Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
№ 5 (2021)
Скачать выпуск PDF

Обогащение руд цветных металлов 

4-12 38
Аннотация

Предложен метод быстрой оценки средней флотируемости минералов по данным кинетического опыта, без нахождения спектра флотируемости, при котором первые моменты распределения вычисляются по коэффициентам полиномиальной аппроксимации логарифмической формы кинетики. На примере медно-никелевой руды показано, что применение этого метода эффективно в многопараметрической задаче сравнительной оценки реагентов. Оцениваемые параметры (их 10) включали среднюю флотируемость целевых минералов (халькопирита и пентландита), пирротина и породы; коэффициенты селективности флотации целевых минералов относительно пирротина и породы; уровни потерь меди и никеля с хвостами коллективной флотации. Наглядное представление взаимозависимостей параметров достигается использованием диаграмм, отображающих влияние флотационных реагентов на группы параметров: среднюю флотируемость, коэффициенты селективности, потери металлов и селективность относительно породы. Определено влияние бутилового ксантогената, аэрофлота, дизельного топлива, а также депрессоров пустой породы – карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и подкисленного жидкого стекла (при суммарном расходе собирателей – 130 г/т, дизельного топлива – 5–10 г/т, КМЦ – 200 г/т, жидкого стекла – 500 г/т) на оцениваемые параметры в условиях коллективной флотации. Установлено, что добавки аэрофлота и дизельного топлива к основному реагенту- собирателю – ксантогенату – повышают селективность флотации пентландита и халькопирита относительно пирротина и породообразующей составляющей. Введение в реагентный режим подкисленного жидкого стекла увеличивает селективность флотации сульфидов никеля и меди относительно породы. Добавки КМЦ ухудшают селективность флотации меди. Количественные эффекты каждого отдельного параметра учтены в интегральной рейтинговой оценке перспективности применения сочетаний реагентов для медно-никелевой руды по совокупности 10 параметров. Предложенный метод может быть в дальнейшем использован при массовой сравнительной оценке флотационных реагентов.

Металлургия цветных металлов 

13-24 29
Аннотация

Изучены физико-химические закономерности автоклавного окислительного сернокислотного выщелачивания сульфидного цинкового концентрата. Установлено влияние концентрации лигносульфоната (СЛСН = 0,2÷0,8 г/дм3), продолжительности выщелачивания (τ = 20÷120 мин), температуры (Т = 393÷423 К) и парциального давления кислорода (РО2= 0,3÷0,7 МПа) на степень извлечения цинка и железа в раствор, а также на гранулометрический состав кеков. Показано, что введение ЛСН позволяет интенсифицировать процессы извлечения цинка и железа. За 120 мин выщелачивания при СЛСН = 0,6÷0,8 г/дм3 максимальное извлечение цинка составляет 89 %, железа – 37 %. Частный порядок реакции по лигносульфонату для сфалерита
равен 0,3, для сульфидов железа – 0,9. Выявлено неоднозначное влияние повышения температуры на исследуемый процесс. Увеличение температуры с 413 до 423 К приводит к снижению извлечения цинка на 3–4 % вследствие формирования серосульфидных агрегатов крупностью более 150 мкм. Рассчитаны величины кажущейся энергии активации (Еа) выщелачивания сфалерита и сульфидов железа в присутствии лигносульфоната – соответственно 30 и 45 кДж/моль. Обнаружено, что увеличение парциального давления кислорода с 0,3 до 0,5 МПа оказывает положительное влияние на выщелачивание и позволяет повысить извлечение в раствор цинка (на 22 %) и железа (на 27 %). Однако при повышении парциального давления кислорода до 0,7 МПа в присутствии ЛСН после 40 мин ведения процесса отмечалось снижение скорости выщелачивания сульфида цинка, что могло быть связано с деструкцией лигносульфоната. Выявлено, что величины частных порядков реакций выщелачивания по кислороду составляют 1,2 для сфалерита и 2,5 для сульфидов железа.

25-37 33
Аннотация

Тонкие пыли медеплавильного производства являются ценным сырьем для извлечения тяжелых цветных, благородных и редких металлов. Особенностью пылей является высокое содержание в них мышьяка, который должен быть выведен из технологического цикла в виде пригодного для безопасного хранения продукта. Наиболее рациональной является комбинированная технология переработки пылей медеплавильного производства, включающая низкотемпературный обжиг (прокалку) пылей с целью отгонки мышьяка в отдельный продукт и разрушения малорастворимых сульфидных и ферритных соединений цинка и меди. Представлен химический и фазовый состав пылей технологии «Ausmelt». Выполнены термодинамические расчеты реакций, протекающих при обжиге этих пылей, с целью изучения поведения соединений меди, цинка, мышьяка и железа при обжиге в диапазоне температур 20–1000 °С, особенностей образования и состава твердых фаз, оптимизации условий обжига и отгонки мышьяка. Установлено, что прокалка пылей позволяет перевести труднорастворимые сульфиды и ферриты цинка и меди в кислоторастворимые оксиды и сульфаты. Определены термодинамические параметры реакций сернокислотного выщелачивания отдельных соединений полученного огарка. Результаты лабораторных исследований показали, что температура прокалки 550 °С обеспечивает наиболее удовлетворительные результаты по переводу мышьяка в возгоны (более 95 %) и извлечению меди и цинка в раствор при сернокислотном выщелачивании (более 90 %). Начальная кислотность растворов 50 г/дм3 и температура раствора 60 °С являются достаточными для достижения высоких значений извлечения меди и цинка в раствор.

38-49 18
Аннотация

Представлены результаты экспериментальных работ по гидрометаллургической переработке мелкодисперсного техногенного сырья производства первичного алюминия в электролизерах с самообжигающимися анодами (на примере Иркутского алюминиевого завода) – лежалого шлама. Составляющими данного шлама являются пыль электрофильтров (79,7 %), шлам «мокрой» газоочистки (4,4 %) и хвосты флотации угольной пены (15,8 %). Согласно проведенному гранулометрическому анализу, частицы пробы лежалого шлама имеют крупность –50 мкм. По результатам анализа химического состава пробы шлама, основными компонентами в нем являются углерод, криолит, хиолит с незначительным количеством других соединений (корунда, ральстонита, сподумена, флюорита). Эксперименты по выщелачиванию фтора проводились раствором 2 %-ного едкого натра при числе оборотов мешалки ~1020 об/мин. Методом математического планирования трехфакторного эксперимента установлено, что для достижения максимальной концентрации фтора в растворе (15,844 г/дм3) оптимальными параметрами щелочного выщелачивания фтора являются температура 90 °C, отношение жидкого к твердому 9 : 1 и продолжительность
90 мин. Получено уравнение многомерного полинома процесса щелочного выщелачивания фтора из лежалого шлама. Из фторсодержащих растворов был получен криолит (по реакции взаимодействия фторида натрия с бикарбонатом натрия и алюминатным раствором), что подтверждено данными рентгенофазового анализа.

Металлургия редких и благородных металлов 

50-57 27
Аннотация

Представлены результаты исследования особенностей процессов растворения металлических платины, родия и иридия в растворах соляной кислоты в гидротермальных автоклавных условиях. В качестве окислителя использован пероксид водорода. Твердые и жидкие фазы приводили в контакт после достижения заданной температуры, что является критически важным при изучении кинетики растворения родиевой черни и платиновой пластинки ввиду высоких скоростей этих процессов. Концентрации металлов в растворах определяли методами атомно-абсорбционной спектроскопии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Формы нахождения хлорокомплексов родия, иридия и платины в растворах устанавливали
спектрофотометрически. В результате экспериментов определены режимы количественного растворения платиновой пластинки и родия (в виде аффинированного порошка и пластинки) и показано, что при t = 210 °С в среде 6М соляной кислоты с добавкой 5 об.% пероксида водорода иридий, взятый в виде аффинированного порошка, переходит в раствор на 50 % в течение более 50 ч, тогда как платиновая пластинка растворяется полностью при t = 130 °С примерно за 120 мин. Согласно анализу кинетических данных с использованием модели сжимающегося ядра, родиевая чернь и аффинированные порошки родия и иридия растворяются в автоклавных условиях в кинетическом режиме. Полученные результаты могут применяться как в аналитической химии для количественного определения инертных платиновых металлов, так и в аффинажном производстве для усовершенствования технологии переработки сырья, содержащего металлы платиновой группы (МПГ), и оптимизации подходов к синтезу чистых хлорокомплексных соединений МПГ.

Литейное производство 

24
Аннотация

Выполнено исследование свободной линейной усадки образцов из филаментов марок PLA, HIPS и ABS, используемых для 3D-печати по FDM-технологии, в диапазонах рабочих температур экструзии (Δt). Установлено, что при Δt = 200÷220 °С филамент марки PLA характеризуется значениями усадки в интервале 0,2–0,6 %. Филаменты HIPS (Δt = 220÷240 °С) и ABS (Δt = 240÷270 °С) имеют усадку 0,3–0,8 %. Значения линейных усадок необходимо учитывать при проектировании математических моделей будущего литого изделия. Изучено влияние плотности печати (dр – степени заполнения внутренней структуры) на величину зольного остатка А при выжигании образцов, полученных из исследованных филаментов. Показано, что с повышением dр (5–15–30 %) возрастает значение А. Минимальные значения А (0,19–0,48 %) имеет филамент марки PLA. Сделан вывод о том, что для 3D-печати моделей отливок по FDM-технологии для литья в огнеупорные керамические формы (ОКФ) по совокупности показателей свободной линейной усадки и зольного остатка наиболее технологичен филамент марки PLA. Средствами 3D-печати были изготовлены модельные блоки из филамента марки PLA по FDM-технологии для получения отливок типа «Патрубок» литьем в ОКФ. По модельным блокам были сформированы ОКФ. В процессе выжигания модельных блоков из ОКФ установлено, что при линейном нагреве происходит растрескивание части ОКФ. Это обусловлено избыточным давлением расширяющегося филамента в процессе нагрева до температуры его размягчения, а также давлением газа, образующегося при последующем выжигании филамента. С увеличением скорости нагрева доля треснувших ОКФ возрастала. С целью предотвращения растрескивания разработан ступенчатый режим нагрева ОКФ, совмещенный с их прокалкой. При удалении модельных блоков по ступенчатому режиму растрескивания ОКФ не происходило. Из бронзы марки БрА9ЖЗЛ были получены опытные отливки типа «Патрубок». Качество отливок соответствовало требованиям конструкторской документации.

Металловедение и термическая обработка 

67-77 19
Аннотация

Лазерная наплавка, характеризующаяся минимальным тепловым воздействием на подложку, является прогрессивным способом восстановления рабочих размеров деталей, работающих в условиях износа. Покрытия системы Ni–Cr–B–Si могут использоваться в деталях, эксплуатируемых при высоких температурах. Целью работы явилось исследование влияния нагрева и условий последующего охлаждения при проведении высокотемпературной обработки на особенности формирования структурно-фазового состояния покрытия, полученного лазерной наплавкой порошка марки ПГ-СР2 (химический состав, мас.%: 14,8Сr; 2,1B; 2,9Si; 2,6Fe; 0,48С; ост. Ni), и достигаемые при этом свойства (твердость и трибологические характеристики при скольжении по закрепленному абразиву (корунду)). Образцы с наплавленным слоем подвергали нагреву при температуре 1050 °С (выдержка 1 ч) с последующим охлаждением в воде (что позволило зафиксировать структурные превращения при высокотемпературном нагреве), на воздухе, в муфельной и вакуумной печах. Показано, что скорость охлаждения при высокотемпературной обработке наплавленного лазером покрытия ПГ-СР2 оказывает значительное влияние на формируемую структуру и свойства. Высокотемпературный нагрев приводит к частичному диффузионному растворению боридов никеля (Ni3B) и карбидов хрома (Cr23C6) в твердом растворе и соответствующему снижению твердости, повышению интенсивности абразивного изнашивания и коэффициента трения. Замедление скорости охлаждения от 1050 °С при охлаждении образцов на воздухе, в муфельной и вакуумной печах приводит к выделению боридов хрома (CrB) и силицидов никеля (Ni3Si), отсутствовавших в структуре наплавленного покрытия. Высокопрочные бориды CrB с твердостью, соответствующей или даже большей твердости абразива (корунда), ограничивают развитие механизма микрорезания при абразивном изнашивании. Формируемые при медленном охлаждении в печи крупные карбиды и бориды хрома образуют износостойкие структуры каркасоподобного типа. Это приводит к росту твердости и сопротивления абразивному изнашиванию до уровней, превышающих характеристики исходного наплавленного покрытия.

Хроника 



ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)