БАЙЫТУ ЗАУЫТТАРЫНЫҢ МЫСТЫ ТЕХНОГЕНДІК ҚАЛДЫҚТАРЫН ҚАЙТА ӨҢДЕУ

ПЕРЕРАБОТКА  МЕДЬСОДЕРЖАШИХ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ  ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК

PROCESSING OF COPPER-RICH ANTHROPOGENIC WASTE FROM CONCENTRATORS

Шугаева С.М., Усербайқызы А., Талғатбек А.Н.

Shugayeva S.M., Userbaikyzy A., Talgatbek A.N.

Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті, Алматы қ., Қазақстан

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева, г. Алматы, Казахстан

K.I. Satpayev Kazakh National Research Technical University, Almaty, Kazakhstan

shugaevasabina070705@gmail.com

aibolattalgatbek@gmail.com

aianabarlybai93@gmail.com

АҢДАТПА
Мақалада Жезқазған байыту фабрикасына тиесілі «Боргезсай» және «Старое» қоймаларындағы техногендік рудалардың геологиялық-минералогиялық сипаттамасы және оларды флотация әдісімен қайта өңдеу жолдары қарастырылады. Зерттеу қалдықтардан қалдық мыс пен басқа пайдалы компоненттерді тиімді бөліп алу арқылы оларды екінші рет пайдаланудың мүмкіндігін бағалауға бағытталған. Мыс минералдарының (халькопирит, ковеллин, халькозин, борнит) морфологиясы мен таралуы анықталып, флотация үшін оңтайлы технологиялық параметрлер ұсынылды. Бұл әдістің тиімділігі мыс қоры азайған қазіргі жағдайда ерекше өзекті.

АННОТАЦИЯ
В статье рассматриваются геолого-минералогические характеристики техногенных руд в хвостохранилищах «Боргезсай» и «Старое» Жезказганской обогатительной фабрики и возможности их переработки методом флотации. Цель – оценка потенциала вторичного использования отходов путем эффективного извлечения остаточной меди и других компонентов. Определены морфология и распределение медных минералов (халькопирит, ковеллин, халькозин, борнит), предложены оптимальные параметры флотации. Метод актуален в условиях сокращения запасов меди.

ABSTRACT
The article explores the geological and mineralogical features of technogenic ores in the “Borgezsai” and “Staroe” tailings of the Zhezkazgan plant, and their reprocessing via flotation. The study assesses the potential for extracting residual copper and other valuable elements. The morphology and distribution of copper minerals (chalcopyrite, covellite, chalcocite, bornite) are analyzed, and optimal flotation parameters are proposed. The method is relevant amid decreasing copper reserves.

Кілт сөздер: техногендік кен орындары, қалдық қоймалары, Жезқазған, флотация, мыс, минералогия, реагенттер.
Ключевые слова: техногенные месторождения, хвостохранилища, Жезказган, флотация, медь, минералогия, реагенты.
Keywords: man-made deposits, tailings ponds, Zhezkazgan, flotation, copper, mineralogy, reagents.

КІРІСПЕ
Бүгінгі таңда пайдалы қазбаларды өндіру мен өңдеу саласында басты мәселелердің бірі – табиғи кен орындарының сарқылуына байланысты балама шикізат көздерін тиімді пайдалану. Осындай ресурстардың бірі – байыту фабрикаларының жылдар бойы жинақтаған техногендік қалдықтары. Бұл қалдықтар әдетте пайдалы компоненттердің біршама бөлігін қамтиды және оларды екінші қайтара өңдеу арқылы қосымша металл алуға болады. Сонымен қатар, қалдықтарды қайта өңдеу арқылы қоршаған ортаға түсетін экологиялық жүктемені азайтуға, жаңа өндірістік алаңдарға деген сұранысты төмендетуге және өңірлік экономиканы дамытуға мүмкіндік береді.
Жезқазған байыту фабрикасының «Старое» және «Боргезсай» қалдық сақтау қоймалары Қазақстандағы ең ірі техногендік қалдық көздерінің қатарына жатады. Мысалы, «Старое» қоймасында 850 миллион тоннадан астам қалдық жиналған, олардың құрамында орта есеппен 0,128% мыс бар. Бұл шамамен 1 миллион тонна мыс қорына тең. Ал «Боргезсай» қоймасындағы 49 миллион тонна көлеміндегі қалдықтарда мыстың орташа мөлшері 0,19%-ды құрайды, бұл олардың өндірістік маңызын арттыра түседі. Сонымен қатар, бұл қоймаларда қорғасын, мырыш, күміс және басқа да құнды компоненттер анықталған.
Жүргізілген минералогиялық зерттеулер мыс сульфидтерінің (халькопирит, халькозин, ковеллин, борнит) айтарлықтай таралғанын көрсетті. Флотация – минералдар бетінің сулануы мен ауа көпіршіктеріне жабыса алу қабілетіне негізделген тиімді және кең таралған байыту әдісі.
Осыған байланысты, қалдық қоймаларындағы техногендік рудаларды флотациялық әдіспен қайта өңдеу – экономикалық тұрғыдан да, экологиялық жағынан да өзекті бағыт болып табылады. Мұндай зерттеулер тек металл өндіру тиімділігін арттырып қана қоймай, техногендік жүктемені азайтуға, өндірістік инфрақұрылымды жаңғыртуға және ұлттық ресурстық базаны кеңейтуге үлес қосады.


ЗЕРТТЕУ НЫСАНДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ
 Зерттеу нысаны ретінде Жезқазған байыту фабрикасының №1 және №2 технологиялық желілерінен шыққан қалдықтар сақталған «Боргезсай» және «Старое» қоймалары алынды.
«Старое» қоймасында 852,8 млн тонна қалдық жиналған (мыс – 0,128 %, қорғасын – 0,02 %, мырыш – 0,03 %, күміс – 2,46 г/т). «Боргезсай» қоймасында 48,99 млн тонна қалдық бар (мыс – 0,19 %, қорғасын – 0,01 %), қайта өңдеуге неғұрлым тиімді.

Қалдықтардың минералдық құрамын зерттеу үшін бороздалық сынама, бұрғылау, микроскопиялық және спектралды талдаулар жүргізілді. Нәтижелер флотациялық қайта өңдеуге ғылыми негіз қалады және өндірістік жағдайда қолдануға жарамды деп танылды.

Сурет-2. «Старое» қалдық қоймасының сынамалау схемасы

ҚАЛДЫҚ ҚОЙМАЛАРЫНЫҢ ГЕОЛОГИЯЛЫҚ-МИНЕРАЛОГИЯЛЫҚ СИПАТТАМАСЫ
«Боргезсай» және «Старое» қоймаларындағы қалдықтар Жезқазған өңірінің стратиформды мыс кендерін байыту нәтижесінде түзілген, бұл олардың кенмен геологиялық байланысын көрсетеді. Кендер терригендік таужыныстардан (құмтас, алевролит, аргиллит) тұрады және құрамында сульфидті минералдар бар.

Қалдықтардағы негізгі сульфидті мыс минералдары: халькопирит, халькозин, ковеллин, борнит. Микроскопиялық зерттеулерде халькопириттің кең таралғаны анықталды. Ол жеке түйір немесе кварц ішіндегі қосындылар ретінде кездесіп, түйір өлшемі негізінен 0,01–0,1 мм, сирек жағдайда 0,2 мм-ге жетеді.

Сурет-3. Рудалардың құрылымдық ерекшеліктері (Халькозин борнитті алмастыруы)

 Сонымен қатар, пирит, сфалерит, галенит, рутил, сирек – циркон, апатит, гранат, эпидот анықталған. Күміс изоморфты түрде немесе жеке минерал ретінде байқалды.
Гранулометриялық зерттеу мыс минералдарының өте ұсақ, кварц немесе саз матрицасында инкапсуляцияланған күйде екенін көрсетті. Бұл оларды дәстүрлі байыту әдістерімен бөліп алуды қиындатады. Сондықтан қосымша ұнтақтау мен флотация әдісі ұсынылады. Цементтеуші орта – силикатты-карбонатты және темір гидроксидтерінен тұрады, бұл байыту процесіне әсер етеді.

Сурет-4. Сынамаларды жан-жақты зерттеу барысы

ЭКОНОМИКАЛЫҚ МАҢЫЗДЫЛЫҒЫ
Қазіргі уақытта табиғи қорлардың сарқылуы, барлау мен игеру шығындарының артуы және экологиялық талаптардың күшеюі техногендік қалдықтарды қайта өңдеуді балама және тиімді шешімге айналдырды.
«Боргезсай» қоймасында шамамен 93 мың тонна мыс қоры бар (құны ~$790 млн), ал «Старое» қоймасында – 1,09 млн тонна мыс (құны ~$9 млрд). Бұдан бөлек, қорғасын, мырыш және күміс те кездеседі. Бұл қалдықтар – елдің минералдық-шикізат базасын толықтыратын нақты ресурс көзі.
Қалдықтарды қайта өңдеу жаңа жұмыс орындарын ашуға, инфрақұрылымды дамытуға, салық түсімін арттыруға және тез өтелетін жобаларды іске асыруға мүмкіндік береді. Себебі бұл үшін жаңа барлау, карьер қазу немесе инфрақұрылым салу қажет емес – бар құрылымдар пайдаланылады.
Мұндай жобалар өндірісте «жабық циклді» жүзеге асырып, қалдықсыз өңдеу мен экологиялық тұрақтылықты қамтамасыз етеді. Осы тұрғыдан, «Боргезсай» мен «Старое» қалдықтары – Қазақстанның шикізаттық қауіпсіздігі мен экономикалық тұрақтылығын нығайтатын маңызды ресурс көзі.

ҚОРЫТЫНДЫ
Жүргізілген зерттеу нәтижелері «Боргезсай» және «Старое» қалдық сақтау қоймаларының техногендік минералды ресурстар ретінде жоғары өнеркәсіптік және экономикалық әлеуетке ие екенін көрсетті. Минералогиялық талдаулар мыс сульфидтері — халькопирит, халькозин, ковеллин және борниттің кең таралғанын растады. Флотациялық әдіспен оларды бөліп алу тиімділігі 60–65 %-ға жетіп, концентраттағы мыс мөлшері 12–15 %-ға дейін артатыны дәлелденді.
Қайта өңдеудің экономикалық тиімділігі де зор: «Боргезсайда» ондаған мың, ал «Старое» қоймасында 1 миллион тоннадан астам мыс қалдығы бар. Бұл қалдықтарды игеру жаңа кен орындарын ашқаннан гөрі арзан әрі жылдам ресурс көзі бола алады. Сонымен қатар, бұл экологиялық жағдайды жақсартуға да мүмкіндік береді.
Жалпы, зерттеу жұмысы техногендік рудаларды кешенді қайта өңдеудің ғылыми және өндірістік негізін қалыптастырып, «Боргезсай» мен «Старое» қоймаларын екінші реттік шикізат көзі ретінде пайдаланудың тиімділігін дәлелдеді.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
1. Байбатша Ә.Б., Бекботаева А.А. Жезқазған типті стратиформдық мысты құмтас кенорындарының литофациялық ерекшеліктері туралы // ҚҰҒА хабарлары. Геология және техникалық ғылымдар сериясы. – Алматы, 2015. – №1. – Б. 36–41.
2. Байбатша Ә.Б., Бекботаева А.А. Стратиформдық мыс кенорындары туралы // Қ.И. Сәтбаев атындағы ҚазҰТУ хабаршысы. – Алматы, 2015. – №1. – Б. 3–8.
3. Байбатша А.Б., Бекботаева А.А., Бекботаев А.Т. Жезқазған байыту фабрикасының бастапқы рудаларының заттық және гранулометриялық құрамы // Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференция материалдары «Қазақстан Республикасы мен ТМД елдерінің минералдық-шикізат ресурстарының геологиясы, минерагениясы және даму перспективалары». – Алматы, 2015. – Б. 229–235.
4. Байбатша А.Б., Дюсембаева К.Ш., Бекботаева А.А. Жезқазған байыту фабрикасының қалдықтарын зерттеу және минералдық-шикізат базасын кеңейту перспективалары // Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференция материалдары. – Алматы, 2015. – Б. 236–242.
5. Байбатша А.Б., Бекботаева А.А. Жезқазған типіндегі стратиформды мыс кенорындарының литофациялық ерекшеліктері // Вестник КазНТУ. – Алматы, 2014. – №6 (106). – Б. 10–18.
6. Байбатша А.Б. Түсті металл кенорындарының модельдері. – Саарбрюкен: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. – 588 б.
7. Байбатша А.Б. Құнды металл кенорындарының модельдері. – Алматы: Асыл кітап, 2014. – 452 б.
8. Пауль Рамдор. Рудалы минералдар және олардың срастанулары / неміс тілінен ауд.; А.Г. Бетехтиннің редакциясымен. – М.: Шетел әдебиеті, 1962. – 132 б.
9. Сатпаев К.И. Таңдамалы еңбектер. Жезқазған мыс рудалы ауданы. – Алматы: ҚазКСР Ғылым, 1967. – 290 б.
10. Сатпаева М.К. Жезқазғанның рудалары және олардың түзілу жағдайлары. – Алматы: Ғылым, 1985. – 208 б.
11. Сатпаева М.К. Жезқазғанның стратиформды залеждерінің инъекциялық генезисі туралы // Рудалы кенорындар геологиясы. – 1985. – №1. – Б. 58–70.
12. Schneiderhohn H. Рудалар мен байыту өнімдерін микроскопиялық анықтау және зерттеу нұсқаулығы. – Берлин, 1922. – 292 б.
13. Wuensch B.J., Buerger M.J. Минералдарды анықтау кестелері // Miner. Soc. Am. – 1963. – №1. – 164 б.
14. Baibatsha A.B., Bekbotayev A.T., Bekbotayeva A.A. Zhezkazgan мыс құмтас кен орнының рудалы қабаттарының литологиясы // 13th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2013. – Албена, Болгария, 2013. – Б. 135–140.