Малогабаритная реакторная система непрерывного действия для проведения извлечения никеля, кобальта и железа из лежалых хвостов

А.Т. Хабиев; С.  Дилибал; А.Н.  Мусулманбекова; М.О. Канапия; Е.С. Меркибаев

doi:10.51301/ejsu.2026.i1.01

Авторы

А.Т. Хабиев Ө.А. Жолдасбеков атындағы Механика және машинатану институты, Қазақстан
С. Дилибал Ыстамбұл Гедик университеті, Түркия
А.Н. Мусулманбекова Ө.А. Жолдасбеков атындағы Механика және машинатану институты, Қазақстан
М.О. Канапия Ө.А. Жолдасбеков атындағы Механика және машинатану институты, Қазақстан
Е.С. Меркибаев Халықаралық білім беру корпорациясы, Қазақстан

##plugins.pubIds.doi.readerDisplayName##:

https://doi.org/10.51301/ejsu.2026.i1.01

Ключевые слова:

үздіксіз реактор; қоспалар өндірісі; никель; кобальт; темір; сілтілеу; ескірген қалдықтар; гидрометаллургия

Аннотация

Тау-кен жұмыстарынан ескірген қалдықтардың жинақталуының артуы экологиялық тәуекелдерді де, бағалы металдарды қалпына келтіру мүмкіндіктерін де тудырады. Бұл зерттеу Соколов-Сарыбай Тау-Кен Байыту комбинатының (Қазақстан) ескірген пирит қалдықтарынан никель, кобальт және темір өндіруге арналған шағын көлемді үздіксіз реакторлық жүйені әзірлеуге, қоспаларды өндіруге және тәжірибелік тексеруге бағытталған. Реактор жүйесі жылдам прототиптеуге, модульдік құрастыруға, химиялық төзімділікке және үнемді өндіріске мүмкіндік беретін PET-G полимерімен қоспа өндірісін (3d басып шығару) пайдалана отырып жасалған. Жүйе үздіксіз ағын жағдайында жұмыс істейтін бірізді қосылған үш реактордан тұрады. Реагенттер мен суспензияларды беру перистальтикалық сорғылардың көмегімен жүзеге асырылды, ал біртекті араластыру сатылы қозғалтқышпен басқарылатын механикалық араластырғышпен қамтамасыз етілді. Температура 20-120°C аралығында тұрақты жұмыс Істеуге Мүмкіндік Беретін интеграцияланған жылу алмасу арналары Арқылы жылу тасымалдағыш сұйықтықты айналдыру Арқылы бақыланды. Шаймалау алдында ескірген қалдықтар бір сағат ішінде 650-700°C температурада сұйық төсек пешінде тотықтырғыш қуыруға ұшырады, бұл сульфидтердің оксидтерге ыдырауын жеңілдетті. Кейінгі шаймалау тәжірибелері күкірт қышқылының концентрациясы 25-175 г/дм³, әр түрлі тұру уақыты және бақыланатын жылу жағдайлары бойынша жүргізілді. Оңтайлы параметрлер 100 г/дм³ H₂SO₄, 100°C және 120 минут ретінде белгіленді, нәтижесінде Ni үшін 93.01% және Со үшін 91.49% қалпына келтірілді, Орташа Fe еруі 64.4% болды.%. Нәтижелер жобаланған үздіксіз реактор жүйесі қайталанатын гидрометаллургиялық өнімділікті, процесті тұрақты басқаруды және масштабталатын әлеуетті қамтамасыз ететінін растайды. Бұл тәсіл төмен сұрыпты және экологиялық тұрғыдан күрделі шикізатты өңдеуде үздіксіз ағынды химия мен қоспаларды өндірудің біріктірілген артықшылықтарын көрсетеді.

Библиографические ссылки

Oraby, E., Deng, Z., Li, H. & Eksteen, J. (2023). Selective extraction of nickel and cobalt from disseminated sulfide flotation cleaner tailings using alkaline glycine–ammonia leaching solutions. Minerals Engineering, 204, 108418. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2023.108418

Lou, Y., Tang, X., Liu, C. & Zhang, W. (2023). Optimizing the Leaching Parameters and Studying the Kinetics of Nickel and Cobalt Recovery from Xinjiang Nickel–Cobalt Slag. JOM, 75, 381-391. https://doi.org/10.1007/s11837-022-05530-7

Khasanov, M.S., Sadykhov, G.B., Anisonyan, K.G., Zablot-skaya, Y.V. & Olyunina, T.V. (2022). Effect of the Temper-ature of Reduction Roasting of Ferriferous Oxidized Nickel Ores on the Nickel and Cobalt Recovery during Hydrometal-lurgical Processing of a Cinder. Russian Metallurgy (Metal-ly), 7, 714-718. https://doi.org/10.1134/S0036029522070059

Urtnasan, E., Kumar, A., & Wang, J.P. (2024). Correlation between Thermodynamic Studies and Experimental Process for Roasting Cobalt-Bearing Pyrite. Metals, 14(7), 777. https://doi.org/10.3390/met14070777

Huang, F., Liao, Y., Zhou, J., Wang, Y. & Li, H. (2015). Selective recovery of valuable metals from nickel converter slag at elevated temperature with sulfuric acid solution. Sep-aration and Purification Technology, 156, 572-581. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2015.10.051

Kitson, P.J., Rosnes, M. H., Sans, V., Dragone, V. & Cronin, L. (2012). Configurable 3D-printed millifluidic and micro-fluidic ‘lab on a chip’ reactionware devices. Lab on a Chip, 12(18), 3267–3271. https://doi.org/10.1039/C2LC40761B

Nielsen, A.V., Beauchamp, M.J., Nordin, G.P. & Woolley, A.T. (2020). 3D printed microfluidics. Annual Review of An-alytical Chemistry, 13(1), 45-65. https://doi.org/10.1146/annurev-anchem-091619-102649

Khabiyev, A., Dilibal, S., Mussulmanbekova, A., Kanapiya, M. & Kerimkulov, D. (2024). Additively Manufactured Con-tinuous Processing Reactor System for Producing Liquid-Based Pharmaceutical Substances. Applied Sciences, 14(16), 6853. https://doi.org/10.3390/app14166853.

Kumar, A. (2019). Classification of challenges in 3D printing for combined electrochemical and microfluidic applications: a review. Rapid Prototyping Journal, 25(7), 1328-1346. https://doi.org/10.1108/RPJ-05-2018-0115

Liravi, F. & Toyserkani, E. (2018). Additive manufacturing of polymer–ceramic composites for chemical reactor appli-cations. Journal of Materials Processing Technology, 252, 624-630. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.10.038

Lignos, I., Ow, H., Lopez, J.P., McCollum, D.A., Zhang, H., Imbrogno, J., & Jensen, K.F. (2020). Continuous multistage synthesis and functionalization of sub-100 nm silica nano-particles in 3D-printed continuous stirred-tank reactor cas-cades. ACS applied materials & interfaces, 12(5), 6699-6706. https://doi.org/10.1021/acsami.9b20605

Maier, M. C., Valotta, A., Hiebler, K., Soritz, S., Gavric, K., Grabner, B. & Gruber-Woelfler, H. (2020). 3D printed reac-tors for synthesis of active pharmaceutical ingredients in continuous flow. Organic Process Research & Development, 24(10), 2197-2207. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00228