Современные требования, определяющие необходимость рециклинга, а также снижение объемов качественных рудных концентратов привели к вовлечению в переработку на головных плавильных агрегатах ранее накопленного техногенного сырья – металлургических шлаков, илов прудов-отстойников систем оборотного водоснабжения и т.п. Доля такого сырья в загрузке плавильных агрегатов достигает уже ~25 %, что обусловило серьезные технологические сбои в устойчивом ведении процесса на головных автогенных плавильных агрегатах. Для печей Ванюкова это появление наряду с типичными продуктами плавки (штейна и шлака) нового атипичного продукта – так называемого промежуточного слоя, образование которого приводит к негативным последствиям, которые выражаются в запечатывании перетоков из горна печи в шлаковый и штейновый сифоны с последующей полной остановкой агрегата. Изучение такого аномального продукта, отобранного на промышленном агрегате в период отклонения от устойчивого ведения технологического процесса, методами дифференциально-сканирующей калориметрии, термогравиметрического и дифференциального термического анализа позволило определить температурные интервалы фазовых преобразований компонентов, входящих в состав промежуточного слоя. Полученные результаты помогут определить желаемые параметры устойчивого ведения процесса плавки и предложить технические решения, препятствующие неблагоприятным условиям настылеобразования.

Получены ИК-спектры поверхностного слоя гетерогенных мембран: катионообменной МК-40 и анионообменной МА-41П, широко применяемых в электромембранных процессах. Спектры представлены для воздушно-сухого, статически и динамически водонасыщенного образцов мембран. Динамическое водонасыщение проводилось в процессе электродионизационной очистки раствора, содержащего ионы кобальта, меди и кадмия. Выявлено, что изменения в спектрах мембран, происходящие в результате водонасыщения, приводят к увеличению интенсивности и ширины полосы поглощения ν = 3000÷3700 см^–1 в диапазоне валентных колебаний ОH^–-групп. Появление дополнительного максимума при ν ~ 3287 см^–1 обусловлено образованием более прочных водородных связей в поровом пространстве мембран. Отсутствие смещения полос поглощения, определяющих соединения, составляющие матрицу мембран в воздушно-сухом, статически и динамически водонасыщенных состояниях, указывает на их химическую стабильность. Установлены изменения интенсивности и частоты поглощения пиков в диапазоне ν ~1220÷1000 см^–1, отвечающем за идентификацию функциональной группы анионита, для образца МА-41П после его использования в процессе электромембранной очистки. Наблюдаемые изменения в ИК-спектрах мембран оценивались на основании расчета приведенных пиковых интенсивностей полос поглощения. Установлено, что в мембранах МК-40 и МА-41П в динамически водонасыщенном состоянии уменьшается количество слабосвязанной «жидкой воды» и образуются более прочные водородные связи. Представлены результаты расчета оптической плотности характеристических полос поглощения полиэтилена, входящего в состав матрицы мембран. Показано изменение оптической плотности при водонасыщении, указывающее на конформационную перестройку в волокнах полиэтилена. Установлено количество химически не связанных компонентов разделяемого раствора, задерживающихся в объеме мембран и не оказывающих влияние на их эксплуатационные характеристики.

Настоящая работа является продолжением предыдущей статьи [1], в которой рассматривался процесс адсорбции золота из золотоцианистых растворов на активированный уголь (АУ) в течение относительно короткого отрезка времени – до 40 ч. При этом процесс адсорбции протекал в тонком приповерхностном слое сорбента. Целью данного исследования являлось усовершенствование разработанной нами ранее математической модели адсорбции золота на активированный уголь из золотоцианистых растворов [1] в направлении учета в ней внутридиффузионной стадии массопереноса золота. Поставленная задача была достигнута путем включения в уравнение кинетики адсорбции еще одного члена, описывающего сорбцию золота за счет внутридиффузионного массопереноса. Такая модернизация уравнения кинетики позволила полностью сохранить всю теорию адсорбции, описываемую предыдущим уравнением кинетики, и включить ее как частный случай в более общую теорию сорбции с учетом усовершенствованного уравнения кинетики. Получено аналитическое решение предложенного уравнения, из которого аналитически выводится изотерма нового типа. Приведены вывод и анализ уравнения изотермы нового типа, а также выполнена идентификация по экспериментальным данным. 

Настоящая работа посвящена выявлению возможности селективного выделения сорбцией палладия на химически модифицированных кремнеземах из растворов, содержащих цветные металлы и железо. Объектами исследования являлись индивидуальные (содержащие соединения одного металла) и модельные многокомпонентные растворы. Сорбентами служили кремнеземы, модифицированные группами иминодиуксусной (IDA-D), фосфоновой (PA-D) и аминометилфосфоновой (AMPA-D) кислот, а также хорошо известный химически модифицированный кремнезем, содержащий привитые группы γ-аминопропилтриэтоксисилана (АPТES) с плотностью прививки функциональных групп 1,63 ммоль/г. В статических условиях при комнатной температуре для сорбентов IDA-D, PA-D и AMPA-D установлено время достижения постоянных значений сорбции ионов меди (II), никеля (II) и железа (III), обычно присутствующих в технологических растворах различного состава. Построены зависимости сорбции ионов этих металлов от концентрации соляной кислоты. Для сорбента IDA-D изучена зависимость сорбции от концентрации галогенид-иона. Показано, что сорбция указанных ионов протекает в слабокислых средах и практически отсутствует в 1–2 M HCl, причем сорбционная способность сорбентов уменьшается в ряду: IDA-D > AMPA-D > PA-D. Сделанный из полученных результатов вывод о возможности количественного разделения ионов палладия (II) и неблагородных металлов на данных комплексообразующих сорбентах (на примере IDA-D) в динамических условиях не подтвердился. Изучена сорбция ионов Pd(II), Cu(II) и Al(III) в статических и динамических условиях на химически модифицированном кремнеземе, содержащем привитые группы γ-аминопропилтриэтоксисилана (APTES), из хлоридных и хлоридно-бромидных растворов, в том числе модельных, близких по составу к технологическим растворам, образующимся при вскрытии отработанных катализаторов низкотемпературного окисления монооксида углерода до его диоксида, содержащих палладий (0,004÷0,015 моль/л), медь (0,014÷0,049 моль/л) и алюминий (0,015÷0,060 моль/л). Выявлена возможность селективного выделения Pd(II) из растворов выщелачивания отработанных катализаторов указанным сорбентом. Предложена схема переработки отработанных катализаторов, включающая сорбцию из 0,1 M HCl, промывку насыщенной фазы сорбента водой, элюирование Pd(II) 5 %-ным раствором Thiо в 0,1 M HCl. Показано, что разделение палладия и цветных металлов происходит уже на стадиях сорбции и промывки сорбента. 

В работе рассмотрена проблема прогнозирования зеренной структуры в крупногабаритных отливках из никелевого жаропрочного сплава ВЖЛ14Н-ВИ, представляющих собой тела вращения с весьма тонкими литыми стенками. Для этого использовалась система компьютерного моделирования литейных процессов ProCast с модулем для расчета зеренной структуры CAFE. Путем компьютерного моделирования определена скорость охлаждения в различных частях отливки, после чего на реальных образцах, полученных в условиях промышленного производства в ПАО «ОДК-Кузнецов» (г. Самара, Россия), определены размеры зерен и построена их зависимость от скорости охлаждения отливки. Установлено влияние на размер зерна не только скорости охлаждения, но и геометрических особенностей отливки, в частности ее термический модуль (приведенная толщина). Показано, что система ProCast может быть эффективно использована для прогнозирования литейных дефектов в крупногабаритных отливках из жаропрочных никелевых сплавов. При этом путем сравнения температурных зависимостей плотности, теплоемкости и теплопроводности сплава ВЖЛ14Н-ВИ, полученных прямыми измерениями и расчетом с использованием термодинамической базы ProCast, выявлено, что расчетные данные достаточно точны для использования их в компьютерном моделировании литейных процессов. Установлено, что модуль CAFE может быть востребован для прогнозирования зеренной структуры в отливке, однако для его корректного применения необходимо установление параметров моделирования, прежде всего величины переохлаждения при затвердевании и количества зародышей зерен в сплаве. Поскольку эти параметры не поддаются прямому измерению, их определение потребует дополнительных исследований.

Антифрикционные оловянные бронзы используются в авиастроении для изготовления деталей, работающих в узлах трения при повышенных температурах. Это обусловлено хорошим сочетанием антифрикционных, механических и коррозионных свойств сплава. В частности, в таких изделиях широко используется оловянная бронза БрО10С2Н3. Из нее изготавливают узлы систем торможения и детали плунжерных насосов. В настоящее время детали из этой бронзы производят механической обработкой слитка, полученного наполнительным литьем с направленной кристаллизацией. Однако такой способ имеет низкий коэффициент использования материала, который составляет 5–15 %. Наиболее перспективным методом получения слитков из бронзы БрО10С2Н3 является непрерывно-пошаговое литье вверх, которое позволяет максимально приблизить размеры слитка к размеру детали, что значительно сокращает трудоемкость механической обработки и повышает коэффициент использования металла до 95 %. В настоящей работе приведены результаты отработки режимов литья слитков диаметром 15 мм из оловянной бронзы БрО10С2Н3 по этой технологии. Также исследованы их структура и свойства. Показано, что с увеличением скорости литья с 90 до 360 мм/мин в слитках возрастает объемная доля интерметаллидной фазы γ-Cu₃Sn, а количество твердого раствора на основе олова практически не изменяется. При этом распределение фаз в бронзе становится более дисперсным. Макроструктура бронзы состоит из столбчатых и равноосных кристаллов. С увеличением скорости литья столбчатые кристаллы меняют свой наклон относительно направления теплоотвода, твердость возрастает с 127 ± 2,73 до 136 ± 4,25 HB, а предел прочности и относительное удлинение незначительно повышаются при скорости литья до 250 мм/мин, а затем снижаются при 360 мм/мин, что связано с приближением макроструктуры к транскристаллитной форме. В работе также проанализированы дефекты (ужимины и ликваты) в слитках, полученных при скорости литья 150 мм/мин, и причины их возникновения. В заключение сформулированы рекомендации по режимам литья слитков диаметром 15 мм при непрерывно-пошаговом литье вверх. 

В работе исследованы отходы цветной металлургии – глинистая часть «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд (ГЦИ), в целях ее использования в качестве глинистого компонента и отощителя – шамота из ГЦИ, для получения кислотоупорной плитки. Установлено, что образцы из ГЦИ (без применения отощителей), обожженные при температурах 1250– 1300 °С, не соответствуют нормативным требованиям по кислотостойкости. Введение в керамическую массу 40 % шамота является оптимальным для получения обжигом при 1300 °С кислотоупоров, которые по всем показателям отвечают условиям ГОСТ 961-89 «Плитки кислотоупорные и термокислотоупорные керамические», марка КШ (кислотоупорные шамотные). Увеличение содержания шамота более 40 % способствует снижению доли глинистого связующего, в результате чего уменьшается число пластичности (до менее 11) керамической массы, и на образцах при формовании появляются трещины. Исследован фазовый состав 4 образцов плиток, отличающихся содержанием компонентов – ГЦИ и шамота. На рентгенограммах образцов, обожженных при температуре 1300 °С, основные интенсивные линии принадлежат муллиту, кристобалиту, кварцу и гематиту, что подтверждают ИК-спектры. «Муллитизация» при производстве кислотоупоров имеет важное значение, так как эксплуатационные показатели определяет именно муллит. Таким образом, разработаны составы и получены кислотоупоры из отходов цветной металлургии без употребления традиционного природного сырья.