kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ2788-7995-2026-2(22)-72kaz44-2934Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯПЕРЕРАБОТКА ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА МЕТОДОМ БИОВЫЩЕЛАЧИВАНИЯPROCESSING OF TECHNOGENIC WASTE FROM THE MINING AND METALLURGICAL COMPLEX BY BIOLEACHINGhttps://orcid.org/0000-0003-4498-8439АжигуловаР. Н.AzhigulovaR. N.

Рыскуль Ниниловна Ажигулова – к.х.н., старший преподаватель кафедры физической химии, катализа и нефтехимии,

050040, Алматы, пр. Аль-Фараби, 71;

г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 172

Ryskul Azhigulova – PhD, Senior Lecturer at the Department of Physical Chemistry, Catalysis and Petrochemistry, 

Almaty, Bogenbai Batyr St., 172;

050040, Almaty, Al-Farabi, 71 

azhigulova.ryskul@kaznu.kzhttps://orcid.org/0000-0003-2209-1209МусабаеваБ. Х.MusabayevaB. Kh.

Бинур Хабасовна Мусабаева – к.х.н., профессор, 

г. Астана, проспект Кабанбай батыра, 8

Binur Mussabayeva – PhD, Professor, 

Astana, Kabanbai Batyr, 8

mussabayevabinur@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3012-0145ЖусуповаА. К.ZhusupovaA. K.

Айсулу Каиргельдиновна Жусупова – х.ғ.к., физикалық химия, катализ және мұнайхимия кафедрасының қауымдастырылған профессоры,

г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 172;

050040, Алматы, пр. Аль-Фараби, 71 

Aisulu Zhussupova – PhD, Associate Professor at the Department of Physical Chemistry, Catalysis and Petrochemistry, 

Almaty, Bogenbai Batyr St., 172;

050040, Almaty, Al-Farabi, 71 

Zh.aisulu@mail.ruТемироваА.TemirovaA.

Айман Темирова – PhD, Жану проблемалары институты жетекші ғылыми қызметкері,

г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 172

Aiman Temirova – PhD, Leading Researcher at Institute of Combustion Problems,

Almaty, Bogenbai Batyr St., 172

aika179@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1489-9603АбылайханА.AbylaikhanA.

Акерке Абылайхан – к.х.н., ведущий научный сотрудник научно-исследовательского института новых химических технологий и материалов,

г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 172;

050040, Алматы, пр. Аль-Фараби, 71 

Akerke Abylaykhan – PhD, Leading Researcher at Scientific Research Institute for New Chemical Technologies and Materials,

Almaty, Bogenbai Batyr St., 172;

050040, Almaty, Al-Farabi, 71 

akerkeabylaikhan2@gmail.comИнститут проблем горения; Казахский национальный университет имени аль-ФарабиКазахстанInstitute of Combustion Problems; Al-Farabi Kazakh National UniversityKazakhstanМеждународный университет АстанаКазахстанAstana International UniversityKazakhstanИнститут проблем горенияКазахстанInstitute of Combustion ProblemsKazakhstan20262907202602(22)704715Copyright © Ажигулова Р.Н., Мусабаева Б.Х., Жусупова А.К., Темирова А., Абылайхан А., 20262026Ажигулова Р.Н., Мусабаева Б.Х., Жусупова А.К., Темирова А., Абылайхан А.Azhigulova R.N., Musabayeva B.K., Zhusupova A.K., Temirova A., Abylaikhan 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/2934

В работе рассмотрены техногенные отходы горно-металлургического комплекса Республики Казахстан как перспективный вторичный источник цветных и редких металлов. Объектом исследования являлись хвосты обогащения медных руд Балхашской обогатительной фабрики (ОФ), характеризующиеся силикатной матрицей (Si ≈ 36 %) и наличием остаточных количеств Cu (≈0,32 %) и Zn (≈0,77 %). Проведён комплексный анализ их химического, гранулометрического и физико-химического состава с использованием метода ICP-OES. Изучены процессы подготовки сырья, дробление, измельчение и классификацию, а также выполнена оптимизация режимов измельчения. Показано, что уменьшение размера частиц до < 40 мкм является критическим фактором повышения эффективности выщелачивания. Предложена интегрированная технология переработки, включающая микрофлюидное разделение и биовыщелачивание. Установлено, что микрофлюидное разделение обеспечивает селективное концентрирование меди до 0,52-0,58 % в целевой фракции при извлечении 70-75 %. Биовыщелачивание при оптимальных условиях (pH 1,8-1,9; T ≈ 31-32 °C) обеспечивает извлечение Cu до 60-63 %, Zn – до 55-58 %. Полученные результаты подтверждают перспективность применения процесса биовыщелачивание для комплексной переработки техногенных отходов и снижения их экологической нагрузки.

The study considers technogenic waste from the mining and metallurgical complex of the Republic of Kazakhstan as a promising secondary source of non-ferrous and rare metals. The object of investigation was copper ore tailings from the Balkhash Concentration Plant, characterized by a silicate matrix (Si ≈ 36%) and the presence of residual amounts of Cu (≈0.32%) and Zn (≈0.77%). A comprehensive analysis of their chemical, granulometric, and physicochemical composition was carried out using the ICP-OES method. The processes of raw material preparation, including crushing, grinding, and classification, were studied, and the grinding conditions were optimized. It was shown that reducing the particle size to < 40 µm is a critical factor for enhancing leaching efficiency. An integrated processing technology combining microfluidic separation and bioleaching is proposed. It was established that microfluidic separation provides selective concentration of copper up to 0.52-0.58% in the target fraction with a recovery of 70-75%. Bioleaching under optimal conditions (pH 1.8-1.9; T ≈ 31-32 °C) ensures copper recovery up to 60-63% and zinc recovery up to 55-58%. The obtained results confirm the potential of bioleaching for the integrated processing of technogenic waste and the reduction of its environmental impact.

техногенные отходыбиовыщелачиваниеизмельчениемикрофлюидное разделениеметаллыtechnogenic wastebioleachinggrindingmicrofluidic separationmetalsReferencesLottermoser B.G. Mine Wastes: Characterization, Treatment and Environmental Impacts / B.G. Lottermoser // Springer, Berlin. – 2010. https://doi.org/10.1007/978-3-642-12419-8Lottermoser B.G. Mine Wastes: Characterization, Treatment and Environmental Impacts / B.G. Lottermoser // Springer, Berlin. – 2010. https://doi.org/10.1007/978-3-642-12419-8A review of circular economy strategies for mine tailings / K. Paivi et al // Cleaner Engineering and Technology. – 2022. – № 8. – Р. 100499. https://doi.org/10.1016/j.clet.2022.100499.A review of circular economy strategies for mine tailings / K. Paivi et al // Cleaner Engineering and Technology. – 2022. – № 8. – Р. 100499. https://doi.org/10.1016/j.clet.2022.100499.Cacciuttolo C. Socio-Environmental Risks Linked with Mine Tailings Chemical Composition: Promoting Responsible and Safe Mine Tailings Management Considering Copper and Gold Mining Experiences from Chile and Peru / C. Cacciuttolo, D. Cano, M. Custodio // Toxics. – 2023. – № 11(5). – Р. 462. https://doi.org/10.3390/toxics11050462.Cacciuttolo C. Socio-Environmental Risks Linked with Mine Tailings Chemical Composition: Promoting Responsible and Safe Mine Tailings Management Considering Copper and Gold Mining Experiences from Chile and Peru / C. Cacciuttolo, D. Cano, M. Custodio // Toxics. – 2023. – № 11(5). – Р. 462. https://doi.org/10.3390/toxics11050462.Peeyush P. A scientometrics study of advancing sustainable metal recovery from e-waste: processes, challenges, and future directions / P. Peeyush, K. Sushil, Meher Wan // RSC Sustainability. – 2025. – № 3. – Р. 2434-2454. https://doi.org/10.1039/d5su00049a.Peeyush P. A scientometrics study of advancing sustainable metal recovery from e-waste: processes, challenges, and future directions / P. Peeyush, K. Sushil, Meher Wan // RSC Sustainability. – 2025. – № 3. – Р. 2434-2454. https://doi.org/10.1039/d5su00049a.Unveiling the Bioleaching Versatility of Acidithiobacillus ferrooxidans / L. Tonietti et al // Microorganisms. – 2024. – № 12(12). – Р. 2407. https://doi.org/10.3390/microorganisms12122407.Unveiling the Bioleaching Versatility of Acidithiobacillus ferrooxidans / L. Tonietti et al // Microorganisms. – 2024. – № 12(12). – Р. 2407. https://doi.org/10.3390/microorganisms12122407.Johnson D.B. Biomining-biotechnologies for extracting and recovering metals from ores and waste materials / D.B. Johnson // Current Opinion in Biotechnology. – 2014. – P. 24-31. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2014.04.008.Johnson D.B. Biomining-biotechnologies for extracting and recovering metals from ores and waste materials / D.B. Johnson // Current Opinion in Biotechnology. – 2014. – P. 24-31. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2014.04.008.Current scenario of chalcopyrite bioleaching: A review on the recent advances to its heap-leach technology / S. Panda et al // Bioresource Technology Reports. – 2015. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.08.064.Current scenario of chalcopyrite bioleaching: A review on the recent advances to its heap-leach technology / S. Panda et al // Bioresource Technology Reports. – 2015. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.08.064.Bioleaching Modeling – A Review / M. Saldaña et al // Materials. – 2023. – № 16. – Р. 3812. https://doi.org/10.3390/ma16103812.Bioleaching Modeling – A Review / M. Saldaña et al // Materials. – 2023. – № 16. – Р. 3812. https://doi.org/10.3390/ma16103812.Recovery of Secondary Metals and Concrete Modification from Recycled PC Electronic Waste / N. Kulenova et al // Recycling. – 2026. – № 11. – Р. 39. https://doi.org/10.3390/recycling11020039.Recovery of Secondary Metals and Concrete Modification from Recycled PC Electronic Waste / N. Kulenova et al // Recycling. – 2026. – № 11. – Р. 39. https://doi.org/10.3390/recycling11020039.Environmental Impact Variability of Copper Tailing Dumps in Fushe Arrez (Northern Albania): The Role of Pyrite Separation during Flotation / G. Grieco et al // Sustainability. – 2021. – № 13. – Р. 9643. https://doi.org/10.3390/su13179643.Environmental Impact Variability of Copper Tailing Dumps in Fushe Arrez (Northern Albania): The Role of Pyrite Separation during Flotation / G. Grieco et al // Sustainability. – 2021. – № 13. – Р. 9643. https://doi.org/10.3390/su13179643.Gümüşsoy A. Economic potential and environmental impact of metal recovery from copper slag flotation tailings / A. Gümüşsoy, M. Başyı̇ğı̇t, E.U. Kart // Resources Policy. – 2023. – Т. 80. – Р. 103232. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2022.103232.Gümüşsoy A. Economic potential and environmental impact of metal recovery from copper slag flotation tailings / A. Gümüşsoy, M. Başyı̇ğı̇t, E.U. Kart // Resources Policy. – 2023. – Т. 80. – Р. 103232. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2022.103232.The Challenges and Prospects of Recovering Fine Copper Sulfides from Tailings Using Different Flotation Techniques: A Review / M. Bilal et al // Minerals. – 2022. – № 12. – Р. 586. https://doi.org/10.3390/min12050586.The Challenges and Prospects of Recovering Fine Copper Sulfides from Tailings Using Different Flotation Techniques: A Review / M. Bilal et al // Minerals. – 2022. – № 12. – Р. 586. https://doi.org/10.3390/min12050586.Song W. Mine-on-a-chip: megascale opportunities for microfluidics in critical materials and minerals recovery / W. Song // Lab on a Chip. – 2025. – Т. 25, № 18. – Р. 4461-4472. https://doi.org/10.1039/D5LC00387C.Song W. Mine-on-a-chip: megascale opportunities for microfluidics in critical materials and minerals recovery / W. Song // Lab on a Chip. – 2025. – Т. 25, № 18. – Р. 4461-4472. https://doi.org/10.1039/D5LC00387C.Critical elements: opportunities for microfluidic processing and potential for ESG-powered mining investments / T.N.Q. Le et al // Green Chemistry. – 2022. – Т. 24, № 23. – P. 8879-8898. https://doi.org/10.1039/D2GC02214A.Critical elements: opportunities for microfluidic processing and potential for ESG-powered mining investments / T.N.Q. Le et al // Green Chemistry. – 2022. – Т. 24, № 23. – P. 8879-8898. https://doi.org/10.1039/D2GC02214A.Size-based separation of fine mineral particles using inertial microfluidics: A case of jarosite and anglesite / X. Liu et al // Chemical Engineering Journal. – 2024. – Т. 500. – P. 157509. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.157509.Size-based separation of fine mineral particles using inertial microfluidics: A case of jarosite and anglesite / X. Liu et al // Chemical Engineering Journal. – 2024. – Т. 500. – P. 157509. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.157509.Production of high purity silica by microfluidic-inclusion fracture using microwave pre-treatment / A.J. Buttress et al // Minerals Engineering. – 2019. – Т. 131. – P. 407-419. https://ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/2019MiEng.131..407B/doi:10.1016/j.mineng.2018.11.0 25.Production of high purity silica by microfluidic-inclusion fracture using microwave pre-treatment / A.J. Buttress et al // Minerals Engineering. – 2019. – Т. 131. – P. 407-419. https://ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/2019MiEng.131..407B/doi:10.1016/j.mineng.2018.11.0 25.

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