cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ "МИСИС"10.17073/0021-3438-2017-5-34-41cvmet-607Research ArticleМеталлургия цветных металловMetallurgy of Non-Ferrous MetalsИЗУЧЕНИЕ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СИСТЕМЕ «ОКИСЛЕННАЯ МЕДНАЯ РУДА–СЕРА»STUDY OF PHASE TRANSFORMATIONS IN OXIDIZED COPPER ORE – SULFUR SYSTEMСерикбаеваА. К.SerikbayevaA. K.

канд. техн. наук, зав. кафедрой экологии и химических технологий КГУТИ.

(130003, Респ. Казахстан, Мангистауская обл., г. Актау, 32 микрорайон). 

 Cand. Sci. (Tech.), head of the Department «Ecology and chemical technology», Caspian State University of Technologies and Engineering n.a. Sh. Esenov.

(130003, Republic of Kazakhstan, Mangystan region, Aktau, 32 microdistrict). 

akm_rgp@mail.ruЖумашевК. Ж.ZhumashevK. Zh.

 докт. техн. наук, зав. лабораторией физико-химии комплексного использования конденсированных отходов ХМИ.

(470032, Респ. Казахстан, г. Караганда, ул. Ермекова, 63). 

 Dr. Sci. (Tech.), prof., head of Laboratory of physics and chemistry of complex use of condensed waste, Chemical and Metallurgical Institute n.a. J. Abishev.

(470032, Republic of Kazakhstan, Karaganda, Yermekova str., 63). 

innovaciya_zh@mail.ruБердикуловаФ. А.BerdikulovaF. A.

 канд. техн. наук, вед. науч. сотр. отдела НИОКР НЦ КПМС РК.

(050036, Респ. Казахстан, г. Алматы, ул. Жандосова, 67). 

Berdikulova F.A. – Cand. Sci. (Tech.), leading researcher, National Center for Complex Processing of Mineral Raw Materials of the Republic of Kazakhstan.

(050036, Republic of Kazakhstan, Almaty, Zhandosov str., 67).

pheruza_b@mail.ruАкильбековаШ. К.AkilbekovaSh. K.

канд. техн. наук., лектор кафедры металлургии и обогащения полезных ископаемых КазНИТУ.

(050013, Респ. Казахстан, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22а). 

 Cand. Sci. (Tech.), lecturer of Department of metallurgy and mineral processing, Kazakh National Research Technical University n.a. K.I. Satpayev.

(050013, Republic of Kazakhstan, Almaty, Satpayev str., 22a). 

cadikova74@mail.ruКаспийский государственный университет технологий и инжиниринга им. Ш. Есенова (КГУТИ).КазахстанCaspian State University of Technologies and Engineering n.a. Sh. Esenov.KazakhstanХимико-металлургический институт им. Ж. Абишева (ХМИ).КазахстанChemical and Metallurgical Institute n.a. J. Abishev.KazakhstanНациональный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан (НЦ КПМС РК).КазахстанNational Center for Complex Processing of Mineral Raw Materials of the Republic of Kazakhstan.KazakhstanКазахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева (КазНИТУ).РоссияKazakh National Research Technical University n.a. K.I. Satpayev.Russian Federation201704112017053441Copyright © Серикбаева А.К., Жумашев К.Ж., Бердикулова Ф.А., Акильбекова Ш.К., 20172017Серикбаева А.К., Жумашев К.Ж., Бердикулова Ф.А., Акильбекова Ш.К.Serikbayeva A.K., Zhumashev K.Z., Berdikulova F.A., Akilbekova S.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/607

Объектами исследования служили окисленная медная руда Жезказганского месторождения и техническая сера – отход нефтепромышленности. Для выявления возможности сульфидирования окисленных медных руд с серой изучена система «окисленная медная руда–сера». Ввиду истощения сульфидных медных минералов в производство вовлекается окисленная медная руда. Для повышения эффективности извлечения меди из данного вида сырья многие исследования направлены на проведение сульфидирования окисленных медных минералов. Немаловажно изучение процесса сульфидирования окисленных медных руд с технической серой – отходом нефтепромышленности. Термодинамическая оценка реакции сульфидирования оксидов металлов с использованием сероводорода, серы или других серосодержащих соединений вызывает интерес в плане подготовки металлургического сырья к обогащению. Применение технической серы одновременно решает проблемы нефтепромышленности. Система «окисленная медная руда–сера» была исследована с помощью термического и рентгенодифрактометрического анализов. Термический анализ выполнен на дериватографе Q-1000/D системы F. Paulik, J. Paulik и L. Erdey фирмы МОМ (Венгрия). В связи с особенностью свойств cеры (низкие температуры плавления и кипения), включенной в состав шихты (невысокая температура взаимодействия), прогревание ряда образцов ограничивалось пределами 20~650 °С. Режим нагревания – динамический, эталонное вещество – прокаленный Аl2O3, навеска образца – 100 мг. Установлено, что взаимодействие серы с окисленными минералами меди в условиях неизотермического нагрева реакционной смеси происходит в интервале температур 160–350 °С и реакция сульфидирования сопровождается выделением тепла и сернистого ангидрида. Результаты рентгенодифрактометрического анализа продуктов после термического взаимодействия подтверждают образование сульфида меди.

The object of the study was oxidized copper ore of the Zhezkazgan deposit and technical sulfur, oil industry waste. The oxidized copper ore – sulfur system was studied to explore the possibility of sulfidation of oxidized copper ores with sulfur. Oxidized copper ore is involved in production in view of depleted sulfide copper minerals. Many studies focuses on the sulfidation of oxidized copper minerals in order to improve the efficiency of copper extraction from this type of feed. It is also important to study the sulfidation of oxidized copper ores with technical sulfur as an oil industry waste. The thermodynamic evaluation of metal oxides sulfidation using hydrogen sulfide, sulfur or other sulfur-containing compounds is of interest in terms of preparing metallurgical raw materials for enrichment. The use of technical sulfur also solves the oil industry problems. Thermal and X-ray diffraction analyzes were used to study the oxidized copper ore – sulfur system. Thermal analysis was performed on the Q-1000/D derivatograph (F. Paulik, J. Paulik and L. Erdey system) manufactured by MOM, Hungary. Due to the peculiar thermal behavior of sulfur (low melting and boiling points) included in the charge composition (low interaction temperature) the heating temperature of a number of samples was limited to 20~650 °C. Heating was performed in a dynamic mode with calcined Al2O3 as a reference substance and a test charge of 100 mg. It was found that sulfur reacts with oxidized copper minerals at the non-isothermal heating of the reaction mixture in the temperature range 160–350 °С, and the sulfidation reaction is accompanied by the release of heat and sulfur dioxide. The results of X-ray diffraction analysis of products after thermal interaction confirm the copper sulfide formation.

серасульфидированиетермогравиметрияокисленная медная рудасульфидизатордериватограммарентгенодифрактометрический анализsulfursulfidationthermogravimetric analysisoxidized copper oresulfidizerthermogramX-ray diffraction analysisReferencesSerikbayeva A.K, Zhumashev K., Janaliyeva N.Sh., Berdikulova F.A. Рhysicochemical properties of mixed oxide copper ore of Кazakhstan // Еurop. J. Natur. History. 2015. No. 6. Р. 43—46.Serikbayeva A.K, Zhumashev K., Janaliyeva N.Sh., Berdikulova F.A. Рhysicochemical properties of mixed oxide copper ore of Кazakhstan. Еurop. J. Natur. History. 2015. No. 6. Р. 43—46.Минералого-петрографические и морфоструктурные особенности молибден-медного месторождения Актогай. URl: http://www.kazntu.kz/ru/ publication/print/746/6298 (дата обращения 01.12.2010).Mineralogo-petrograficheskie i morfostrukturnye osobennosti molibden-mednogo mestorozhdeniya Aktogai [Mineralogical and petrographic and morphostructural especially molybdenum-copper deposit Aktogay]. URl: http://www.kazntu.kz/ru/publication/print/746/6298 (accessed: 01.12.2010).Абрамов А.А. Технология обогащения окисленных и смешанных руд цветных металлов. М.: Недра, 1986.Abramov A.A. Tehnologiya obogashcheniya okislennykh i smeshannykh rud tsvetnykh metallov [Technology of enrichment of oxidized and mixed ores of non-ferrous metals]. Moscow: Nedra, 1986.Омаров Б.Н., Юсупов Т.С., Бектурганов Н.С., Сим С.П. Исследование процесса сульфидирования окисленных медных руд на стадии измельчения // Физ.техн. пробл. разраб. полез. ископаемых. 1993. No. 3. С. 96—101.Omarov B.N., Yusupov T.S., Bekturganov N.S., Sim S.P. Issledovanie protsessa sul’fidirovaniya okislennykh mednykh rud na stadii izmel’cheniya [Investigation of the sulfidation of oxidized copper ores in the grinding stage]. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 1993. No. 3. P. 96—101.Абрамов А.А. Химия флотационных систем. М.: Недра, 1983.Abramov A.A. Khimiya flotatsionnykh system [Chemistry of flotation systems]. Moscow: Nedra, 1983.Серова Н.В., Китай А.Г., Брюквин В.А. Дьяченко В.Т. Физико-химические исследования процесса сульфидирования окисленных никелевых руд элементной серой // Цвет. металлы. 2010. No. 11. С. 58—63.Serova N.V., Kitai A.G., Bryukvin V.A., Dyachenko V.T. Fisiko-khimicheskie issledovaniya protsessa sul’fidirovaniya okislennykh nikelevykh rud elementnoi seroi [Physical and chemical researches process of sulphidation of the oxidized nickel ores by elemental sulfur]. Tsvetnye metally. 2010. No. 11. P. 58—63.Жумашев К.Ж., Журинов М.Ж. Основы извлечения мышьяка. Алматы: Гылым, 1992.Zhumashev К.Zh., Zhurinov М.Zh. Osnovy izvlecheniya myshy’aka [Arsenic extraction bases]. Almaty: Gylym, 1992.Исабаев С.М. Сульфидирование серой // Комплекс. использ. минер. сырья. 1980. No. 1. С. 15—16.Isabaev S.М. Sul’fidirovanie seroi [Sulphidation by sulfur]. Kompleksnoe ispol’zovanie mineral’nogo syr’ya. 1980. No. 1. P. 15—16.Жумашев К.Ж. Кинетика взаимодействия ортоарсенатов, оксидов свинца, цинка и мышьяка с серой // Журн. прикл. химии. 1983. Т. 56. No.1. С. 176—177.Zhumashev К.Zh. Kinetika vzaimodeistviya ortoarsenatov, oksidov svintsa, tsynka i mysh’yaka s seroi [Kinetics of interaction orthoarsenates, oxides of lead, arsenic and zinc to sulfur]. Zhurnal prikladnoi khimii. 1983. Vol. 56. No. 1. P. 176—177.Bolsaitis P., Nagata K. Kinetics of sulfidization of iron oxide with SO2—CO mixtures of high sulfur potential // Metall. Trans. 1980. Vol. 11. Iss. 2. Р. 185—190.Bolsaitis P., Nagata K. Kinetics of sulfidization of iron oxide with SO2—CO mixtures of high sulfur potential. Metall. Trans. 1980. Vol. 11. Iss. 2. Р. 185—190.Доспаев М.М., Бектурганов Н.С., Баешов А.Б. Способ переработки труднообогатимой окисленной медной руды: Пат. 22789 (РК). 2010.Dospaev M.M., Bekturganov N.S., Baeshov A.B. Sposob pererabotki trudnoobogatimoi okislennoi mednoi rudy [Method of processing of refractory oxidized copper ore]: Pat. 22789 (RK). 2010.Доспаев М.М., Фигуринене И.В., Кряжева Т.В., Куликов В.Ю. Переработка техногенных отвалов окисленных медных руд Жезказганского месторождения методом электрохимического сульфидирования // Тр. Междунар. конгр. «Фундаментальные основы технологий переработки и утилизации техногенных отходов» (Екатеринбург, 13—15 июня 2012 г.). Екатеринбург: ИМЕТ УрО РАН, 2012. С. 216—222.Dospaev M.M., Figurinene I.V., Kryazheva T.V., Kulikov V.Ju. Pererabotka tekhnogennykh otvalov okislennykh mednykh rud Zhezkazganskogo mestorozhdeniya metodom elektrokhimicheskogo sul’fidirovaniya [Processing of technogenic dumps of oxidized copper ores of the Zhezkazgan deposit by electrochemical sulfiding]. In: Trudy Mezhdunarodnogo kongressa «Fundamental’nye osnovy tekhnologii pererabotki i utilizatsii tekhnogennykh othodov» [In: Works of the International congress «Fundamental bases of technologies of processing and utilization of technogenic waste»] (Ekaterinburg,13—15 June 2012). Ekaterinburg: IMET UrO RAN. 2012. P. 216—222.Овсепян А.О., Мелконян М.Г., Тадевосян Д.Р. Исследование процесса сульфидизации окисленных минералов меди на стадии измельчения // Вестн. ГИУА. Сер. Металлургия, материаловедение, недропользование. 2013. Т. 16. No. 1. С. 412—418.Ovsepyan A.O., Melkonyan M.G., Tadevosyan D.R. Issledovanie protsessa sul’fidizatsii okislennykh mineralov medi na stadii izmel’cheniya [Study of the process of sulfidization of oxidized copper minerals in the grinding stage]. Vestnik GIUA. Ser. Metallurgiya, materialovedenie, nedropol’zovanie. 2013. Vol. 16. No. 1. P. 412—418.Серикбаева А.К., Джаналиева Н.Ш. Термодинамическое обоснование взаимодействия в системе окисленная медная руда — сера // Вестн. КазНИТУ им. К.И. Сатпаева. 2016. No. 6. С. 415—419.Serikbayeva A.K., Dzhanalieva N.Sh. Termodinamiches koe obosnovanie vzaimodeistviya v sisteme okislennaya mednaya ruda — sera. Vestnik KazNITU im. K.I. Satpaeva. 2016. No. 6. P. 415—419.Serikbayeva A., Berdikulova F., Zhumakynbay N., Toktarbay Zh., Wilson J. Investigation into the sulphidation process of mineral and anthropogenic copper raw materials with elemental sulfur // Int. J. Chem. Sci. 2016. Vol. 14 (3). P. 1425—1432.Serikbayeva A., Berdikulova F., Zhumakynbay N., Toktarbay Zh., Wilson J. Investigation into the sulphidation process of mineral and anthropogenic copper raw materials with elemental sulfur. Int. J. Chem. Sci. 2016. Vol. 14 (3). P. 1425—1432.Иванова В.П., Касатов Б.К., Красавина Т.Н., Розинова Е.Л. Термический анализ минералов и горных пород. Л.: Недра, 1974.Ivanova V.P., Kasatov B.K., Krasavina T.N., Rozinova E.L. Termicheskii analiz mineralov i gornykh porod [Thermal analysis of minerals and rocks]. Leningrad: Nedra, 1974.Цветков А.И., Вальяшихина Е.П., Пилоян Г.О. Дифференциальный термический анализ карбонатных минералов. М.: Наука, 1964.Tsvetkov A.I., Valyashikhina E.P., Piloyan G.O. Differentsial’nyi termicheskii analiz karbonatnykh mineralov [Differential thermal analysis of carbonate minerals]. Мoscow: Nauka, 1964.Фекличев В.Г. Диагностические константы минералов: Справочник. М.: Недра, 1989.Feklichev V.G. Diagnosticheskie konstanty mineralov: Spravochnik. [Diagnostic constants of minerals: Directory]. Мoscow: Nedra, 1989.Чепуштанова Т.А., Луганов В.А., Мамырбаева К.К. Изучение термического поведения халькопирита // Комплекс. использ. минер. сырья. 2011. No. 3. С. 91—97.Chepushtanova Т.А., Luganov V.А., Mamyrbaeva К.К. Izuchenie termicheskogo povedeniya hal’kopirita [The study of the thermal behavior of chalcopyrite]. Kompleksnoe ispol’zovanie mineral’nogo syr’ya. 2011. No. 3. P. 91—97.Дьяченко В.Т. Закономерности взаимодействия пирротина, пентландита и халькопирита с элементной серой // Цвет. металлы. 2011. No. 8/9. C. 135—139.D’yachenko V.Т. Zakonomernosti vzaimodeistviya pirrotina, pentlandita i hal’kopirita s elementarnoi seroi [Patterns of interaction of pyrrhotite, pentlandite and chalcopyrite with elemental sulfur]. Tsvetnye metally. 2011. No. 8/9. P. 135—139.Ерцева Л.Н., Сухарев С.В., Дьяченко В.Т., Цемехман Л.Ш. Изучение физико-химических закономерностей процесса термического обогащения халькопиритовой руды // Цвет. металлы. 2001. No. 3. С. 31—33.Ertseva L.N., Sukharev S.V., D’yachenko V.T. Tsemekhman L.Sh. Izuchenie fiziko-khimicheskikh zakonomernostei termicheskogo obogashcheniya khal’kopiritovoi rudy [The study of physical and chemical laws of thermal process chalcopyrite ore enrichment]. Tsvetnye metally. 2001. No. 3. P. 31—33.Sahyoun C., Kingman S.W., Rowson N.A. The effect of heat treatment on chalcopyrite // Phys. Separ. Sci. Eng. 2003. Vol. 12. No. 1. P. 23—30.Sahyoun C., Kingman S.W., Rowson N.A. The effect of heat treatment on chalcopyrite. Phys. Separ. Sci. Eng. 2003. Vol. 12. No. 1. P. 23—30.Padilla R., Rodriguez M., Ruiz M.C. Sulfidation of chalcopyrite with elemental sulfur // Metall. Mater. Trans. 2003. Vol. 34. Р. 15—23.Padilla R., Rodriguez M., Ruiz M.C. Sulfidation of chalcopyrite with elemental sulfur. Metall. Mater. Trans. 2003. Vol. 34. Р. 15—23.

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