Получение сульфата магния из техногенного отхода переработки хризотилового сырья Житикаринского месторождения

На основе проведенных технологических исследований и анализа материального баланса процессов получения сульфата магния (MgSO4) из серпентинита Житикаринского месторождения предложена новая принципиальная технологическая схема, включающая ряд стадий сернокислотного выщелачивания и последующей очистки сульфатного раствора с применением термоактивированного серпентинита, обработанного при температуре 750 °С. Полученные результаты исследований показали, что предложенная схема позволяет существенно повысить эффективность использования серной кислоты (H2SO4), достигая выхода магния по серной кислоте, близкого к 100%. При этом серная кислота является единственным расходуемым реагентом в разработанной новой технологии. Получаемый по новой технологии сульфат магния отличается высокой степенью чистоты, а выход продукта в виде сульфата магния относительно содержания магния в исходном серпентините составляет до 56%. Экспериментально полученные данные открывают новые перспективы для промышленного применения серпентинитовой руды и отходов ее переработки в качестве перспективного источника магния для производства магнийсодержащих соединений. Внедрение данной новой технологии может способствовать более рациональному использованию минеральных ресурсов и техногенных отходов, снижению экологической нагрузки за счет их переработки в качестве вторичного сырья.

Ескибаева Ч. З., Ауешов А. П., Ибраева А. М., Колесников А. С., Джолдасова Э. М. Получение сульфата магния из техногенного отхода переработки хризотилового сырья Житикаринского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 12-1. – С. 78–89. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_ 121_0_78.

Это исследование было проведено при финансовой поддержке грантового финансирования научных и (или) научно-технических проектов и программ на 2023–2025 годы КН МНВО РК (Грант № AР19676952).

Ауешов Абдразах Пернебаевич¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: centersapa@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-3504-9117,
Ескибаева Чайзада Зулпухаровна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: yeskibayeva@internet.ru, ORCID ID: 0000-0002-8049-8851,
Ибраева Айткул Махатовна¹ — магистр химии, научный сотрудник, e-mail: aytkul.ibraeva@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0981-0117,
Колесников Александр Сергеевич¹ — канд. техн. наук, профессор, e-mail: kas164@yandex.kz, ORCID ID: 0000-0002-8060-6234,
Джолдасова Эльмира Мухаммедгапуровна¹ — магистр химии, научный сотрудник, e-mail: djoldasova_elmira@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-5563-8990,
¹ Южно-Казахстанский университет им. М. Ауэзова, Шымкент, Республика Казахстан.

Ауешов А.П., e-mail: centersapa@mail.ru.

1. Zhao Y., Zhang X. et al. Sulfuric acid leaching of serpentine for magnesium sulfate production // Hydrometallurgy. 2020, vol. 195, article 105364. 

2. Savastano H. Jr., Warden P. G., Coutts R. S. P. Ground magnesium silicate as a mineral fertilizer // Cement and Concrete Composites. 2005, vol. 27, no. 5, pp. 583—592. 

3. Volokitina I. E., Volokitin A. V., Latypova M. A., Chigirinsky V. V. Effect of controlled rolling on the structural and phase transformations // Progress in Physics of Metals. 2023, vol. 24, pp. 132—156. 

4. Donaev A., Shapalov Sh., Sarapargalieva 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. 

5. Volokitina I. E., Volokitin A. V., Kolesnikova O. G. Effect of Deformation by High-Pressure Torsion in a Combined Matrix on the Properties of Brass // Metallurgist. 2023, vol. 66, no. 11-12, pp. 1601—1606. 

6. Serikbaev B. E., Zolkin A. L., Kenzhibaeva G. S., Isaev G. I., Botabaev N. E., Shapalov Sh. K., Iztleuov G. M., Suigenbayeva A. Zh., Kutzhanova A. N., Asylbekova D. D., Ashirbaev Kh. A., Alchinbaeva O. Z., Kolesnikova V. A. Processing of non-ferrous metallurgy waste slag for its complex recovery as a secondary mineral raw material // Refractories and Industrial Ceramics. 2021, vol. 62, no. 4, pp. 375—380. 

7. Nadirov K. S., Zhantasov M. K., Sakybayev B. A., Orynbasarov A. K., Bimbetova G. Z., Sadyrbayeva A. S., Ashirbayev H. A., Zhantasova D. M., Tuleuov A. M. The study of the gossypol resin impact on adhesive properties of the intermediate layer of the pipeline three-layer rust protection coating // International Journal of Adhesion and Adhesives. 2017, vol. 78, pp. 195—199. DOI: 10.1016/j. ijadhadh.2017.07.001. 

8. Zhantasov M. K., Bimbetova G. Z., Sadyrbayeva A. S., Orynbasarov A. K., Kutzhanova A. N., Turemuratov R. S., Botabaev N. E., Zhantasova D. Examination of optimal parameters of oxy-ethylation of fatty acids with a view to obtaining demulsifiers for deliquefaction in the system of skimming and treatment of oil: a method to obtain demulsifier from fatty acids // Chemistry Today. 2016, vol. 34, no. 1, pp. 72—77. 

9. Klyuev S. V., Slobodchikova N. A., Saidumov M. S., Abumuslimov A. S., Mezhidov D. A., Khezhev T. A. Application of ash and slag waste from coal combustion in the construction of the earth bed of roads // Construction Materials and Products. 2024, vol. 7, no. 6, article 3. DOI: 10.58224/26187183-2024-7-6-3. 

10. Panarin I. I., Fediuk R. S., Vykhodtsev I. A., 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. 

11. Kocherov Y., Kolesnikov A., Makulbekova G., Mamitova A., Ramatullaeva L., Medeshev B., Kolesnikova O. Investigation of the physico-chemical and mechanical properties of expanded ceramsite granules made on the basis of coal mining waste // Journal of Composites Science. 2024, vol. 8, no. 8, article 306. DOI: 10.3390/jcs8080306. 

12. Klyuev S. V., Slobodchikova N. A., Saidumov M. S., Abumuslimov A. S., Mezhidov D. A., Khezhev T. A. Application of ash and slag waste from coal combustion in the construction of the earth bed of roads // Construction Materials and Products. 2024, vol. 7, no. 6, article 3. 

13. Sapargaliyeva B. O., Bychkov A. Yu., Alferyeva Ya. O., Syrlybekkyzy S., Altybaeva Zh. K., Nurshakhanova L. K., Seidaliyeva L. K., Suleimenova B. S., Zhidebayeva A. E. Thermodynamic modeling of the formation of the main minerals of cement clinker and zinc fumes in the processing of toxic technogenic waste of the metallurgical industry // Rasayan Journal of Chemistry. 2022, vol. 15, no. 3, pp. 2181—2187. 

14. 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. 

15. Muratov B., Shapalov S., Syrlybekkyzy S., Volokitina I., Zhunisbekova D., Takibayeva G., Nurbaeva F., Aubakirova T., Nurshakhanova L., Koishina A. Physico-chemical study of the possibility of utilization of coal ash by processing as secondary raw materials to obtain a composite cement clinker // Journal of Composites Science. 2023, vol. 7, article 234. 

16. Тетюхин В. В., Шундиков Н. А. Патент РФ № 2237111, МПК C25C3/04. Способ получения магния. Опубл. 27.09.2004. Бюл. № 27. 

17. Калиниченко И. И., Габдуллин А. Н. Патент РФ № 2292300, МПК C01F5/02. Способ получения гидроксида магния. Опубл. 27.01.2007. Бюл. № 3. 

18. Габдуллин А. Н., Катышев С. Ф., Никоненко Е. А., Вайтнер В. В. Вскрытие серпентинита азотной кислотой / Материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием. —Екатеринбург, 2014. — С. 30—33. 

19. Тетерин В. В., Тетюхин В. В. Патент РФ № 2240369, МПК C22B26/22. Способ переработки серпентинитов. Опубл. 20.11.2004. Бюл. № 32. 

20. Кузнецова Т. В., Иоффе Е. М. Патент РФ № 2011638, МПК C01F5/06. Способ получения сульфата магния. Опубл. 30.04.1994. Бюл. № 8. 

21. Арынов К. Т., Ауешов А. П., Ескибаева Ч. Ж., Алжанов К. Б., Ибраева А. М. и др. Патент Республики Казахстан № 32561, МПК C01F5/06. Способ получения сульфата магния. Опубл. 27.10.2017. Бюл. № 10. 

22. Ауешов А. П., Арынов К. Т., Ескибаева Ч. Ж., Ауешов А. А., Ибраева А. М., Алжанов К. Б., Сатимбекова А. Б. Патент Республики Казахстан № 3570. Опубл. 21.01.2019. Бюл. № 1.

23. Abou El-leef E. M., Abeidu A. E. M., Mahdy A. E. M. Utilization of serpentine ore for production of magnesium sulphate // World Journal of Engineering and Pure and Applied Sciences. 2012, vol. 2, pp. 31—39. 

24. Dutrizac J. E., Chen T. T., White C. W. Fundamentals of serpentine leaching in hydrochloric acid media / Magnesium Technology. The Minerals, Metals & Materials Society, 2000, pp. 41—51. DOI: 10.1002/9781118808962. 

25. Taubert L. Hydrochloric attack of serpentinites: Mg2+ leaching from serpentinites // Magnesium Research. 2000, vol. 13, no. 3, pp. 167—173. DOI: 10.1002/9781118808962. 

26. Teir S., Revitzer H., Eloneva S., Fogelholm C. J., Zevenhoven R. Dissolution of natural serpentinite in mineral and organic acids // International Journal of Mineral Processing. 2007, vol. 83, pp. 36—46. DOI: 10.1016/j.minpro.2007.04.001. 

27. Zulumyan N. O., Isaakyan A. R., Oganesyan Z. G. A new promising method for processing of serpentinites // Journal of Applied Chemistry. 2007, vol. 80, no. 6, pp. 1020—1022. DOI: 10.1134/ S1070427207060353. 

28. Kim D. J., Sohn J. S., Ahn J. G., Chung H. S. Extraction of metals from mechanically crushed serpentine // Geosystem. 2008, vol. 11, pp. 25—28. DOI: 10.1080/12269328.2008.10541281. 

29. Диканбаева А. К., Ауешов А. П., Сатаев М. С., Арынов К. Т., Ескибаева Ч. З. Исследование сернокислотного выщелачивания магния из серпентинитов // Известия Академии наук Республики Казахстан. Серия геологии и технических наук. — 2021. — Т. 5. — № 449. — С. 32—38. DOI: 105829/idosi.29.2021.32.38. 

30. Auyeshov A., Arynov K., Yeskibayeva Ch., Satimbekova A., Alzhanov K. The thermal activation of serpentinite from the Zhitikarinsky deposit (Kazakhstan) // Molecules. 2024, vol. 29, no. 18, article 4455. DOI: 10.3390/molecules29184455.