Изучение минералогических особенностей вещественного состава и технологических свойств ильменитовой руды Сатпаевского месторождения

Представлены результаты комплексного изучения ильменитсодержащих руд Сатпаевского месторождения с целью обоснования эффективной схемы их комплексного обогащения. Исследования включали гранулометрический, химический и фракционный анализ, детальное минералогическое изучение с применением оптической и электронной микроскопии. Установлено, что руда имеет относительно простой вещественный состав; рудные минералы представлены ильменитом и цирконом при содержании Ti 3,5–3,6% и Zr 0,071–0,073%. Выявлено значительное содержание глинистых минералов (до 30%), определяющее труднопромывистый характер сырья. Показано, что основная часть титана (до 89%) и циркония (до 79%) сосредоточена в классе крупности −0,45+0,071 мм, для которого достигаются высокие показатели извлечения в тяжелую фракцию плотностью более 2950 кг/м3 (титана – 99% и циркония – 96% соответственно). Остальная часть титана и циркония содержится преимущественно в классе −0,071+0,0 мм. Технология действующего предприятия по переработке руды Сатпаевского месторождения ориентирована на извлечение ильменита методом магнитной сепарации, что ограничивает комплексное использование минерального сырья. На основе полученных данных предложена комбинированная гравитационно-магнитная схема обогащения. Обосновано применение ультратонкого грохочения и центробежной сепарации для повышения эффективности извлечения тонких фракций. Практическая значимость работы заключается в возможности получения ильменитового концентрата, цирконового продукта, а также кварцевого песка, что обеспечивает более полное использование минерального сырья.

Мотовилов И. Ю., Адилжан Ж., Алгебраистова Н. К., Сергали А. Е., Калмантаев А. К. Изучение минералогических особенностей вещественного состава и технологических свойств ильменитовой руды Сатпаевского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 8. – С. 127–139. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_8_0_127.

Мотовилов Игорь Юрьевич¹ — доктор PhD, ассоциированный профессор, профессор, e-mail: i.motovilov@satbayev.university, ORCID ID: 0000-0002-0716-402X, 
Адилжан Жанаргул¹ —  магистр технических наук, докторант 2-го года обучения, e-mail: z.adilzhan@satbayev.university, ORCID ID: 0000-0003-0125-0098, 
Алгебраистова Наталья Константиновна — канд. техн. наук, доцент, доцент, Сибирский федеральный университет, e-mail: nalgebraistova@sfu-kras.ru, ORCID ID: 0000-0002-0185-8389,
Серғали Азамат Ермуханұлы¹ — магистрант 1-го года обучения, e-mail: Azamat.sergali@gmail.com, ORCID ID: 0009-0007-6070-3102,
Калмантаев Аян Кайратулы — техник-технолог, ТОО «KAZ Minerals Aktogay», Актогай, Казахстан, e-mail: sarbasovayan@gmail.com, ORCID ID: 0009-0009-0391-150,
¹ Казахский национальный исследовательский технический университет (Satbayev University), 050013, Алматы, Казахстан.

Адилжан Ж., e-mail: z.adilzhan@satbayev.university.

1. El-Sayed R. E. Hassan, Youssef M. A., Abdel-Khalek M. A., Selim K. A., Abdel-Khalek N. A. A study on the beneficiation of low grade ilmenite ore for industrial applications // Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 2020, vol. 14, no. 9, pp. 12—21. DOI: 10.22587/ajbas.2020.14.9.2

2. Matasovsky M., Sisol M., Marcin M., Uhlik P. The possibility of separation of heavy minerals as byproduct of the Danube river gravel sand extraction // Minerals. 2022, vol. 12, no. 6, article 659. DOI: 10.3390/min12060659.

3. Jordens A., Sheridan R., Rowson N., Waters K. E. Processing a rare earth mineral deposit using gravity and magnetic separation // Minerals Engineering. 2014, vol. 62, pp. 9—18. DOI: 10.1016/j.mineng.2013.09.011.

4. Ahmed N., Li X., Xue Z., Ren X., Huang H., Chen L. Enhancing PHGMS performance for recovery of ultra-fine ilmenite from tailings // Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2024, vol. 60, no 3, article 189617. DOI: 10.37190/ppmp/189617.

5. Liu Z., Su Z., Liu B., Wang Y., Zhang Y., Zhong X., Chen K., Hu X., Lu D. Preconcentrating ultrafine ilmenite tailings using a laboratory-scale reflux classifier // Minerals. 2024, vol. 14, article 1125. DOI: 10.3390/min14111125.

6. Zhang P., Liu X., Liu G., Dai W., Yang H., Zheng H., Wang Z., Niu R., Bai Y., Zhang Y., Liu C., Yang G., Yang J., Zhang G. Multiphysics simulation and optimization of the in-situ beneficiation process of ilmenite minerals from lunar regolith // Science China Earth Sciences. 2025, vol. 68, pp. 195—207. DOI: 10.1007/s11430-024-1425-y.

7. Пелевин А. Е. Применение сухой магнитной сепарации в процессах обогащения ильменит-титаномагнетитовых руд // Обогащение руд. — 2025. — № 2. — C. 32—37. DOI: 10.17580/or.2025.02.05.

8. Yuan Z., Zhao X., Lu J., Lv H., Li L. Innovative pre-concentration technology for recovering ultrafine ilmenite using superconducting high gradient magnetic Separator // International Journal of Mining Science and Technology. 2021, vol. 31, pp. 1043—1052. DOI: 10.1016/j.ijmst.2021.10.011.

9. Hu Z., Lu D., Zheng X., Wang Y., Xue Z., Xu S. Development of a high-gradient magnetic separator for enhancing selective separation: A review // Powder Technology. 2023, vol. 421, article 118435. DOI: 10.1016/j.powtec.2023.118435.

10. Wang H., Zhang X., Qu R., Zhang L., Li W. Recent technology developments in beneficiation and enrichment of ilmenite: A review // Minerals Engineering. 2024, vol. 219, article 109084. DOI: 10.1016/j.mineng.2024.109084.

11. Zhiyuan Chen, Zhao Wei, Hai-sheng Han, Wei Sun, Yaowen Xing, Xiahui Gui A Pb(II)—oleate complex collector for highly selective flotation of ilmenite from titanaugite // Minerals Engineering. 2026, vol. 236, part 1, article 109917. DOI: 10.1016/j.mineng.2025.109917.

12. Gao H., Liu J., Luo D., Dong W., Yu Y., Hao J., Qin X. Experimental study on flotation separation of ilmenite and pyroxene and action mechanism of depressants // Conservation and Utilization of Mineral Resources. 2022, vol. 42, no. 1, pp. 61—67. DOI: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2022.01.009. 

13. Weiping Y., Weisi L., Yaohui Y., Xiaobo Z., Jian D., Lun L. Research on mineral processing technology of ultrafine ilmenite resources in Panzhihua-Xichang area // Multipurpose Utilization of Mineral Resources. 2023, vol. 44, no. 4, pp. 55—61. DOI: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.04.008.

14. Yifei Liu, Zhenqiang Liu, Yuhua Wang, Yuxin Zhang, Dongfang Lu Mineralogical analysis of factors affecting the grade of high-gradient magnetic separation concentrates and experimental study on TiO2 enrichment using ARC // Minerals. 2025, vol. 15, no. 8, article 799. DOI: 10.3390/2075-163X/15/8/799.

15. Kenzhaliyev B., Ultarakova A., Toishybek А., Sadykov N. Processing of ilmenite concentrate with high chromium content // Processes. 2024, vol. 12, article 1462. DOI: 10.3390/2227-9717/12/7/1462.

16. Nafeaa I. A., Zekry A. F., Khalifa M. G., Farag A. B., El-Hussiny N. A., Shalabi M. E. H. Kinetics of reaction of roasting of soda ash and ilmenite ore concentrate for formation of sodium titanates // Science of Sintering. 2015, vol. 47, pp. 319—329. DOI: 10.2298/SOS1503319N.

17. Akhmetova K., Tusupbayev N., Kenzhaliyev B., Gladyshev S., Akhmadiyeva N., Imangaliyeva L. Thermodynamic justification for the effectiveness of oxidation-soda conversion reactions of ilmenite concentrates // Processes. 2024, vol. 12, no. 10, article 2276. DOI: 10.3390/2227-9717/12/10/2276.

18. Телков Ш. А., Мотовилов И. Ю., Барменшинова М. Б., Абишева З. С. Изучение гравитационно-флотационного обогащения свинцово-цинковой руды месторождения Шалкия // Обогащение руд. — 2021. — № 6. — С. 9—15. DOI: 10.17580/or.2021.06.02.

19. Барменшинова М. Б., Мотовилов И. Ю., Телков Ш. А., Омар Р. С. Патент РК № 37368. 13.06.2025. Способ предварительного обогащения окисленных полиметаллических руд. 2025. Бюл. № 24.

20. Алгебраистова Н. К., Макшанин А. В., Бурдакова Е. А., Маркова А. С. Обогащение руды, содержащей драгоценные металлы, в центробежных машинах // Цветные металлы. — 2017. — № 1. — C. 18—22. DOI: 10.17580/tsm.2017.01.03.