kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-2(14)-55kaz44-883Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)ТЕРМОХИМИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ ОТВАЛЬНЫХ МЕДНЫХ ХВОСТОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ БЕЛОЙ САЖИTHERMOCHEMICAL ENRICHMENT OF COPPER TAILINGS WITH OBTAINING WHITE SOOThttps://orcid.org/0000-0001-6205-6585КаримоваЛ. М.KarimovaL. M.

Люция Монировна Каримова – д.т.н., доцент, начальник лаборатории «Металлургия» 

100024, Республика Казахстан, г. Караганда, ул. Таттимбета, 5/2 

100000, Республика Казахстан, г. Караганда, ул. Московская, 4 

Lyutsiya Monirovna Karimova – d.t.s., Associate Professor, Head of the Metallurgy Laboratory

100024, Republic of Kazakhstan, Karaganda, str. Tattimbeta, 5/2 

100000, Republic of Kazakhstan, c. Karaganda, str. Moskovskaya, 4 

l.karimova@kazgidromed.kzhttps://orcid.org/0000-0003-2875-9433МакашеваГ. К.MakashevaG. K.

Гулдана Какимовна Макашева – докторант Satbayev University

100024, Республика Казахстан, г. Караганда, ул. Таттимбета, 5/2 

100000, Республика Казахстан, г. Караганда, ул. Московская, 4

Guldana Kakimovna Makasheva – doctoral student  

100024, Republic of Kazakhstan, Karaganda, str. Tattimbeta, 5/2 

100000, Republic of Kazakhstan, c. Karaganda, str. Moskovskaya, 4

g.makasheva@kazgidromed.kzhttps://orcid.org/0000-0003-4616-5436КайралаповЕ. Т.KayralapovYe. T.

Ерлан Токпаевич Кайралапов – к.т.н., ведущий научный сотрудник 

100024, Республика Казахстан, г. Караганда, ул. Таттимбета, 5/2 

100000, Республика Казахстан, г. Караганда, ул. Московская, 4

Yerlan Tokpaevich Kayralapov – Ph.D., leading researcher  

100024, Republic of Kazakhstan, Karaganda, str. Tattimbeta, 5/2 

100000, Republic of Kazakhstan, c. Karaganda, str. Moskovskaya, 4

kairalapov.e73@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5206-2620ХарченкоЕ. М.CharchenkoYe. M.

Елена Михайловна Харченко – к.т.н., доцент кафедры «Металлургия и материаловедение»

100024, Республика Казахстан, г. Караганда, ул. Таттимбета, 5/2 

101400, Республика Казахстан, г.Темиртау, проспект Республики, 30 

Yelena Mikhailovna Charchenko – Ph.D., Associate Professor of the Department of Metallurgy and Materials Science

100024, Republic of Kazakhstan, Karaganda, str. Tattimbeta, 5/2 

101400, Republic of Kazakhstan, Temirtau city, Respubliki avenue, 30 

harchenko271279@mail.ruТОО «Инновация»; ТОО "КазГидроМедь"КазахстанLLP «Innovation»; LLP «KazHydroMed» KazakhstanТОО «Инновация»; ТОО "КазГидроМедь"КазахстанLLP «Innovation»; LLP «KazHydroMed»KazakhstanТОО «Инновация»; Карагандинский индустриальный университетКазахстанLLP «Innovation»; Karaganda Industrial UniversityKazakhstan20242906202412(14)453461Copyright © Каримова Л.М., Макашева Г.К., Кайралапов Е.Т., Харченко Е.М., 20242024Каримова Л.М., Макашева Г.К., Кайралапов Е.Т., Харченко Е.М.Karimova L.M., Makasheva G.K., Kayralapov Y.T., Charchenko Y.M.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/883

В статье приведены результаты по термохимическому обогащению чернового концентрата отвальных медных хвостов с содержанием в % Cu – 4,40; SiO2 – 37,02; Al2O3 – 10,195. Термохимическими исследованиями установлено, что при спекании концентрата со щелочью образуется силикат и алюмосиликат натрия. В зависимости от температуры спекания в интервале 250-500 °С извлечение кремнезема в раствор увеличивается с 59,96% до 70,40%. После водного выщелачивания спека при условиях: Ж:Т = 3:1 температуре 60 °С; продолжительности 60 минут содержание меди в кеке увеличивается в среднем в 1,2 раза.

Для выделения из силикатного раствора белой сажи использовали в качестве нейтрализующего агента углекислый газ. Белую сажу получали путем двухступенчатой карбонизации силикатного раствора углекислым газом в рециркуляционной системе, с доведением pH до 9-10. Исследовали влияние продолжительности осаждения, температуры, концентрации силикатного раствора на удельную площадь поверхности (Sуд., м2/г) белой сажи.

Установлено, что при увеличении продолжительности карбонизации уменьшается удельная площадь поверхности, а при увеличении температуры раствора удельная площадь поверхности белой сажи уменьшается.

Установлено, что при температуре 25 °С, продолжительности процесса 50 мин и при конечном pH=9,7 ед. образуется белая сажа с удельной площадью поверхности 200 м2/г.

После удаления примесей оксида алюминия раствором серной кислоты при температуре 80 °С получена белая сажа, соответствующая марке БС-100.

The article presents the results of thermochemical enrichment of waste copper tailings. Studies on sintering the concentrate with alkali have established the formation of silicate and sodium aluminosilicate. The extraction of silicon into the solution, depending on the sintering temperature in the range of 250-500°C, increases from 59,96% to 70,40%. After water leaching of cake under the following conditions: L:S = 3:1 temperature 60°C; duration of 60 minutes, the copper content in the cake increases on average 1,2 times.To isolate white soot from a silicate solution, carbon dioxide was used as a neutralizing agent. White soot was obtained by two-stage carbonization of a silicate solution with carbon dioxide in a recirculation system, bringing the pH to 9-10. The influence of the duration of deposition, temperature, and concentration of the silicate solution on the specific surface area (Ssp., m2/g) of white soot was studied. It has been established that with increasing carbonization time and solution temperature, the specific surface area of white soot decreases. It was found that at a temperature of 25°C, a process duration of 50 minutes and a final pH = 9,7 units. white soot is formed with a specific surface area of 200 m2/g.After removing aluminum oxide impurities with a sulfuric acid solution at a temperature of 80°C, white soot corresponding to the BS-100 grade was obtained.

черновой медный концентратспеканиевыщелачиваниеизвлечениесиликатный растворбелая сажаcrude copper concentratesinteringleachingextractionsilicate solutionwhite sootРабота выполнена по грантовому проекту АР 19675340, финансируемому Комитетом науки Министерства образования и науки Республики Казахстан.ReferencesInvestigation into the Question of Complex Processing of Bauxites of the Srednetimanskoe Deposit / I.V. Loginova et al // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. – 2013. – V. 54. – P. 143-147.Investigation into the Question of Complex Processing of Bauxites of the Srednetimanskoe Deposit / I.V. Loginova et al // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. – 2013. – V. 54. – P. 143-147. (In English).Loginova I.V. Extraction of Rare-Earth Metals During the Systematic Processing of Diaspore Boehmite Bauxites / I.V. Loginova, A.A. Shoppert, L.I. Chaikin // Metallurgist. – 2016. – V. 60. – P. 198-203.Loginova I.V. Extraction of Rare-Earth Metals During the Systematic Processing of Diaspore Boehmite Bauxites / I.V. Loginova, A.A. Shoppert, L.I. Chaikin // Metallurgist. – 2016. – V. 60. – P. 198-203. (In English).Каршигина З.Б. Комплексная переработка кремнийсодержащих минеральных и техногенных образований с получением осажденного диоксида кремния и извлечением редкоземельных металлов. дисс….phD: защищена 22.12.2016 / Каршигина Зауре Байтасовна. – Алматы, 2016. – 147 с.Karshigina Z.B. Kompleksnaya pererabotka kremniisoderzhashchikh mineral'nykh I tekhnogennykh obrazovanii s polucheniem osazhdennogo dioksida kremniya i izvlecheniem redkozemel'nykh metallov. disS….phD: zashchishchena 22.12.2016 / Karshigina Zaure Baitasovna. – Almaty, 2016. – 147 s. (In Russian).Садыралиева У.Ж. Химическое обогащение нефелиновых сиенитов с получением концентрата редкоземельных элементов / У.Ж. Садыргалиева // Известия ВУЗов Кыргызстана. – 2015. – № 2. – C. 45-47.Sadyralieva U.ZH. Khimicheskoe obogashchenie nefelinovykh sienitov s polucheniem kontsentrata redkozemel'nykh ehlementov / U.ZH. Sadyrgalieva // Izvestiya VUZov Kyrgyzstana. – 2015. – № 2. – C. 45-47. (In Russian).Извлечение кремния из шлаков фосфорного производства растворами карбоната натрия / Е.Г. Бочевская и др. // Комплексное использование минерального сырья. – 2006. – № 3. – С. 29-34.Izvlechenie kremniya iz shlakov fosfornogo proizvodstva rastvorami karbonata natriya / E.G. Bochevskaya i dr. // Kompleksnoe ispol'zovanie mineral'nogo syr'ya. – 2006. – № 3. – S. 29-34. (In Russian).Возможность использования отходов химических и металлургических предприятий Казахстана для получения осажденного диоксида кремния / З.С. Абишева и др. // Комплексное использование минерального сырья. – 2006 – № 2 – С. 70-75.Vozmozhnost' ispol'zovaniya otkhodov khimicheskikh i metallurgicheskikh predpriyatii Kazakhstana dlya polucheniya osazhdennogo dioksida kremniya / Z.S. Abisheva i dr. // Kompleksnoe ispol'zovanie mineral'nogo syr'ya. – 2006 – № 2 – S. 70-75. (In Russian).Alkali fusion-leaching method for comprehensive processing of fly ash / A.А. Shoppert et al // Technogen Conference Proceedings, KnE Materials Science. – 2017. – № 1. – Р. 89-96.Alkali fusion-leaching method for comprehensive processing of fly ash / A.A. Shoppert et al // Technogen Conference Proceedings, KnE Materials Science. – 2017. – № 1. – R. 89-96. (In English).Shoppert A.A. Novel Method for Comprehensive Processing of Low-Grade Copper Concentrate / A.A. Shoppert, L.M. Karimova, D.V. Zakharyan // Materials Engineering and Technologies for Production and Processing IV, Solid State Phenomena. – 2018. – V. 284. – Р. 856-862.Shoppert A.A. Novel Method for Comprehensive Processing of Low-Grade Copper Concentrate / A.A. Shoppert, L.M. Karimova, D.V. Zakharyan // Materials Engineering and Technologies for Production and Processing IV, Solid State Phenomena. – 2018. – V. 284. – R. 856-862. (In English).А.с. 345763 СССР, МПК C01B 33/12(2006.01) C09C 1/30(2006.01). Способ получения белой сажи / А.И. Илясов, Е.П. Попляков, В.Ф. Соболев; заявл. 29.04.70; опубл. 30.01.78. Бюл. № 4. – 2 с.A.s. 345763 SSSR, MPK C01B 33/12(2006.01) C09C 1/30(2006.01). Sposob polucheniya beloi sazhi / A.I. Ilyasov, E.P. Poplyakov, V.F. Sobolev; zayavl. 29.04.70; opubl. 30.01.78. Byul. № 4. – 2s. (In Russian).Осаждение аморфного диоксида кремния из силикатных растворов, полученных после переработки минеральной высококремнистой руды / Е.Г. Бочевская и др. // Вестник науки и образования. – 2017. – № 12(36), Т.1. – С.18-23.Osazhdenie amorfnogo dioksida kremniya iz silikatnykh rastvorov, poluchennykh posle pererabotki mineral'noi vysokokremnistoi rudy / E.G. Bochevskaya i dr. // Vestnik nauki I obrazovaniya. – 2017. – № 12(36), T.1. – S. 18-23. (In Russian).Пат. 24434 РК, С 01 В 33/18. Способ получения белой сажи из силикатно-кальциевых шлаков фосфорного производства / Абишева З.С., Бочевская Е.Г., Каршигина З.Б., Загородняя А.Н., Франгулиди Л.Х., Шарипова А.С.; заявитель и патентообладатель АО «ЦНЗМО». – № 2008/0542.1; заявл. 08.05.08. опубл. 15.08.2011, Бюл. № 8.Pat. 24434 RK, S 01 V 33/18. Sposob polucheniya beloi sazhi iz silikatno-kal'tsievykh shlakov fosfornogo proizvodstva / Abisheva Z.S., Bochevskaya E.G., Karshigina Z.B., Zagorodnyaya A.N., Frangulidi L.KH., Sharipova A.S.; zayavitel' i patentoobladatel' AO «TSNZMO». – № 2008/0542.1; zayavl. 08.05.08. opubl. 15.08.2011, Byul. № 8. (In Russian).Technology of phosphorus slag processing for preparation of precipitated silica. Z.S. Abisheva et al // J. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, July, 2013 – V. 47, № 4. – Р. 428-434.Technology of phosphorus slag processing for preparation of precipitated silica. Z.S. Abisheva et al // J. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, July, 2013 – V. 47, № 4. – R. 428-434. (In English).Извлечение редкоземельных металлов из шлаков фосфорного роизводства и получение силикатного раствора / З.Б. Каршигина и др. // Комплексное использование минерального сырья. – 2016. – № 2. – С. 18-25.Izvlechenie redkozemel'nykh metallov iz shlakov fosfornogo roizvodstva i poluchenie silikatnogo rastvora / Z.B. Karshigina i dr. // Kompleksnoe ispol'zovanie mineral'nogo syr'ya. – 2016. – № 2. – S. 18-25. (In Russian).Recovery of rare earth metals and precipitated silicon dioxide from phosphorus slag / Z. Karshigina et al // J. Minerals Engineering. – 2015. – V. 77. – Р. 159-166.Recovery of rare earth metals and precipitated silicon dioxide from phosphorus slag / Z. Karshigina et al // J. Minerals Engineering. – 2015. – V. 77. – R. 159-166. In English).Бочевская Е.Г. Осаждение аморфного диоксида кремния из силикатных растворов, полученных после переработки минеральной высококремнистой руды / Е.Г. Бочевская, З. Каршигина, Э. Саргелова // Вестник науки и образования. – 2017. – № 12(36). – С. 18-23.Bochevskaya E.G. Osazhdenie amorfnogo dioksida kremniya iz silikatnykh rastvorov, poluchennykh posle pererabotki mineral'noi vysokokremnistoi rudy / E.G. Bochevskaya, Z. Karshigina, EH. Sargelova // Vestnik nauki i obrazovaniya. – 2017. – № 12(36). – S. 18-23. (In Russian).Кутищева Е.С. Способы получения высокодисперсного диоксида кремния / Е.С. Кутищева, И.О. Усольцева, Ю.В. Передерин // Ползуновский вестник. – 2021. – № 2. – С. 188-193. DOI: https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2021.02.026.Kutishcheva E.S. Sposoby polucheniya vysokodispersnogo dioksida kremniya / E.S. Kutishcheva, I.O. Usol'tseva, YU.V. Perederin // Polzunovskii vestnik. – 2021. – № 2. – S. 188-193. DOI: https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2021.02.026. (In Russian).Панина О.Д. Исследование влияния различных факторов на величину удельной поверхности диоксида кремния / О.Д. Панина, Ю.В. Передерин, И.О. Усольцева // VI Всероссийская конференция «Химия и химическая технология: достижения и перспективы», Из-во: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева. – 2022. – С. 116-118.Panina O.D. Issledovanie vliyaniya razlichnykh faktorov na velichinu udel'noi poverkhnosti dioksida kremniya / O.D. Panina, YU.V. Perederin, I.O. Usol'tseva // VI Vserossiiskaya konferentsiya «Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya: dostizheniya i perspektivY», Iz-vo: Kuzbasskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet imeni T.F. Gorbacheva. – 2022. – S. 116-118. (In Russian).Пат. 2740995 Российская Федерация, МПК 51 C01B 33/18, C01B 33/193. Способ получения микрокремнезема из природного диатомита осаждением раствора азотной кислоты / Селяев В.П., Куприяшкина Л.И., Седова А.А., Карандашов Д.Л., Муханов М.А.; патентообладатель ФГБОУВО «Национальный исследовательский Мордовский гос. унив-т им. Н.П. Огарёва». – № 2020116983; заявл. 22.05.2020; опубл. 22.01.2021. Бюл. № 3.Pat. 2740995 Rossiiskaya Federatsiya, MPK 51 C01B 33/18, C01B 33/193. Sposob polucheniya mikrokremnezema iz prirodnogo diatomita osazhdeniem rastvora azotnoi kisloty / Selyaev V.P., Kupriyashkina L.I., Sedova A.A., Karandashov D.L., Mukhanov M.A.; patentoobladatel' FGBOUVO «Natsional'nyi issledovatel'skii Mordovskii gos. univ-t im. N.P. OgarevA». – № 2020116983; zayavl. 22.05.2020; opubl. 22.01.2021. Byul. № 3. (In Russian).Пат. 2023664 Российская Федерация, МПК С01В 33/18. Способ получения осажденного кремнеземного наполнителя / Деревянко В.В., Соболев В.Ф., Попляков Е.П., Зверев Ю.Н., Балабанов В.М.; патентообладатель Соболев Валентин Федорович. № 5019457/26; заявл. 23.09.1991; опубл. 30.11.1994. Бюл. № 24.Pat. 2023664 Rossiiskaya Federatsiya, MPK S01V 33/18. Sposob polucheniya osazhdennogo kremnezemnogo napolnitelya / Derevyanko V.V., Sobolev V.F., Poplyakov E.P., Zverev YU.N., Balabanov V.M.; patentoobladatel' Sobolev Valentin Fedorovich. № 5019457/26; zayavl. 23.09.1991; opubl. 30.11.1994. Byul. № 24. (In Russian).Пат. 2625114 Российская Федерация, МПК С 01 В 33/18. Способ получения тонкодисперсного аморфного микрокремнезема золь-гель методом / Селяев В.П., Седова А.А., Куприяшкина Л.И., Осипов А.К., Селяев П.В.; патентообладатель ФГБОУВО «Национальный исследовательский Мордовский гос. унив-т им. Н.П. Огарёва». №2016115956; заявл. 22.04.2016; опубл. 11.07.17. Бюл. № 20.Pat. 2625114 Rossiiskaya Federatsiya, MPK S 01 V 33/18. Sposob polucheniya tonkodispersnogo amorfnogo mikrokremnezema zol'-gel' metodom / Selyaev V.P., Sedova A.A., Kupriyashkina L.I., Osipov A.K., Selyaev P.V.; patentoobladatel' FGBOUVO «Natsional'nyi issledovatel'skii Mordovskii gos. univ-t im. N.P. OgarevA». № 2016115956; zayavl. 22.04.2016; opubl. 11.07.17. Byul. № 20. (In Russian).Пат. 2156734 Российская Федерация, МПК С 01 В 33/18 Способ получения белой сажи / Дружбин Г.А., Карапира Н.И., Кузнецов И.О., Чудновцев В.И.; патентообладатель Кузнецов Игорь Олегович. № 2000107665/12; заявл. 30.03.2000 г.; опубл. 27.09.2000. Бюл. № 27.Pat. 2156734 Rossiiskaya Federatsiya, MPK S 01 V 33/18 Sposob polucheniya beloi sazhi / Druzhbin G.A., Karapira N.I., Kuznetsov I.O., Chudnovtsev V.I.; patentoobladatel' Kuznetsov Igor' Olegovich. № 2000107665/12; zayavl. 30.03.2000 g.; opubl. 27.09.2000. Byul. № 27. (In Russian).Нажарова Л.Н. Получение микрочастиц «белой сажи» из кислых золей / Л.Н. Нажарова, Д.И. Галимбекова // Вестник казанского технологического университета. – 2010. – № 8. – С. 284-287.Nazharova L.N. Poluchenie mikrochastits «beloi sazhI» iz kislykh zolei / L.N. Nazharova, D.I. Galimbekova // Vestnik kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. – 2010. – № 8. – S. 284-287.ГОСТ 18307-78. Сажа белая. Технические условия. – М.: Изд-во стандартов, 1978. – 19 с.GOST 18307-78. Sazha belaya. Tekhnicheskie usloviya. – M.: Izd-vo standartov, 1978. – 19 s. (In Russian).

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