Обзор способов и методов переработки отвала лежалых клинкеров цинкового производства

Представлен анализ методов и подходов к утилизации техногенных отходов – лежалых клинкеров цинкового горнорудного производства, которые накоплены в достаточно больших объемах в техногенных отвалах по всему миру. Подробно рассматриваются исследования ученых ряда стран относительно способов и методов их переработки. В результате проведенного анализа было установлено, что среди множества описанных способов и методов утилизации техногенного отхода горнорудного производства, в частности применительно к лежалым клинкерам Ашисая, нет ни одного комплексного технологического решения, отличающегося полнотой переработки или утилизации, все попытки по переработке отвальных клинкеров цинкового производства подразумевали повторное обогащение или доизвлечение с образованием вторичных отвалов и хвостов обогащения. Лежалые клинкеры начали образовываться и накапливаться в отвалах, начиная с 1927 по 1995 гг. Так, на открытой горной местности в Туркестанской области близ поселка Ашисай на настоящий момент лежалые клинкеры остаются складированными в отвале в объеме 7–7,5 млн т, оказывая негативное воздействие на окружающую среду. На основе проведенных исследований был определен элементно-химический состав техногенного отвала, по результатам которого было установлено, что лежалые клинкера (шлаки) цинкового производства содержат в своем химическом составе соединения кальция, кремния, железа, алюминия, углерода и тяжелые цветные металлы, такие как цинк и свинец. По результатам исследований сформулировано заключение о поиске технологических решений утилизации техногенного отвала путем их комплексной переработки в качестве вторичного минерального сырья, в частности, в качестве железо-алюмо-силикатного компонента сырьевой смеси при получении портландцементного клинкера.

Гаппаров Ж. У., Сырлыбеккызы С., Филин А. Э., Колесников А. С., Жатканбаев Е. Т. Обзор способов и методов переработки отвала лежалых клинкеров цинкового производства // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 4. – С. 44–55. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_4_0_44.

Гаппаров Жакен Унарбой угли¹ — докторант PhD, e-mail: zhakengapparov.94@mail.ru, ORCID ID: 0009-0000-0597-489С,
Сырлыбеккызы Самал¹ — д-р PhD, профессор, e-mail: Samal.Syrlybekkyzy@yu.edu.kz, ORCID ID: 0000-0002-0260-0611,
Филин Александр Эдуардович — д-р техн. наук, профессор, НИТУ МИСИС, e-mail: aleks_filin@bk.ru, ORCID ID: 0000-0002-3015-5965,
Колесников Александр Сергеевич² — канд. техн. наук, профессор, e-mail: kas164@yandex.kz, ORCID ID: 0000-0002-8060-6234,
Жатканбаев Ергазы Тлеубаевич² — канд. техн. наук, доцент, e-mail: ergazy-1980@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-6955-806X,
¹ Каспийский университет технологий и инжиниринга им. Ш. Есенова, Актау, Республика Казахстан,
² Южно-Казахстанский университет им. М. Ауэзова, Шымкент, Республика Казахстан.

Колесников А.С., e-mail: kas164@yandex.kz.

1. Fechet R., Zlagnean M., Moanta A., Ciobanu L. Mining Wastes — sampling, processing and using in anufacture portland cement // Romanian Journal of Mineral Deposits. 2010, no. 84, pp. 67—70.

2. Чантурия В. А., Шадрунова И. В., Горлова О. Е. Инновационные процессы глубокой и комплексной переработки техногенного сырья в условиях новых экономических вызовов / Эффективные технологии производства цветных, редких и благородных металлов. Материалы Международной научно-практической конференции. — Алматы, 2018. — С. 7—13. DOI: 10.31643/2018-7.45.

3. Куликова А. А., Овчинникова Т. И. Региональный критерий отнесения горнопромышленных регионов к территориям с наибольшей подверженностью геоэкологическим изменениям // Устойчивое развитие горных территорий. — 2023. — Т. 15. — № 1. — С. 27—34. DOI: 10. 21177/1998-4502-2023-15-1-27-34.

4. Крупская Л., Куликова Е., Филатова М., Леоненко А. Оценка воздействия техногенной системы на воздушный бассейн с применением методов математической статистики // Экология и промышленность России. — 2023. — № 27(8). — С. 50—57. DOI: 10.18412/1816-0395-20238-50-57.

5. Зиновьева О. М., Колесникова Л. А., Меркулова А. М., Смирнова Н. А. Управление экологическими рисками на горнодобывающих предприятиях // Уголь. — 2022. — № 3. — С. 76—80. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-3-76-80.

6. Филин А. Э., Курносов И. Ю., Тертычная С. В., Колесникова Л. А. Оценка влияния пульсирующей вентиляции на пылеосаждение орошением в горнодобывающем и перерабатывающем производстве // Уголь. — 2023. — № 11. — С. 120—124. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-11-120-124.

7. Jumasheva K., Syrlybekkyzy S., Serikbayeva A., Nurbaeva F., Kolesnkov A. Study the composition and environmental impact of sewage sludge // Journal of Ecological Engineering. 2023, vol. 24, no. 3, pp. 315—322.

8. Donaev A., Kolesnikov A., Shapalov Sh., Sarapagalieva B., Ivahnuk G. Studies of waste from the mining and metallurgical industry, with the determination of its impact on the life of the population // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series of Geology and Technical Sciences. 2022, no. 4, pp. 55—68.

9. Козырев Е. Н., Кондратьев Ю. И., Хулелидзе К. К., Богомолова Н. С. Технология извлечения свинца и цинка из лежалых клинкеров цинкового производства // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2005. — № 3. — С. 280—282.

10. Gerasimova E. B., Melnikova L. A., Loseva A. V. Ecological safety of construction in singleindustry town // Construction Materials and Products. 2023, vol. 6, no. 3, pp. 59—78. DOI: 10.58224/ 2618-7183-2023-6-3-59-78.

11. Kolesnikov A. S., Serikbaev B. E., Zolkin A. L., Kenzhibaeva G. S., Isaev G. I., Botabaev N. E., Shapalov S. K., Kolesnikova O. G., Iztleuov G. M., Suigenbayeva A. Z., Kutzhanova A. N., Asylbekova D. D., Ashirbaev K. A., Alchinbaeva O. Z., Kolesnikova V. A. Thermodynamic modeling of chemical and phase transformations in a waelz process-slag — carbon system // Refractories and Industrial Ceramics. 2020, vol. 61, no. 3, pp. 289—292. DOI: 10.1007/s11148-020-00474-4.

12. Кожахметов С. М. Исследования в области теории и технологии автогенных процессов: Избранные труды. — Алматы, 2005. — 400 с.

13. Мечев В. В., Мызенков Ф. А., Куленов А. С., Багаев И. С., Гумаров Э. З., Глупов О. В., Калнин Е. И., Смаилов С. Д., Клюев Г. Ф. Авторское свидетельство № 1690393. СССР. Способ переработки клинкера цинкового производства; опубл. 15.06.94. Бюл. № 11, 3 с.

14. Санакулов К. С., Хасанов А. С. Переработка шлаков медного производства. Монография. — Ташкент: ФАН, 2007. — 238 c.

15. Тарасов А. В., Зак М. С. Извлечение ценных компонентов из клинкеров цинкового производства // Цветная металлургия. — 1990. — № 6. — C. 46—48.

16. Белых В. Л. Технология переработки клинкера цинкового производства и обеднения конвертерных шлаков // Цветные металлы. — 1991. — № 4. — С. 9.

17. Khasanov A. S., Sanakulov K. S., Atakhanov A. S. Process flow chart of complex processing of flag cenerated by Almalyk copper smeltery. Allerton Press Inc. Nеw York, 2004, pp. 6—8.

18. Vorona-Slivinskaya L. G. Regional plans for solid waste management: distinctive features of practice in Russia and EU countries // Construction Materials and Products. 2023, vol. 6, no. 3, pp. 98—118. DOI: 10.58224/2618-7183-2023-6-3-98-118.

19. Volokitina I., Siziakova E., Fediuk R., Kolesnikov A. Development of a thermomechanical treatment mode for stainless-steel rings // Materials. 2022, vol. 15, no. 14, article 4930. DOI: 10.3390/ ma15144930.

20. Филин А. Э., Курносов И. Ю., Колесникова Л. А., Овчинникова Т. И., Колесников А. С. К вопросу моделирования процесса осаждения пыли для условий угольной шахты // Уголь. — 2022. — № 9. — С. 67—72. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-9-67-72.

21. Dana-Adriana Iluţiu-Varvara Researching the hazardous potential of metallurgical solid wastes // Polish Journal of Environmental Studies. 2016, vol. 25, no. 1, no. 147—152. DOI: 10.15244/pjoes/60178.

22. Panarin I. I., Fediuk R. S., Vykhodtsev I. А., Vavrenyuk S. V., Klyuev A. V. Injection mortars based on composite cements for soil fixation // Construction Materials and Products. 2023, vol. 6, no. 4, pp. 15—29. DOI: 10.58224/2618-7183-2023-6-4-15-29.

23. Peng Zh., Gregurek D., Wenzl C., White J. F. Slag metallurgy and metallurgical waste recycling // JOM. 2016, vol. 68, no. 9, pp. 2313—2315. DOI: 10.1007/s11837-016-2047-2.

24. Десятов А. М., Малинский Р. А., Манцевич М. И. Энергосберегающая технология переработки клинкера Челябинского цинкового завода // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 8. — С. 192—195.

25. Ferreira W. L., Reis É. L., Lima R. M. F. Incorporation of residues from the minero-metallurgical industry in the production of clay—lime brick // Journal of Cleaner Production. 2015, vol. 87, pp. 505—510. DOI: 10.1016/j.jclepro.2014.09.013.

26. Тошкодирова Р. Э., Абдурахмонов С. Переработка клинкера — техногенного отхода цинкового производства // Universum: технические науки. — 2020. — № 11-1(80). — С. 78—81. DOI: 10.32743/UniTech.2020.80.11-1.78-81.