Разработаны наилучшие селективные реагентные режимы для флотации медно-цинковой колчеданной руды одного из месторождений Урала, основанные на применении композиций металлосодержащих реагентов-модификаторов в сочетании с сернистым натрием. Проанализированы наиболее эффективные условия флотации минералов меди и цинка от пирита в коллективном цикле флотации медно-цинковой руды, а также условия для повышения селективного разделения коллективного медно-цинкового концентрата. Оценено влияние композиций реагентов-модификаторов, вводимых в коллективный цикл флотации, на технологические показатели селективной флотации коллективного концентрата. Приведены результаты фракционного анализа флотируемости минералов меди, цинка и железа с учетом кинетики флотации и распределения этих минералов во флотируемый концентрат по фракциям: труднофлотируемой, среднефлотируемой и легкофлотируемой. Используемые композиции реагентов-модификаторов не только подавляли флотацию пирита, но и обеспечивали эффективное разделение минералов меди и цинка в отдельные концентраты. Установлено, что наиболее эффективное влияние на селективность флотационного разделения минералов меди и цинка оказывает дозирование композиции железного купороса и сульфида натрия в коллективную медно-цинковую флотацию в равных долях (50 и 50 г/т). В результате применения данной композиции реагентов получены медно-пиритный концентрат с содержанием меди 12 % при извлечении меди 74,45 % и цинковый концентрат с содержанием цинка 5 % при извлечении 73,68 % от руды. Анализ кинетики флотации показал, что введение указанной смеси реагентов способствует наилучшей скорости флотации меди, обеспечивая максимальное извлечение меди в пенный (медно-пиритный) продукт на уровне 86,74 %.

В работе описан способ утилизации кубового остатка синтеза гексафтор-1,3-бутадиена (ГФБД) с получением фосфата цинка в форме Zn₃(PO₄)₂·2H₂O, применяемого в качестве компонента антикоррозионных пигментных материалов. Кубовый остаток («тяжелая жидкость») предложено предварительно подвергнуть глубокой вакуумной дистилляции (остаточное давление 30 Па, температура окончания процесса 160 °С) для извлечения летучих растворителей, изопропанола и диметилформамида (ДМФА). Остаток представляет собой концентрированный раствор ZnCl₂ (около 70 мас. %), содержит около 10 г/дм³ железа в форме Fe(II) и Fe(III), а также окрашенные органические примеси неустановленного состава. По разработанной технологии остаток вакуумной дистилляции предложено разбавить водой в соотношении 1 : 2, отфильтровать от взвешенных частиц, скорректировать pH до 2 введением концентрированной HCl, провести окислительную обработку H₂O₂ при температуре 70 °С. Железо (III) из раствора предложено отделять экстракцией 30 %-ным раствором Cyanex 272 в алифатическом разбавителе, а окрашенные примеси – сорбцией на активном угле марки БАУ-1. Альтернативным способом удаления Fe(III) и части других окрашенных примесей является осаждение цинка в форме (ZnOH)₂CO₃ обработкой 10 %-ным раствором Na₂CO₃. Окончательное осветление раствора также происходит на активном угле марки БАУ-1. Очищенный прозрачный раствор ZnCl₂ подается на двухступенчатое осаждение фосфата цинка, полученный осадок фильтруется, тщательно промывается водой, высушивается и измельчается. В ходе исследования установлено, что после высушивания при температуре 100–105 °С полученный порошок отвечает составу Zn₃(PO₄)₂·2H₂O, содержание посторонних регламентируемых примесей находится в рамках допуска, а свойства материала удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалу пигментного класса. Проведено сравнение характеристик полученного фосфата цинка и коммерчески доступного образца пигментного фосфата цинка. Определено, что с использованием предложенной технологии из 1 кг исходного сырья может быть получено 580 г двуводного фосфата цинка.

В основе огневого рафинирования меди лежит процесс удаления примесей, обладающих повышенным сродством к кислороду, за счет их окисления кислородом газовой фазы. Поскольку основным компонентом черновой меди является медь, то, согласно закону действующих масс и сродства к кислороду, при продувке расплава воздухом она преимущественно вступает во взаимодействие с кислородом дутья. Образовавшийся оксид меди (I) в результате перемешивания потоками воздуха перемещается из зоны непосредственного контакта с газообразным кислородом в зону низких концентраций кислорода, в которой осуществляется протекание реакции окисления примесей (Me_i) [1]. На практике реальный расплав меди отличается от идеального, поэтому для оценки термодинамических предпосылок огневого рафинирования меди целесообразно учитывать активности компонентов и параметры взаимодействия системы. Известно, что активность кислорода в медных расплавах зависит от сродства примесей к кислороду. Примеси, обладающие высоким сродством к кислороду (например, Al, Si, Мn), достаточно хорошо снижают активность кислорода. Примеси, обладающие меньшим сродством к кислороду (например, Zn, Fe, Sn, Со, Pb), частично снижают его активность. Для оценки термодинамической возможности окисления примесей (Меi) в расплаве меди, с учетом параметров взаимодействия расплава, проведены расчеты конечной концентрации примесей в расплаве меди и теоретическая оценка влияния примесей на активность кислорода в расплаве черновой и анодной меди. Расчеты показали, что возможность огневого рафинирования меди путем продувки расплава воздухом под средневзвешенным идеальным шлаком имеет термодинамические ограничения, при этом конечная концентрация примеси зависит от активности кислорода в расплаве и от активности оксида примеси в шлаке. С уменьшением активности оксида примеси в шлаке улучшается рафинирование за счет сдвига равновесия реакции окисления примеси в сторону продуктов взаимодействия. Теоретически обосновано влияние примесей на активность кислорода в меди для двух различных по химическому составу расплавов.

С использованием программы «QForm» проведен конечно-элементный анализ технологической возможности применения новой схемы плакирования слитков толщиной 360 мм из алюминий-литиевого сплава 1441 в условиях ПАО «КУМЗ». Взамен традиционной схемы плакирования, предусматривающей приварку планшетов к слитку за 4 прохода с абсолютными обжатиями по 6 мм, предложено укладывать планшеты в специальные углубления, предварительно выполненные фрезерованием на верхней и нижней поверхностях слитка, а приварку осуществлять за 1 проход с абсолютным обжатием 24 мм. Показано, что новая схема плакирования позволяет предотвратить выдавливание планшетов с поверхности слитка при высоких абсолютных обжатиях. Это дает возможность использовать более тонкие планшеты (толщиной 10 мм) взамен традиционных (15 мм). Установлено, что по новой схеме плакирования существенно сокращается общее количество проходов и междеформационных пауз при черновой прокатке и за счет этого улучшается тепловое состояние раската перед чистовой прокаткой. При сокращении 3 проходов и 3 междеформационных пауз среднее повышение температуры составляет 23 °С. Исследовано деформированное состояние основного металла (сплав 1441) и плакирующего слоя (сплав АЦпл). Показано, что средняя накопленная деформация в слитке (математическое ожидание) после прокатки по новой схеме в 2 раза выше в сравнении с традиционной схемой. При этом характер деформации плакирующего слоя при прокатке по новой схеме более равномерный. Результаты могут быть использованы для совершенствования и оптимизации технологических режимов горячей прокатки плакированных листов и полос из алюминий-литиевого сплава 1441 в условиях ПАО «КУМЗ».

Исследованы особенности формирования структуры и свойств неразъемных соединений при лазерной сварке титановых сплавов типа ВТ1-0/ВТ1-0, полученных после резки новым узкоструйным плазмотроном типа ПМВР-5.3, имеющим ряд конструктивных особенностей в системе газодинамической стабилизации (ГДС) плазменной дуги. Достигнутое преимущество в эффективности ГДС способствует повышению степени прецизионности и качества реза и, как следствие, увеличению коэффициента поглощения излучения, коэффициента проплавления и эффективности лазерной сварки. По результатам исследований показано, что при получении углекислотным лазером сварных соединений типа ВТ1-0/ВТ1-0 происходит формирование узкого шва со структурой, соответствующей литому состоянию сплава, и участков с крупными равноосными зернами в центральной части шва, уменьшающимися по размерам в донной части по сравнению с расположенными в поверхностной области. Защита сплава от газонасыщения в структуре сварного шва не позволяет избежать формирования мелких микропор в структуре сварного шва, однако их количество незначительно и они не создают критических скоплений в микрообъемах шва и не влияют на прочностные характеристики неразъемного соединения, при этом средние значения микротвердости материала шва выше, чем материала основы. В результате испытаний на статическое растяжение, а также определения значения микротвердости установлено, что материал сварного шва является достаточно прочным и существенно превышает прочность самого титанового сплава, а рельеф поверхности разрушения образцов соответствует вязкому разрушению. При циклических испытаниях образцов сварных соединений разрушение происходило не по шву, а по основному металлу с ростом доли зон долома в сечении образцов при увеличении значений максимального напряжения цикла. По результатам исследований можно сделать вывод о применимости технологий прецизионной узкоструйной воздушно-плазменной резки и сварки углекислотным лазером непрерывного действия для реализации процесса получения сварных соединений ВТ1-0/ВТ1-0 с высокой степенью эффективности и прочности на уровне соединяемых материалов.

Представлены результаты исследования двух сплавов на основе титана: Ti–10мас.%Mo и Ti–15мас.%Mo – для оценки перспектив их использования в качестве основы имплантируемых медицинских изделий для остеосинтеза. Образцы сплавов были изучены в трех состояниях: исходном (после изготовления), после отжига при температуре 1000 °С и после кручения под высоким давлением. Была исследована микроструктура сплавов с помощью сканирующий электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа. Были измерены значения модуля Юнга и микро-и нанотвердости сплавов, а также изучено влияние сплавов при инкубации in vitro на жизнеспособность и поверхностную адгезию мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток человека. Сравнительный анализ характеристик исследованных образцов показал, что наиболее перспективным для использования в качестве основы ортопедических изделий является отожженный образец сплава Ti–15мас.%Mo, который оптимально сочетает хорошую биосовместимость, активную стимуляцию клеточной адгезии и низкие значения микротвердости (283 HV) и модуля Юнга (106 ГПа).