Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Научный рецензируемый журнал «Известия вузов. Цветная  металлургия» является старейшим российским журналом в области металлургии  (издается с1958 г.) и имеет многолетнюю историю. В журнале публикуются научные статьи работников вузов, РАН, отраслевых институтов и компаний России, стран СНГ, зарубежных авторов, посвященные следующим  аспектам теории и научно-обоснованной практики  цветной металлургии:

 Обогащение руд цветных металлов; 

 Металлургия цветных металлов;

 Металлургия редких и благородных металлов;

 Литейное производство;

 Обработка металлов давлением;

 Металловедение и термическая обработка;

 Коррозия и защита металлов;

 Энерго- и ресурсосбережение;

 

Значительный объем публикуемых в журнале статей относится к приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации, таким как: индустрия наносистем и материалы; рациональное природопользование; энергетика и энергосбережение.

Журнал ориентирован на широкий круг читателей (металлургов, материаловедов, физиков, химиков) и  за время своего существования приобрел большой авторитет не только в России, но и за рубежом.

Журнал входит  в перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата  или  доктора наук.

Подписка на журнал в печатной и электронной формах осуществляется через:

Электронный журнал распространяется по  подписке на сайте http://www.kalvis.ru/. Там же  доступны отдельные статьи журналов ( услуга платная).

С 2013 г. опубликованным в журнале статьям присваивается  DOI.

Журнал индексируется в различных базах данных. Журнал включен в базу данных Russian
Science Citation Index на платформе Web of Science

Двухлетний импакт-фактор РИНЦ (2018) - 0,353

Пятилетний импакт-фактор РИНЦ (2018) - 0,354

Лучшие статьи  переводятся на английский язык и публикуются в журнале «Russian Journal of Non-Ferrous Metals» (RJNFM)  (издается американским издательством Allerton Press, Inc.) –  ISSN: 1067-8212 (Print), 1934-970X (Online). Электронный вариант RJNFM с 2007 г. размещается на платформе издательства Springer по адресу http://link.springer.com/journal/11981.

Текущий выпуск

Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
№ 5 (2020)
Скачать выпуск PDF

Металлургия цветных металлов

4-12 18
Аннотация
Обобщены результаты многолетней работы авторского коллектива по проблеме прямого восстановления тяжелых цветных металлов непосредственно из сульфидных соединений, содержащихся в концентратах (свинец) и продуктах металлургического производства (медь, никель) – белом матте, медном и никелевом концентратах разделения файнштейна. В современных технологиях восстановительный процесс включает конверсию сульфидов металлов в кислородные соединения (окислительный и агломерирующий обжиг) с восстановлением металлов углеродсодержащими реагентами (уголь, СО), а также восстановление меди и, частично, свинца из расплавов оксидов сульфидами. Операции конверсии сульфидов, а также восстановления связаны с выделением серо- и углеродсодержащих соединений (SO2, SO3, CO, CO2) и, следовательно, с необходимостью улавливания и утилизации газообразных и твердых продуктов. Предложен принципиально новый процесс прямого восстановления металлов из сульфидов с использованием в качестве восстановителя собственной сульфидной серы. Осуществление восстановительного процесса происходит через возможное образование короткозамкнутых электродных пар в системе 2Mez+–zS2– , обусловленное реализацией донорно-акцепторных взаимодействий, прежде всего π-связывания. Успешная реализация процесса возможна при отводе продуктов (продукта) электрохимической реакции, в частности S0. В качестве такого реагента предложена каустическая сода. На примере ряда вышеприведенных производственных материалов показана возможность восстановления металлов при температурах 550700 °С с достижением глубокого извлечения их (более 99 %). Продукт окисления сульфидной серы – элементная сера – взаимодействует с расплавом каустической соды и накапливается в ней в виде нелетучих натриевых соединений.
13-22 10
Аннотация
Внедрение высокоэффективных автогенных способов плавки медных сульфидных концентратов привело к получению больших объемов богатых по меди шлаков. Существующие способы их переработки (такие, как флотационное обогащение, различные восстановительные плавки) в отдельных агрегатах малоэффективны и требуют значительных затрат. Использование печей Ванюкова для переработки медных концентратов позволяет осуществить восстановительную обработку шлаков в самом плавильном агрегате за счет создания отдельной восстановительной зоны. В связи с необходимостью обеднения медьсодержащих шлаков изучалась возможность их восстановительной переработки, для чего была проведена серия окислительных плавок шихты, включающей медные концентраты и кварцевый флюс, при t = 1280÷1300 °С. Полученные шлаки подвергались восстановительной переработке и анализировались с использованием термического, рентгенофазового, минералогического, электронно-зондового и химико-аналитического методов. Температуры полного расплавления проб шлаков окислительных плавок отмечены в интервале t = 1225÷1280 °С. В соответствии с минералогическими исследованиями основными фазами этих шлаков являются магнетит (Fe3O4) и фаялит (2FeO·SiO2), представленные крупными зернами. Кроме того, в пробах присутствуют сульфидные соединения: халькозин-борнитовые твердые растворы (Cu2 S–Cu5FeS4), сфалерит (ZnS), галенит (PbS). Восстановительная обработка полученных шлаков была проведена при t = 1300 °С в присутствии активированного угля, после чего наблюдалось снижение содержания меди в шлаках в среднем на 0,45–0,65 %, содержание магнетита уменьшилось в 3,6–3,8 раз. В пробах шлака сформировались ярко выраженные крупные кристаллы фаялита, содержание которого резко возросло за счет восстановления магнетита, на границе зерен выделились металлизированные фазы с повышенными содержаниями свинца и цинка. Восстановительная обработка интенсифицирует следующие превращения: переход железа из одной степени окисления в другую (Fe3+→Fe2+) с образованием фаялита, коалесценция сульфидных включений, формирование штейновой фазы, содержащей медь и железо. Свинец и цинк при восстановительной переработке шлаков могут быть переведены в возгоны с дальнейшим их извлечением.
23-32 12
Аннотация
Приведены характеристики галенитсодержащего концентрата Кони Мансур (Респ. Таджикистан) и результаты кинетических исследований его выщелачивания в растворе азотной кислоты. Основными минералами (фазами) данного концентрата являются галенит (PbS), сфалерит (ZnS), пирит (FeS2), халькопирит (CuFeS2), англезит (PbSO4) и кварц (SiO2). В исследованиях использована проба концентрата следующего химического состава, мас.%: Pb – 46,56, Zn – 4,01, Fe – 20,55, Cu – 2,03, S – 21,78, Si – 3,78, Al – 1,29. Размер частиц концентрата варьируется в пределах 0,84–148,26 мкм. Оптимальными условиями осуществления азотно-кислотного выщелачивания концентрата являются: температура t = 55÷65 °С, концентрация кислоты 1,52,0 моль/дм3 , время переработки смеси концентрата с кислотой 70–90 мин. Выщелачивание минералов концентрата в растворе кислоты протекает, согласно механизму сокращения поверхности частиц, при температурах 45–65 °С в кинетической области с энергией активации Е = 46,78 кДж/моль, а при t < 45 °С реакция азотно-кислотного выщелачивания концентрата тормозится диффузионным переносом кислоты к поверхности частиц с величиной Е = 12,4 кДж/моль. Предложена технологическая схема переработки концентрата, основанная на результатах кинетики реакции выщелачивания минералов, и охарактеризованы ее основные стадии, которые не имеют выбросов газов и отходов, экологически чистые, не загрязняют природную среду, выполняются в закрытом циклическом режиме с многократным применением азотной кислоты, что значительно снижает себестоимость процесса выщелачивания концентрата. Образующиеся попутные вещества являются ценным материалом для использования в различных производствах.

Металлургия редких и благородных металлов

33-42 12
Аннотация
Установлено, что при электрохимическом растворении вольфрамового анода в расплаве кислых фторидов щелочных металлов (K,Na)H2F3 и фтористого водорода при температуре t ~ 37 °C выделяющийся атомарный фтор полностью реагирует с вольфрамом с образованием гексафторида вольфрама (WF6). Последний растворяется в расплаве, образуя комплексные соединения (K,Na)2WF8 и (K,Na)WF7, что сопровождается повышением температуры плавления электролита. Добавка до 23 мол.% LiF и насыщение электролита WF6 снижают температуру его плавления ниже 18 °C, что позволяет в электрохимическом процессе при t = 35÷40 °C и анодной плотности тока 0,3–0,5 А/см2 получить одновременно газообразные WF6 на аноде и H2 на катоде. При газофазном осаждении вольфрама из полученной газообразной смеси со стехиометрическим соотношением компонентов формируются плотные слои при t = 550÷600 °C, а полученный HF улавливается электролитом и используется для получения смеси WF6 + H2 , обеспечивая кругооборот реагентов и отсутствие складируемых отходов. На основе полученных результатов представлен короткий фторидный цикл в технологии вольфрама, основанный на двух операциях: электрохимическом синтезе газообразной смеси WF6 + H2 в электролизере с насыпным анодом из фрагментов металлического вольфрама и восстановлении WF6 водородом с улавливанием образующегося HF, позволяющий сократить цепочку технологических аппаратов в цикле почти в 2 раза при соответствующем уменьшении капиталовложений и значительном снижении производственных затрат. Приведена аппаратурно-технологическая схема производственной цепочки для экологически чистого получения вольфрамовой продукции производительностью ~48,5 т/год, которую можно тиражировать и модифицировать для выпуска необходимых изделий.
43-52 8
Аннотация
Средствами растровой электронной силовой микроскопии (EDS-анализ), магнитной силовой микроскопии (МСМ) и наноиндентирования проведено металлографическое исследование магнитной структуры и наномеханических свойств спеченных редкоземельных магнитов Nd–Dy–Fe–B марки USC-20L (технология «Ural Strip Casting»). Микроструктура спеченного магнита Nd–Dy–Fe–B марки USC-20L включает зерна фазы Nd2Fe14B, разделенные ламелями фаз, обогащенных неодимом. Включения Nd–29,1%Fe–6,2%C–2,2%O–1,4%Dy дислоцированы в тройных стыках зерен Nd2Fe14B. Включения Nd–4,5%Fe9,1%O–6,7%C–4,5%Fe–2%Dy расположены по границам зерен и содержат оксиды неодима и диспрозия. Химический состав зерен: Fe–25%Nd–6,9%C–1,6%Dy–1,4%B. Обнаружено, что из-за нерегулярного роста зерен прослойки фазы, обогащенной неодимом, соединяются друг с другом в области стыков зерен, вызывая концентрацию внутренних напряжений и появление трещины. Трещина распространяется по границе зерен от одного смоченного стыка зерен к другому благодаря возникающим механическим напряжениям. Наблюдается явление межзеренного смачивания фазой, обогащенной неодимом, границ зерен Nd2Fe14B/Nd2Fe14B. Установлено, что фазы, обогащенные Nd, могут псевдо-неполностью (или псевдо-частично) смачивать такие границы зерен, т.е. образуют ненулевой контактный угол по границам зерен и в тройных стыках. По результатам МСМ сделано заключение о наличии одноразмерной доменной структуры, домены пересекают границы зерен. Обращает внимание факт наличия пор и включений оксидов неодима и диспрозия, локализованных по границам зерен. Средний поперечный размер домена полосчатой структуры составляет ~1 мкм, энергия доменной стенки γ ~ 14 кДж/м2, ширина доменной стенки δ ~ 0,6·10–9м. Методом наноиндентирования измерены величины нанотвердости (H, ГПа), модуля упругости (E, ГПа), контактной жесткости (S, Н/м), работы упругой деформации (We, нДж) и работы пластической деформации (Wp, нДж) в субмикрообъемах зерен Nd2Fe14B. По результатам измерений оценили минимальное значение адгезии Nd2Fe14B-зерен: Kint = 0,539 MПa·м0,5.

Литейное производство

53-62 8
Аннотация
Представлены результаты исследований по синтезированию алюминиевых сплавов систем Al–Si–Mg (АК7ч), Al–SiMn (АК12), Al–Si–Cu–Mg (АК6М2) и Al–Mg–Mn (АМг5) с использованием дисперсных отходов: банки из под напитков (система Al–Mn–Mg), опилки литейного сплава (система Al–Si–Mg), витая стружка деформируемых сплавов систем Al–Cu–Mg и AlMg–Mn. Изучены микроструктуры отходов в исходном состоянии, определены типичные размеры основных фаз. Определены основные критерии качества рециклируемых отходов: критерии чистоты (kч), контакта с атмосферой (kа), максимального извлечения металла (ММе). На основании предложенных критериев выполнена градация отходов по эффективности рециклирования. Наименьший суммарный балл присвоен баночным отходам, наибольший – опилкам сплава АК9ч. Эксперименты по синтезированию сплавов Al–Si–Mg (АК7ч), Al–Si–Mn (АК12), Al–Si–Cu–Mg (АК6М2) и Al–Mg–Mn (АМг5) показали, что выход годного варьируется от 82 до 96 %. Минимальный выход годного установлен для сплава АК12, в составе шихты которого преобладали баночные отходы. Химические составы сплавов по содержанию основных легирующих и примесных элементов соответствовали требованиям нормативной документации. При испытаниях механических свойств установлено, что синтезированные сплавы имеют гарантированный запас прочности и пластичности по сравнению с требованиями нормативной документации. На основании металлографических исследований выявлено, что в микроструктуре синтезированных сплавов отсутствуют неметаллические включения и газовая пористость. Немодифицированные и модифицированные образцы из сплава Al–Mg–Mn (АМг5) подвергали прокатке в холодном состоянии в несколько проходов до образования трещин. На образце из немодифицированного сплава трещины появились после 10-го прохода. Образец из модифицированного сплава выдержал 12 проходов до образования трещин. Степень деформации по толщине образца из немодифицированного сплава составила 60,5 %, для модифицированного – 67,2 %.

Обработка металлов давлением

63-69 23
Аннотация
Проведено исследование технологичности и свойств листового проката, полученного из крупногабаритного слитка сплава 1580 с пониженным содержанием скандия в пределах его марки. Выполнена оценка технологичности обработки слитка при горячей и холодной прокатках, изучено влияние степени деформации и режимов отжига на свойства холоднокатаных полуфабрикатов из указанного сплава. В качестве объекта исследований выбран крупногабаритный слиток сечением 500×2100 мм из сплава 1580 с содержанием скандия 0,067 мас.%, полученный в промышленных условиях. Методика проведения работы включала несколько этапов прокатки и термообработки листовых полуфабрикатов на различных стадиях разработанного режима деформации металла и испытания механических свойств образцов из них на универсальной машине LFM 400 kN. Для выполнения исследований из слитка вырезали темплет размером 60×500×900 мм, а из него получали заготовки под прокатку размерами 50×180×300 мм, которые подвергали гомогенизационному отжигу по двухступенчатому режиму, разработанному ранее для данного сплава. В результате горячей прокатки отожженных заготовок при температуре их нагрева 450 °С и суммарном относительном обжатии εΣ = 84÷90 % получали листовые полуфабрикаты толщиной 5–8 мм. Далее, после их отжига при t = = 320 °С в течение 6 ч, с помощью холодной прокатки изготавливали тонколистовые полуфабрикаты толщиной от 2 до 6 мм. Выполнен анализ их механических свойств в деформированном и отожженном состояниях, который показал, что накопление суммарной степени деформации при холодной прокатке до εΣ = 38 % обеспечивает у сплава 1580 рост прочностных свойств до σ0,2 = 380 МПа, а после этого интенсивность роста замедляется и при εΣ = 60 % наблюдали σ0,2 = 400 МПа. Проведено также исследование влияния отжига при t = 250÷350 °С на механические свойства листового проката. Установлено, что он приводит к снижению прочностных показателей и повышению пластичности, а максимальные значения условного предела текучести соответствуют температурам отжига 250–275 °С при достаточно высокой пластичности. В результате исследований установлено, что по прочностным свойствам листовой прокат из сплава 1580 с пониженным содержанием скандия превосходит полуфабрикаты из аналогичного по химическому составу, но без добавки скандия, сплава AW-5083 (США) на 10–15 %, а превышение по пластическим свойствам составляет 40–60 %.
70-83 14
Аннотация
Проведен анализ влияния режимов деформации на условия процесса радиально-сдвиговой прокатки (РСП) алюминия технической чистоты АД0. На основе моделирования методом конечных элементов (МКЭ) получено изменение температуры при различных углах подачи и вытяжках в первом и последнем проходах. Увеличение угла подачи незначительно повышает колебания температуры в поверхностном слое за счет роста частного обжатия, но несущественно влияет на общий деформационный разогрев в процессе РСП. Температуру окончания деформации возможно контролировать с помощью варьирования степени обжатия. При этом необходимо учитывать исходную температуру нагрева, размеры получаемого конечного проката и вытяжку за проход. Размер заготовки оказывает существенное влияние на тепловые изменения в процессе РСП. В последнем проходе, когда диаметральные размеры составляют 20–14 мм, деформационный разогрев практически полностью компенсируется охлаждением прутка при контакте с окружающей средой и инструментом и начинает преобладать с повышением коэффициента вытяжки больше 1,2. Анализ накопленной степени деформации (εн) при различных режимах деформации показал, что разница значений εн по поперечному сечению прутка уменьшается при увеличении угла подачи. Сопоставление полученных данных с твердостью и микроструктурой прокатанных образцов АД0 показывает, что величина εн оказывает значительное влияние на изменение структуры и свойств до определенного значения, что подтверждается полученным распределением микротвердости по поперечному сечению прутков. Механические свойства полученных прутков соответствуют свойствам алюминия технической чистоты в нагартованном состоянии (σв ~ 115 МПа, σ0,2 ~ 110 МПа, δ ~ 1 %, HV ~ 40÷43).

Хроника