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 Южно-Казахстанский университет им. М. Ауэзова, Казахстан
В.М. Шевко Южно-Казахстанский университет им. М. Ауэзова, Казахстан
Д.К. Айткулов Национальный центр по комплексной переработки минерального сырья Республики Казахстан, Казахстан
Ю.П. Удалов Санкт-Петербургский государственный технологический институт, Россия

DOI:

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

Ключевые слова:

халькопирит-магнетитовая руда, хлорид кальция, термодинамическое моделирование, температура, давление, хло-ридовозгонка, медь, свинец, цинк, кобальт, серебро, сера

Аннотация

Присутствие цветных металлов и особенно меди в халькопирит-магнетитовой руде месторождения Ирису не позволяет использовать эту руду в металлургическом производстве. Для этого необходимо предварительно извлечь металлы из руды. В статье приводятся результаты исследования по извлечению цветных металлов из Ирисуской руды хлоридовозгоночным обжигом. Исследования проводились методом компьютерного термодинамического моделирования и использованием программного комплекса HSC-10 основанного на принципе минимума энергии Гиббса. В качестве хлорирующего агента использовали хлорид кальция. Определялось влияние температуры и давления на хлоридовозгонку цветных металлов и поведение при этом железа и серы. Установлено, что взаимодействие руды Ирису с хлоридом кальция сопровождается образованием газообразных хлоридов: 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). Уменьшение давления от 0.1 до 0.001 бар снижает температуру, полной хлоридовозгонки меди до 683°С, цинка - 597°С, свинца - 593°С, серебра и кобальта до 700°С. Степень хлоридовозгонки железа при 700°С составляет только 0.24%. В огарке оно в большей мере присутствует в виде Fe₃O₄ и в меньшей мере - в виде Fe₂O₃ и FeO. Сера в этих условиях практически полностью (99.99%) переходит в SO₂. Хлоридные возгоны, образующиеся при 700°С и 0.001 бар содержат 33.94% меди, 11.57% свинца, 5.98% цинка, 2.88% кобальта, 0.2673% серебра и 5.49% железа; В этом полиметаллическом концентрате в сравнении с рудой, содержание меди, цинка и серебра увеличилось в 44.6 раза, свинца – в 44.5 раза, кобальта – в 45.3 раза.

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