Наименование конкурса, в рамках которого реализуется проект: Проект реализуется в рамках грантового финансирования молодых ученых по проекту «Жас ғалым», при поддержке Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан.

Руководитель проекта: Лиақын Ләзат.

Идентификаторы:

Исследовательская группа

№ Ф.И.О. Должность по проекту Идентификаторы ResearcherID, ORCID, Scopus Author ID (при наличии)

 1

 Оналбаева Ж.С. консультант

Author ID Scopus – 56512368600,
researcher id Web of Science - AAZ-5001-2020,
ENCID ID - 0000-0002-1189-990X.

Аннотация проекта:

По последним исследованиям ученых, в ближайшие десятилетия дефицит сырьевой базы многих основных металлов приведет к резкому росту их стоимости, например, относительно дешевые на данный момент цинк и железо могут вскоре стать ценными металлами. Запасы цинка будут исчерпаны к 2030 году, и согласно представленным прогнозам, в ближайшее время можно ожидать быстрого роста цен на металл.

Около 85% мирового цинка в настоящее время производится с помощью процессов RLE (обжиг-выщелачивание-электролиз), что, в свою очередь, оставляет 0,5-0,9 тонны сухого ярозита в качестве отходов на каждую тонну произведенного цинка. Если производство цинка в 2024 году увеличится до 14 миллионов тонн, то в окружающую среду в виде отходов будет поступать до 7-12,6 млн тонн экологически опасного, непригодного для использования ярозита. Из приведенных данных можно сделать следующий вывод: поскольку стоимость цинка увеличивается из-за уменьшения сырья, разработка эффективных технологий получения высококачественной продукции из некачественного сырья сложного состава является актуальной задачей. Одной из основных причин привлечения в процесс металлургической переработки некачественного минерального сырья является истощение запасов высококачественных руд цветных и редких металлов. В результате прямого выщелачивание такого сырья атмосферными гидрометаллургическими методами образуются растворы, характеризующиеся в 15-16 раз избыточным количеством примесей, особенно железа в растворе. Очистка таких растворов от примесей в настоящее время весьма проблематична. Актуальность данного вопроса подтверждается анализом научно-технических литературных источников и опытом предприятий по исследованию и применению гидрометаллургических технологий очистки цинксодержащих растворов от примесей. Среди всех разнообразных методов представляет интерес использование технологии электроокисления ионов железа в цинксодержащих сульфатных растворах, оно имеет следующие преимущества:

  • в чистящий раствор не добавляются никакие дополнительные элементы и соединения, а значит, нет необходимости их приобретать или готовить, доставлять и хранить;
  • если провести процесс электроокисления иона Fe2+ до иона Fe3+ на аноде с помощью анионообменного мембранного электролизера, то на катоде можно одновременно провести катодный процесс очистки растворов меди и кадмия.
  • ионы железа в растворе выделяются в виде гематита, гематит является экологически чистым веществом. Обеспечить экономическую эффективность можно также за счет его пригодности для использования в качестве строительного материала.

Цель проекта: Очистка сложного раствора сульфата цинка от примесей и выделение железа из раствора в виде гематита.

Ожидаемые и достигнутые результаты проекта:

Год Полученные результаты по исследованиям
Публикаций (со ссылками на них) и патентов; информация для потенциальных пользователей.
2024 год

Был проведен поиск патентной информации.

На основании результатов сбора, сопоставления и анализа патентной информации проведены исследования по темам «Способы и системы извлечения цинка из бедных свинцово-цинковых руд», «Способы переработки бедных цинковых сульфидных концентратов», а также «Способы для извлечения цинка из низкосортных цинковых сульфидных концентратов.

Найдены новые статьи и патенты, представленные в открытой литературе по теме исследования, а также написан обзор литературы по теме исследования физико-химического изучения очистки сложных растворов сульфата цинка и очистки железосодержащих отходов от цинка. производство. Согласно последним исследованиям ученых, в ближайшие десятилетия дефицит сырья для многих неблагородных металлов приведет к резкому росту их стоимости, например, цинк и железо, которые в настоящее время относительно дешевы, вскоре могут стать ценными металлами. Запасы цинка будут истощены к 2030 году, и, исходя из представленных прогнозов, в ближайшем будущем можно ожидать стремительного роста цен на металл. Около 85% цинка в мире в настоящее время производится с помощью процессов восстановительной плавки и электролиза (RLE), в результате которых на каждую тонну произведенного цинка в качестве отходов остается 0,5–0,9 тонны сухого ярозита; ожидается, что объем производства цинка достигнет 14 миллионов тонн. в 2024 году. Если прогнозируется рост до 100 000 тонн, это означает, что в окружающую среду будет выброшено до 7–12,6 млн тонн экологически опасных, непригодных для использования отходов ярозита. Поэтому, чтобы предотвратить выброс этих опасных отходов в окружающую среду, процесс ярозита следует заменить на процесс гематита. На основании результатов обзора литературы можно предположить, что использование реактивных методов, применяемых при очистке раствора сульфата цинка, а именно метода очистки с использованием мембранного электролизера, является экологически и экономически эффективным.
2025 год

Исследование химического состава и структуры сложных растворов сульфата цинка цинкового производства, железного шлака, полученного после очистки растворов сульфата цинка от железа, методами химического, спектрального, рентгенофазового анализов и сканирующего электронного анализа с помощью микроанализатора.

Разработка технологической схемы очистки сульфатных цинковых растворов сложного состава.

Разработка оптимальной технологической схемы переработки железорудного шлака в виде гематита, полученного после очистки железа от сложного раствора сульфата цинка.

Изучение кинетики выделения ионов железа в виде гематита из раствора сульфата цинка, создание мембранной электролитической установки для прямого электрохимического окисления ионов Fe2+ в растворе сульфата цинка. Изучение кинетики процесса окисления ионов железа в анионообменном мембранном электролизере. После электроокисления сложного раствора сульфата цинка полученный раствор подвергают осаждению в присутствии оксида кальция и определяют химический состав и структурную формулу образовавшегося осадка.

Разработка схемы разделения железосодержащих промышленных отходов цинкового производства в виде магнетита.

Строительство завода по разделению отходов черной металлургии в виде магнетита при производстве цинка.

Изучение процесса разделения железосодержащих отходов в виде магнетита цинкового производства физико-химическими методами.
2026 год

В результате полученный лабораторных будут получены экспериментальные данные по безотходной комплексной технологии переработки отходов цинковой и энергетической промышленности. Будет получен акт внедрение лабораторных испытаний на действующем предприятии АО «Казцинк».

Инфографика