produktov (Integrated processing of copper-smelting slag for manufacture of needed products) / V.E. Roshhin, A.D. Povolockij // Jelektrometallurgija. – 2019. – № 4. – P. 25-34. https://doi.org/10.31044/1684-5781-2019-0-4-25-34.Anikeev A.N. Tverdofaznoe i zhidkofaznoe vosstanovlenie shlakov (Solid-phase and liquidphase reduction of slag). / A.N. Anikeev, V.V. Seduhin, D.V. Sergeev, I.V. Chumanov // Jelektrometallurgija. – 2019. – № 4. – P. 35-38. https://doi.org/10.31044/1684–5781-2019-0-4-35-38.Anikeev A.N. Tverdofaznoe i zhidkofaznoe vosstanovlenie shlakov (Solid-phase and liquidphase reduction of slag). / A.N. Anikeev, V.V. Seduhin, D.V. Sergeev, I.V. Chumanov // Jelektrometallurgija. – 2019. – № 4. – P. 35-38. https://doi.org/10.31044/1684–5781-2019-0-4-35-38.Reduction of Chilean copper slags: a case of waste management project / Gonzalea C. et al // Scandinavian Journal of Metallurgy. – 2005. – Vol. 34, Iss. 2. – P. 143-149. https://doi.org/10.1111/j.1600-0692.2005.00740.x.Reduction of Chilean copper slags: a case of waste management project / Gonzalea C. et al // Scandinavian Journal of Metallurgy. – 2005. – Vol. 34, Iss. 2. – P. 143-149. https://doi.org/10.1111/j.1600-0692.2005.00740.x.Komkov A.A. Raspredelenie primesej pri plavke mednogo sul'fidnogo syr'ja v pechi Vanjukova (Distribution of impurities during melting of copper sulfide raw materials in Vanyukov furnace) / A.A. Komkov, V.P. Bystrov, M.B. Rogachev // Cvetnye metally. – 2006. – № 5. – P. 17-24.Komkov A.A. Raspredelenie primesej pri plavke mednogo sul'fidnogo syr'ja v pechi Vanjukova (Distribution of impurities during melting of copper sulfide raw materials in Vanyukov furnace) / A.A. Komkov, V.P. Bystrov, M.B. Rogachev // Cvetnye metally. – 2006. – № 5. – P. 17-24.Obednenie otval'nyh shlakov Balhashskogo medeplavil'nogo zavoda (Depletion of waste slag of Balkhash copper smelter) / Kenzhaliev B.K. et al // Kompleksnoe ispol'zovanie mineral'nogo syr'ja. – 2018. – № 3. – P. 45-53. https://doi.org/10.31643/2018/6445.16.Obednenie otval'nyh shlakov Balhashskogo medeplavil'nogo zavoda (Depletion of waste slag of Balkhash copper smelter) / Kenzhaliev B.K. et al // Kompleksnoe ispol'zovanie mineral'nogo syr'ja. – 2018. – № 3. – P. 45-53. https://doi.org/10.31643/2018/6445.16.Povyshenie tehnologicheskih pokazatelej pererabotki otval'nyh shlakov medeplavil'nogo proizvodstva na osnove ih medlennogo ohlazhdenija i ul'tratonkogo izmel'chenija (Improvement of technological indices of copper smelters slags processing on the basis of their slow cooling and ultrafine grinding) / S.V. Mamonov et al // Gornyj zhurnal. – 2018. – № 2. – P. 83-90. https://doi.org/10.21440/0536-1028-2018-2-83-90.Povyshenie tehnologicheskih pokazatelej pererabotki otval'nyh shlakov medeplavil'nogo proizvodstva na osnove ih medlennogo ohlazhdenija i ul'tratonkogo izmel'chenija (Improvement of technological indices of copper smelters slags processing on the basis of their slow cooling and ultrafine grinding) / S.V. Mamonov et al // Gornyj zhurnal. – 2018. – № 2. – P. 83-90. https://doi.org/10.21440/0536-1028-2018-2-83-90.Roy S. Flotation of copper sulphide from copper smelter slag using multiple collectors and their mixtures / S. Roy, A. Datta, S. Rehani // International Journal of Mineral Processing. – 2015. – Vol. 143. – P. 43-49. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2015.08.008.Roy S. Flotation of copper sulphide from copper smelter slag using multiple collectors and their mixtures / S. Roy, A. Datta, S. Rehani // International Journal of Mineral Processing. – 2015. – Vol. 143. – P. 43-49. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2015.08.008.Mamonov S. Increasing technology indexes of beneficiation of copper slag / S. Mamonov, V. Ashikhin // XXVIII Int. Mineral Processing Congress Proceedings. – 2016. – Paper ID 676.Mamonov S. Increasing technology indexes of beneficiation of copper slag / S. Mamonov, V. Ashikhin // XXVIII Int. Mineral Processing Congress Proceedings. – 2016. – Paper ID 676.Karimi N. Recovery of copper from slag of Khatoonabad flash smelting furnace by flotation method / N. Karimi, R. Vaghar, M.R.T. Mohammadi, A.S. Hashemi // Journal of the Institution of engineering (India): Ser. D. – 2013. – Vol. 94, Is. 1. – P. 43-50. https://doi.org/10.1007/s40033-013-0015-3.Karimi N. Recovery of copper from slag of Khatoonabad flash smelting furnace by flotation method / N. Karimi, R. Vaghar, M.R.T. Mohammadi, A.S. Hashemi // Journal of the Institution of engineering (India): Ser. D. – 2013. – Vol. 94, Is. 1. – P. 43-50. https://doi.org/10.1007/s40033-013-0015-3.Technology and mechanism research for crystal phase regulating flotation of copper-containing slag / H. Huang et al // XXVIII Int. Mineral Processing Congress Proceedings. – 2016. – Paper ID 853.Technology and mechanism research for crystal phase regulating flotation of copper-containing slag / H. Huang et al // XXVIII Int. Mineral Processing Congress Proceedings. – 2016. – Paper ID 853.Comparative analysis of pyrometallurgical processing methods for Udokan deposit’ sulphide copper concentrates / L.B. Tsymbulov et al // Proceedings of Copper. Santiago, Chile. – 2013. – Vol. 3. – P. 119-137.Comparative analysis of pyrometallurgical processing methods for Udokan deposit’ sulphide copper concentrates / L.B. Tsymbulov et al // Proceedings of Copper. Santiago, Chile. – 2013. – Vol. 3. – P. 119-137.Coursol P. Energy consumption in copper sulphide smelting. Proceedings of Copper / P. Coursol, P.J. Mackey, C.M. Diaz // Hamburg, Germany. – 2010. – Vol. 2. – P. 649-666.Coursol P. Energy consumption in copper sulphide smelting. Proceedings of Copper / P. Coursol, P.J. Mackey, C.M. Diaz // Hamburg, Germany. – 2010. – Vol. 2. – P. 649-666.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.