Thermodynamic justification of chloride sublimation of nonferrous metals from chalcopyrite-magnetite ore Irisu in the presence  of calcium chloride

М.А. Тулеев; В.М.  Шевко; Д.К.  Айткулов; Ю.П.  Удалов

doi:10.51301/ejsu.2026.i3.02

Авторы

М.А. Тулеев М. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан университеті, Қазақстан
В.М. Шевко М.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан университеті, Қазақстан
Д.К. Айткулов Қазақстан Республикасының минералдық шикізатты кешенді өңдеу жөніндегі ұлттық орталығы, Қазақстан
Ю.П. Удалов Санкт-Петербург мемлекеттік технологиялық институты, Ресей

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

https://doi.org/10.51301/ejsu.2026.i3.02

Ключевые слова:

халькопирит-магнетит кені, кальций хлориді, термодинамикалық модельдеу, температура, қысым, хлоридті айдау, мыс, қорғасын, мырыш, кобальт, күміс, күкірт

Аннотация

Ирису кен орнындағы халькопирит-магнетит кенінің құрамында түсті металдардың, әсіресе мыстың болуы бұл кенді металлургиялық өндірісте тікелей пайдалануға мүмкіндік бермейді. Сондықтан кенді қолданар алдында одан металдарды алдын ала бөліп алу қажет. Мақалада Ирису кенінен түсті металдарды хлоридті айдау арқылы күйдіру әдісімен бөліп алу бойынша жүргізілген зерттеулердің нәтижелері келтірілген. Зерттеулер компьютерлік термодинамикалық модельдеу әдісімен, Гиббс энергиясының минимум принципіне негізделген HSC-10 бағдарламалық кешенін қолдану арқылы жүргізілді. Хлорлаушы реагент ретінде кальций хлориді пайдаланылды. Температура мен қысымның түсті металдардың хлоридті айдалуына, сондай-ақ темір мен күкірттің мінез-құлқына әсері анықталды. Ирису кені кальций хлоридімен әрекеттескенде келесі газ тәрізді хлоридтердің түзілетіні анықталды: AgCl_(г), CoCl_2(г), Cu₂Cl_2(г), Cu₃Cl_3(г), Cu₄Cl_4(г), CuCl_(г), FeCl_2(г), PbCl_(г), PbCl_2(г), ZnCl_2(г). Қысымды 0.1-ден 0.001 барға дейін төмендету мыстың толық хлоридті айдалу температурасын 683°С-қа, мырыштікін 597°С-қа, қорғасындікін 593°С-қа, ал күміс пен кобальттікін 700°С-қа дейін төмендететіні анықталды. 700°С температурада темірдің хлоридті айдалу дәрежесі небәрі 0.24% құрайды. Күйдіріндіде темір негізінен Fe₃O₄ және аз мөлшерде Fe₂O₃ мен FeO түрінде кездеседі. Бұл жағдайларда күкірттің басым бөлігі іс жүзінде толық (99.99%) SO₂ түрінде газ фазасына өтеді. 700°С температура және 0.001 бар қысымда түзілген хлоридті айдамалар құрамында 33.94% мыс, 11.57% қорғасын, 5.98% мырыш, 2.88% кобальт, 0.2673% күміс және 5.49% темір бар. Бұл полиметалл концентратында кенмен салыстырғанда мыс, мырыш және күміс мөлшері 44.6 есе, қорғасын 44.5 есе, кобальт 45.3 есе артқаны анықталды.

Библиографические ссылки

Alshanov, R.A. (2004). Kazakhstan in the global mineral resource market: problems and solutions: an analytical review. Almaty.

Mining Sector Diagnostic Report – Kazakhstan. (2023). World Bank Group. Received from: http://documents.worldbank.org/

curated/en/099081823001539573

Korobkin, V., Nygmanova, A., Tulemissova, Z., & Chaklikov, A. (2025). Geological and Mineralogical Analysis of Zhuantobe Skarns in Central Kazakhstan Considering the Influence of Textural Features on Iron Ore Quality. Applied Sciences, 15(17), 9816. https://doi.org/10.3390/app15179816

Krikunova, L.M., Titova, A.P., & Ushakov, V.N. (2006). Geological and genetic types of iron deposits in Uzbekistan. Problems of Ore Deposits and Improving the Efficiency of Geological Exploration. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference. Tashkent: Institute of Mineral Resources.

Abdrahmanov, K.A., & Sharapatov, A. (2006). Sources of ore components and ore-concentrating factors in the formation of iron ore deposits. Conditions of formation, patterns of placement and forecasting of mineral deposits. Proceedings of the International Conference. Tashkent: Tashkent State Technical University

Kazakhstan. National Encyclopedia (2005). Almaty: Kazakh Encyclopedia, (2).

Iron-copper-cobalt deposit. (2022). Business Asset. Available at: https://business-asset.com/kz/yuzhnokazaxstanskaya-oblast/kulan/prodazha-nedvizimosti/kzn189550/

Iirsu deposit. (2026). Qazaqstan tarihy. Available at: https://e-history.kz/ru/kazakhstanika/show/11405

Miroshnichenko, L.A., Tilepov, Z.T., Gulyaeva, N.Ya., Zhukov, N.M., & Akylbekov, S.A. (1998). Iron deposits of Kazakhstan: reference book. Committee for Geology and Subsoil Protection of the Ministry of Ecology and Natural Resources of the Republic of Kazakhstan. Almaty.

Boriskov, F.F. (2009). Increasing the comprehensive utilization of sulfide-bearing magnetite ores of the Urals. Development of N.V. Melnikov’s Ideas in the Field of Integrated Development of Mineral Resources: Proceedings of the International Meeting Dedicated to the 100th Anniversary of Academician N.V. Melnikov, 154-156.

Boriskov, F.F., & Antoninova, N.Yu. (2011) Improving the environmental safety of processing sulfide-containing magnetite ores in the Urals. Scientific foundations and practice of processing ores and technogenic raw materials. Proceedings of the 16th International Scientific and Technical Conference. Ekaterinburg: Tails KO.

Lavrinenko, A.A., Lucinian, O.G., Kuznetsova, I.N., & Olennikov, V.G. (2023) Obtaining copper concentrate during iron ore processing. Izvestiya: Non-Ferrous Metallurgy, 1(1), 5-15. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2023-1-5-15

Antoninova, N.Yu., & Boriskov, F.F. (2011). Processing of copper–sulfide magnetite ores. In: Problems of Subsoil Use: Proceedings of the 5th All-Russian Youth Scientific and Practical Conference. Yekaterinburg: Institute of Mining, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences.

Peng, Z., Fu, X., Pan, Z., Gao, Y., He, D., Fan, X., Yue, T., & Sun, W. (2022). Efficient Recovery of the Combined Copper Resources from Copper Oxide Bearing Limonite Ore by Magnetic Separation and Leaching Technology. Minerals, 12(10), 1258. https://doi.org/10.3390/min12101258

Nekoee Motlagh, M. J., Soltani, F., & Mojeddifar, S. (2023). Iron, copper, and rare earth minerals beneficiation in an IOCG type deposit. Canadian Metallurgical Quarterly, 63(4), 1415-1425. https://doi.org/10.1080/00084433.2023.2285199

Shevko, V.M., Aitkulov, D.K., Aitkulov, B.D., Serzhanov, G.M., & Uteeva, R.A. (2014). Integrated chloride-electrothermal processing of copper-bearing oxide ores. Shymkent: South Kazakhstan State University, 235 p.

Shevko, V.M., Aitkulov, D.K., Serzhanov, G.M., Karataeva, G.E., & Badikova, A.D. (2019). Integrated processing of copper-bearing ore beneficiation tailings. Shymkent: M. Auezov South Kazakhstan State University, 203 p.

Metso Outotec. (2021). HSC Chemistry 10 [Computer software]. Pori, Finland. Available at: www.mogroup.com/hsc.

Akhnazarova, S.L., & Kafarov, V.V. (1978). Optimization of experiments in chemistry and chemical technology. Moscow: Vysshaya Shkola, 319 p.

Inkov, A.M., Tapalov, T., Umbetov, U.U., Hu Wen Tsen, V., Akhmetova, K.T., & Dyakova, E.T. (2003). Optimization methods. Shymkent: South Kazakhstan State University.

Ochkov, V.F. (2007). Mathcad 14 for students, engineers, and designers. Saint Petersburg: BHV-Petersburg