Ж. М. Адилов академик, доктор экономических наук, профессор

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
255
Түйін  сөздер:  туристтік-рекреациялық  потенциалы,  экологиялық  туризм,  биоэкологиялық  мәдениет 
және экологиялық ойлау. 
 
Едилбаев  Б., Шоқанова А., Майк Кол 
Природно-рекреационный  потенциал  Казахстана  как  основа  воспитания  биоэкологической 
культуры у будущих экологов 
Резюме.    Рассматриваются  аспекты  подготовки  будущих  экологов  на  основе    знаний  о  природно-
рекреационном  потенциале  страны  в  рамках  курса  «Туристско-  краеведческий  потенциал  Казахстана». 
Показаны возможности использования природных условий и богатств в разных сферах экономики, в том числе 
и возможности развития отрасли туризма и прежде всего, – экологического туризма.  
Ключевые  слова:  туристско-рекреационный  потенциал,  экологический  туризм,  биоэкологическая 
культура и экологическое мышление. 
 
Yedilbayev B.T., Shokanova A., Mike Cole 
Natural and recreational potential of Kazakhstan as an educational basis for instilling in future ecologists 
a bioecological culture 
Summary.  This  paper  deals  with
 
training  aspects  of  a  future  ecologist  based  on  knowledge  of  natural  and 
recreational  potential  of  the  country  within  “Tourist  and  Regional  Potential  of  Kazakhstan"  study  course.    It  shows 
using  possibilities  of  environmental  conditions  and  wealth  at  various  fields  of  economy,  including  development 
possibility of tourism industry and first of all of ecological tourism. 
Key  words:  recreational  and  tourist  potential,  ecotourism,  bioecological  culture,  ecological  thinking, 
ecologization.  
 
 
 
УДК 669: 546.6. 
 
G.Zh. Zhunussova, S.S. Yedenbayev, M.Zh. Bulenbayev, B.T. Altaibayev, А.Т. Khabiyev  
(KazNTU  named after K.I. Satpayev, Almaty, Kazakhstan) 
 
BEHAVIOR OF PYRITE IN «FeS
2
–H
2
SO
4
–NaClO» AND «FeS
2
–H
2
SO
4
–KClO
3
» SYSTEMS 
 
Abstract.  This  article  presents  the  results  of  the  calculation  of  the  Pourbaix  diagrams    and  the  possibility  of 
formation  of  stable  phases  and  phase  transitions  of  iron  in  the  aqueous  phase  systems  «FeS
2
–H
2
SO
4
–NaClO»  and 
«FeS
2
–H
2
SO
4
–KClO
3
», which allowed us to estimate thermodynamic probability of occurrence of oxidative leaching of 
pyrite. In the environment of sulfuric acid and the use of oxidants – oxychlorides of sodium and potassium, pyrite can 
pass into solution, with no need for a second oxidant - oxygen. The most powerful oxidant is sodium hypochlorite. 
Key  words:  Oxychlorides  of  sodium  and  potassium;  Pyrite;  Diagrams  of  Pourbaix;  Sulfuric  acid;  The 
thermodynamic analysis. 
 
Gold in  hard gold containing  ores is in the  interstitial  and  intergranular cavities in the form  of pyrite 
vein and other forms. It is necessary to apply methods of oxidative leaching of gold containing material for 
the efficient extraction of gold forms.  
The thermodynamic analysis of gold minerals in the presence of sulfuric acid and an oxidizing agent, 
pyrolusite was performed before[1-3].  
This paper includes a thermodynamic analysis of the oxidative leaching of gold containing mineral as 
pyrite  in  sulfuric  acid  in  the  presence  of  strong  oxidizing  agents:  sodium  hypochlorite  and  potassium 
perchlorate. 
Pourbaix diagrams were constructed for determination of the phase transitions and the stability regions 
of stable phases in the « FeS
2
–H
2
SO
4
–NaClO» and «FeS
2
–H
2
SO
4
–KClO
3
» systems simulating the oxidative 
leaching of pyrite in sulfuric acid and an oxidizing agent - sodium hypochlorite and potassium perchlorate  
Pourbaiz  diagrams  for  the  «FeS
2
  –  H
2
SO
4
  –  О
2
  –  NaClO»  systems  at  298,  353,  373  и  403  K 
temperatures were constructed by «Otokumpu Ou» licensed program. (figures 1-4.) 
FeS
2 
пbehavior at 298 K (figure1).   The system « FeS
2 
– H
2
SO
4
 – О
2
 – NaClO» at 298 K in the range 
of  pH  0-14  stability  range  is  endorsed  in  the  following  forms  of  iron  anion[HFe
2
O]    -,  the  cation  [FeCl
2
]
+
, 
FeO * OH. At pH from 0 to 14 there is a renewal of Fe
3+ 
 to Fe
2+ 
 with the redox-potential change from -2.0 
to -0.05 V at pH = 0, and from -2.0 to 0.4 V at pH = 14. At pH=5-14 there is a renewal of Fe
3+ 
до Fe
2+ 
 with 
FeO*OH formation, which is stable at pH=5 with its ageing effect from 0 to +2,0 V and at pH = 14, from -
0.4 to +2.0 B. At pH 5-14  is a restoration  of Fe3 to Fe2 to form FeO*OH,  which  is stable at pH=5  with a 

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
256 
change  in  its  potential  from  0  to  +2.0  V  and  at  pH  =  14  from  -0.4  to  +2.0  V.    The  stable  cathion  phase 
[FeCl
2
]
+
, at the range рН = 0–5  in acidic media and and at pH = 0, there is a change of its redox- potential 
from -0.05 to 1,45 V and at pH = 5, the ageing effect from -0,05 to 1.2 V. Hereafter there is the stable range 
of FeO*OH in case of its ageing effect from +1.4 to +2.0 V and from -0.4 to -+-2,0 V at pH = 0 and pH = 14 
congruent. 
   FeS
2 
behavior at 353 K (figure2). There is Fe
2
О
3
 new phase formation instead of FeО·ОН at 353 K, 
the stable range of a new phase is observed at pH from 0 to 14 with the change of redox-potential in the same 
range as the FeО*ОН at 298 К.The cathion [FeCl
2
]
+
 phase stable range shifts to acidic media area till pH= 0-
4, the ageing  effect  is not  observed. The  iron  oxidation  in acidic  media from Fe
2+ 
to Fe
3+
   when the redox-
potential change at pH=0 from -0.05 to +1.45 V and at pH=4 from 1.2 to 2.0 V. 
    FeS
2 
behavior at 373 and 403 K (figure3 and 4). In case  of further increasing temperature till 373 
and  403  K  the    Fe
2
О
3
  stable  range  in  the  alkaline  media  expands  with  redox-potential  change  at  pH  =  14 
from -0.75 to +2.0 V. The cathion [FeCl
2
]
+
 
 
stable range is reduced to the acidic media area to pH which is 
equal 3.8, and the ageing effect in the case is not significant. Abovementioned iron compounds stable ranges 
shift  and  redox-potential  changes  of  dissolution  in  alkaline  media  is  because  of  the  presence  of  oxidants: 
NaClO, О
2
 pyroxidernide which is formed as the result of strong solvent phase transitions. 
   NaClO Oxidizing agent behavior at 298 K. In Purbaix diagram at this temperature (Figure1) sodium 
hydride  existence  domain  is  observed  in  the  range  of  pH=0-14  with  the  redox-potential  change  of  sodium 
from  -2.0  to  -1.25  and  -1.6  V  respectively  at  pH  equal  0  and  14.  Dissociated  sodium  ion  is  formed  by  the 
dissociation of sodium hypochlorite in water at pH=0-14 and redox-potentials of sodium from -1.2 to +1.75 
V at pH = 0, and from -1.6 to +0.7 V at pH = 14. Sodium ion interacts with the sulfate ion in water, forming 
[NaSO
4
]
- 
and Na
2
SO
4
 ּ◌10H
2
O. Resistance [NaSO
4
]
- 
 found in the diagram in the range  of pH=7-14 with the 
change  of  potential  from  +0.0  to  +0.25V  at  pH=7  and  from  -0.5  to  +0.4  V  at  pH  =  14  .  Resistance 
Na
2
SO
4
 ּ◌10H
2
O found in the diagram at pH = 6,5-14 with the ageing effect from +0.05 to +0.25 V at pH=6.5 
and from +0.4 to +0.43 V at pH = 14. 
 
 
Figure 1. 
The Pourbaix diagram for the  
«FeS
2
–H
2
SO
4
–О
2
–NaClO» system at 298 К 
 
 
 
Figure 2.  
The Pourbaix diagram for the  
«FeS
2
–H
2
SO
4
–О
2
–NaClO» system at 353 К 
The  stability  region  is  formed  by  the  dissociation  of  the  hypochlorite  ion  to  chloride  ion  and  atomic 
oxygen  with  the  change  of  potential  from  -2.0  to  +1.4  V  at  pH  =  0  and  from  -2.0  to  +0.6  V  at  pH  =14. 
[ClO
4
]
-
  is  formed  by  the  coordination  of  four  oxygen  atoms  around  the  chloride  ion  with  the  change  of 
potential from +1.2 to +2.0 V at pH = 0, and from +0.6 to +2.0 V at pH = 14. 
NaClO  Oxidizing agent  behavior  at  increasing  temperature  from  298  to  403  K  (figures 1-4).  As  the 
increasing  temperature  from  298  K  to  353  K  there  is  no  formation  of  sodium  sulfate,  and  the  existence 
domain of the anion [NaSO
4
]
- 
decreases to=pH 10,6-13,7 when the redox-potential is from E = -0.75 to -0.4 
V at pH = 13.7. At this temperature Pourbaix diagram sodium ion forms NaOH at pH = 12,8-14 ageing effect 
from -1.7 V to +0.5 V at pH = 12.8 and from -1.8 V to 0 5 V at pH = 14. At further increasing temperature to 

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
257
373, 403 K there is an increase of NaOH in acidic media to pH = 12.5 with a change of redox-potentials from 
-1.7 to +0.6 V at 373 K and pH = 12 with the change of potentials -1.7 V to 0.5 V at 403 K. 
 
 
Figure 3.  
The Pourbaix diagram for the  
«FeS
2
–H
2
SO
4
–О
2
–NaClO» system at 373 К 
 
Figure 4.  
The Pourbaix diagram for the  
«FeS
2
–H
2
SO
4
–О
2
–NaClO» system at 403 К 
 
At the increasing temperatures from 298 to 403 to the stability region of chloride ion [Сl]
-
 and chlorate 
ion [ClO
4
]
-
  remain in the range of pH=0-14 with a change of redox potential [Сl]
-
 from -2,0 V to + 1,4 V at 
pH = 0 and 298 K, and at 403 K from -2,0 V to +1,35. At pH = 14 and 298 K, the ageing effect from -2,0 V 
to +0,6 V, and at pH = 14 and 403 K from -2,0 to +0,25 V. 
 
The behavior of the sulfate ion at increasing temperature from 298 to 403K  is demonstrated in figures 5-8. 
The behavior of the sulfate ion at 298 K. In the diagram (figure 5) is the formation of stable phases of 
sulfur compounds in the aqueous phase with ageing effect from +0,0 to +1,35 V at pH = 0 and from -0,75 to 
+0,4 V at pH = 14. In this area, stable phases are the following compounds Н
2
S
4
O
3
, H
2
S
2
O
7
 и H
2
S
2
O
8
. These 
compounds are powerful oxidants and shear equilibrium will allocate atomic oxygen, which is an additional 
oxidant. 
The  behavior  of  the  sulfate  ion  at  298-403  K.  In  the  diagram  (figures  5-8)  are  demonstrated  the 
changes  of  formation  of  stable  phases  of  sulfur  compounds  in  the  aqueous  phase  at  the  increasing 
temperatures from 298 to 403 K. The Pourbaix diagrams demonstrate the fact of increase of hard of pyroxide 
acid which is a strong oxidizing agent with increasing temperature in the aqueous media. In this pH range is 
not changed and remains from 0 to 14, and a change in the redox- potential at pH = 0 and 298 K from +0,5 to 
+2,0 V at pH = 0 and 403 K from +0,25 to +2,0 V. In the pH = 14 area with the ageing effect -0,53 to +2,0 V 
at 298 K and from -0,95 to +2,0 at 403 K. 
Pourbaix  diagrams  for  the  «FeS
2
  –  H
2
SO
4
  –  О
2
  –  KClO
3
»  system  at  298,  353,  373  и  403  К  
temperatures were also constructed according to the licensed program of «Outokumpu Ou» company. (figure 
9-12.) 
FeS
2 
behavior at 298 K (figure 9). The hard phases in water of this system are K
2
O·Fe
2
O
3
 и [FeCl
2
]
+
. 
The  aqueous  phase  decomposes  an  oxidizer  -  potassium  perchlorate  to  KOH  and  HClO,  the  interaction  of 
which with the [HFe
2
O]
-
 anion form complex compound as K
2
O·Fe
2
O
3
. The hard area of the compound is in 
a  wide  range  of  pH=0-14.  Cathion  [FeCl
2
]
+
  is  formed  by  the  interaction  of  the  complex  compound  with 
potassium perchlorate in aqueous media at pH = 0-5. 
FeS
2 
behavior  by  the  increasing  temperature  from  298  to  403 K  (figures  9-12).  In  aqueous  phase  of 
Pourbaix  diagrams  K
2
O·Fe
2
O
3
  и  [FeCl
2
]
+
  are  also  hard  phases.  [FeCl
2
]
+
  Phase  hard  area  shifts  to  acidic 
media area. 
KClO
3 
oxidation  behavior  at  298  K  (figure  9).  In  aqueous  phase  of  Pourbaix  diagrams  К
+
,  КОН, 
K
2
SO
4
, K
2
SO
4
, KClO
4
, KO
3 
are hard phases. К
+
 spiking is due to the dissociation of potassium hydride at pH 
= 0-9,5 change the redox- potential from E = -1,3 V to E = +1,4 V at pH = 0, and from E = -1, 55 V to E = 
+0,8 V at pH = 9,5. KOH phase is formed by reaction of potassium hydride with water and it is hard at pH = 
9,5-14. K
2
SO
4
 phase is formed by the interaction of potassium cathion and sulfate anion and is hard at pH = 

●
 Технические науки 
 
                                                    
№2 2014 Вестник КазНТУ  
                    
258 
6-9,5  range,  the  second  hard  area  of  potassium  sulfate  is  the  range  of  pH  9,5-10,2  and  the  reaction  of 
neutralization occurs in this range.  
 
 
Figure 5.  
The Pourbaix diagram for the 
«H
2
SO
4
–О
2
–NaClO» system at 298 К 
 
 
Figure 6.  
The Pourbaix diagram for the 
«H
2
SO
4
–О
2
–NaClO» system at 353 К 
 
Figure 7.  
The Pourbaix diagram for the 
«H
2
SO
4
–О
2
–NaClO» system at 373 К 
 
Figure 8.  
The Pourbaix diagram for the 
«H
2
SO
4
–О
2
–NaClO» system at 403 К 
 
Figure 9.  
The Pourbaix diagram for the 
«FeS
2
 – H
2
SO
4
 – О
2
 – KClO
3
» system at 298 K 
 
 
Figure 10. 
The Pourbaix diagram for the  
«FeS
2
 – H
2
SO
4
 – О
2
 – KClO
3
» system at 353 K 
 

●
 Техникалық ғылымдар 
 
ҚазҰТУ хабаршысы №2 2014  
 
259
 
Figure 11.  
The Pourbaix diagram for the 
«FeS
2
 – H
2
SO
4
 – О
2
 – KClO
3
» system at 373 K 
 
Figure 12. 
The Pourbaix diagram for the 
 «FeS
2
 – H
2
SO
4
 – О
2
 – KClO
3
» system at 403 K 
 
KClO
4
 phase is formed in two areas of pH= 0-9,5  and pH=9,5-11,2. In the first of the phase there is a 
phase transition from chlorate and potassium cathion-anion, in the second phase in the result of dissociation 
phases  of  KOH  and  interaction  of  cathion  with  potassium  chlorate  anion.  KO
3
  phase  is  hard  in  two  areas 
pH=0-11,2  pH  and  pH  =  11,2-14.  In  the  first  area  there  is  a  dissociation  of  potassium  chlorate  with  KO
3
 
forming, and the second area - Dissociation of KOH with forming of KO
3
. 
KClO
3
 Oxidation behavior with increasing temperature from 298 to 403K (figures 9-12). It’s obvious 
from Pourbaix diagrams that there is К
+
 и KClO
4
 existence areas shift to acidic media area, KClO
4 
phase at 
403 K is absent and K
2
SO
4
 phase is present only at 298 K. 
The behavior of chloride ions and sulfate anions in the system is similarly to above discussed ones . 
The Pourbaix diagrams calculated results showed that in «FeS
2 
– H
2
SO
4
 – О
2
 – NaClO» and «FeS
2 
– 
H
2
SO
4
  –  О
2
  –  KClO
3
»  systems  in  the  aqueous  phase  occurs    complete  oxidation  of  pyrite  at  process 
increasing  temperature  higher  298  K  in  the  presence  of  sodium  hypochlorite  or  under  the  influence  of 
potassium perchlorate, oxygen formed during pyroxide acid phase transformations. 
The  materials in this article are the result  of research  according to the  grant #1826/GF within budget 
program  055  "The  scientific  and/or  technical  activities,"  sub  101  "grant  funding  for  researches"  for  2012-
2014(Republic of Kazakhstan). 
REFERENCES 
1. Zhunussova G.Zh., Akkazina N.T., Bayisbekov Sh. The observation of pyrite behavior at oxidation leaching 
of resistant ore in sulfuric acid solution in the presence of pyrolusite// Bulletin of the Kyrgyz-Russian Slavic University. 
– 2010. – №12. 
2. Latimer V.M. Oxidation states of the elements and their potentials in aqueous solution. M.: IL, 1964. 
3.  Bayisbekov  Sh.B.,  Zhunussova  G.Zh.,  Akkazina  N.T.  The  thermodynamic  analysis  of  pyrite  oxidation 
reaction//Bulletin of the Semipalatinsk State University named after Shakarim. – Semipalatinsk, 2007. – №1. – 143–150 p. 
  
REFERENCES 
1.  Zhunussova  G.Zh.,  Akkazina  N.T.,  Bayisbekov  Sh.  Izuchenie  povedeniya  pirita  pro  okislitelnom 
vyschelachivanii  upornyh  rud  v  rastvore  sernoi  kisloty  v  prisutstvii  pirolyuzita.//Vestnik  Kyrgyzsko-Rossiiskogo 
Slavyanskogo Universiteta.-2010.-№12. 
2. Latimer V.M. Okislitelnye sostoyaniya elementov i ih potentsialy v vodnyh rastvorah. M.: IL, 1964. 
3.Bayisbekov  Sh.B.,  Zhunussova  G.Zh.,  Akkazina  N.T. Termodinamicheskii analiz reaktsii  okisleniya  pirita // 
Vestnik SGU imeni Shakarima. – Semipalatimsk, 2007. – №1. – 143–150 p. 
 
Жүнісова Г.Ж., Еденбаев С.С., Бөленбаев М.Ж., Алтайбаев Б.Т., Хабиев А.Т. 

жүктеу/скачать 38,33 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: