Изложены результаты экспериментальных исследований электрокинетического потенциала (ЭКП) ультратонких сульфидов (халькопирит, теннантит, галенит, сфалерит, пирит, пирротин); флотируемости мономинеральных фракций сульфидов флотационной крупности (–0,1 + 0,05 мм) в механической флотомашине; флотируемости шламов (–0,041 + 0,010 мм) в трубке Халлимонда с адсорбцией в условиях беспенной флотации. Приведена методика подготовки ультратонких порошков и сульфгидрильных собирателей к измерению ЭКП. Изучены ЭКП поверхности частиц минералов и нерастворимых форм сульфгидрильных собирателей в диапазоне рН от 2,0 до 12,5 (кислая среда создавалась с использованием H2SO4, щелочная – NaOH или Ca(OH)2) – были получены разные результаты ЭКП сульфидов для среды гидроксида натрия и извести. В среде NaOH при рН > 9,5 у всех сульфидов значения ЭКП отрицательные; в среде Ca(OH)2 при рН > 11 они имеют положительные ЭКП (1–18 мВ); у халькопирита ЭКП положительны в исследованном диапазоне pHCa(OH)2 = = 9,0÷12,5. Установлены значения точки нулевого заряда: в среде серной кислоты и гидроксида натрия – для халькопирита (рН = 6,5 и 8,8), теннантита (рН = 3,0), сфалерита (рН = 5,1 и 6,4), пирита (рН = 3,1 и 8,9) и пирротина (рН = 7,0); в известковой среде – для теннантита и сфалерита (рН = 12,0), галенита (рН = 11,2), пирита (рН = 9,5 и 11,2), пирротина (рН = 9,5 и 12,1). Измерения ЭКП ультратонких частиц сульфидов позволяют уточнить механизм взаимодействия сульфгидрильных собирателей с сульфидами, связать неселективное извлечение шламов сульфидов в высокощелочной известковой среде с вкладом электростатической составляющей при адгезии ультратонких частиц сульфидов на пузырьках и их механическим выносом в пенный продукт.

Представлены результаты физического моделирования поведения пузырьков, образуемых в результате электрохимического выделения кислорода на инертном аноде при высокотемпературном электролизе суспензии глинозема во фторидном расплаве. Рассчитаны критерии подобия, проведены опыты на водной модели электролизера с вертикально ориентированными электродами, с помощью видеосъемки получены данные о поведении пузырей в суспензии. В качестве электролита модели использовался 20 %-ный водный раствор серной кислоты с содержанием глинозема 30 об.%. Опыты проводились в интервале плотностей тока от 0,05 до 0,25 А/см2. Видео снималось на камеру «Nikon D3100» с частотой съемки 30 кадр./с. Получены сведения о характере движения пузырей, количественные данные, характеризующие коалесценцию, скорость подъема пузырей. Для определения средней скорости подъема было проанализировано 125 пузы- рей. Они имели толщину от 0,8 до 2,3 мм. Режим движения пузырей являлся снарядным при скорости их подъема 1,0– 2,3 см/с. Толщина пузырькового слоя составила около 5 мм. Дальнейшие исследования будут направлены на получение новых данных о поведении пузырей при разных значениях содержания твердой фазы, плотности тока, угла наклона электродов, гранулометрического состава.

Получение алюминия на электролизерах Содерберга сопряжено с выбросами в атмосферу большого количества загрязняющих веществ, включая газообразные и плохо растворимые фториды. В настоящее время рядовые электролизеры Содерберга, оснащенные стандартным газосборным колоколом и горелочными устройствами, не отвечают современным требованиям по эффективности укрытия. Для достижения нормативных экологических требований необходима модернизация существующей технологии. Внедрение технологии экологичного Содерберга, оснащенного модернизирован- ным газосборным колоколом и принципиально новой четырехкупольной системой газоудаления, обеспечивает среднесуточную эффективность укрытия 97,4 %.

При получении металлургического кремния в рудно-термических печах (РТП) образуется незначительное количество печного шлака, ухудшающего качество выплавляемого ценного продукта. Цель работы состояла в анализе причин формирования печного шлака, переходящего при выпуске из РТП в кремний, а также изучении химического состава образцов. Разработана компьютерная программа, позволяющая прогнозировать выход продуктов плавки (чернового кремния, пылегазовой смеси, печного шлака) в зависимости от количества и химического состава загружаемых шихтовых материалов – кремнеземсодержащего рудного сырья и углеродистых восстановителей. Приведены результаты исследований образцов шлаков с РТП действующего производства металлографическим, рентгеноспектральным, рентгенофазовым методами анализа и рентгеноспектральным микроанализом. Показано, что в изучаемых образцах зафиксированы запутавшиеся корольки кремния с интерметаллическими включениями (Fe(Ti)Si, CaSi2), карборунд SiC, недовосстановленные α-SiO2-кристобалит и Al2O3 и образованные комплексные оксиды элементов-примесей (CaO·SiO2). Установлено, что количество образующегося печного шлака и, следовательно, химический состав выплавляемого кремния зависят от оптимального избытка твердого углерода (в диапазоне 103–111 %) в шихте и стабильного электрического режима работы РТП.

Для получения отливок из титановых, никелевых, медных, алюминиевых и цинковых сплавов могут использоваться формы из графита, что позволяет обеспечить высокую скорость охлаждения. При этом не нужны краски и смазки. Компьютерное моделирование процессов литья в графитовые формы требует знания теплофизических свойств заливаемого сплава и графита. Помимо этого для получения адекватных результатов моделирования необходимо определить ряд граничных условий – таких, как коэффициенты теплопередачи и теплоотдачи. Наиболее важными являются коэффициент теплопередачи между отливкой и формой, коэффициент теплопередачи между элементами формы и коэффицент теплоотдачи формы в окружающую атмосферу. В данной работе определяли коэффициент теплопередачи h (iHTC – interface Heat Transfer Coefficient) между цилиндрической отливкой из алюминия (99,99 %) и формой, выполненной из блочного графита марки ГМЗ. Форму изготавливали путем фрезерования на станке с числовым программным управлением. Нахождение коэффициента теплопередачи производилось путем минимизации значения функции ошибок, отражающей разницу между экспериментальными и полученными в процессе математического моделирования значениями температуры в форме и в отливке в процессе заливки, затвердевания и охлаждения отливки. Построены зависимости величины коэффициента теплопередачи между алюминием и графитом от температуры поверхности отливки и от времени, прошедшего с начала заливки. Установлено, что при температурах поверхности металла, контактирующего с формой, 1000, 660, 619 и 190 °С значения h равны 1100, 4700, 700 и 100 Вт/(м2 ·К) соответственно, т.е. при понижении температуры расплава от 1000 °C (температура заливки) до 660 °C (температура кристаллизации алюминия) величина h растет от 1100 до 4700 Вт/(м2 ·К), а после образования слоя твердого металла на поверхности отливки и уменьшения ее температуры – снижается. Уменьшение коэффициента теплопередачи при температурах поверхности отливки менее 660 °C, по нашему мне- нию, связано с появлением зазора между поверхностями формы и отливки вследствие линейной усадки последней. Коэффициент теплопередачи между элементами формы (графит–графит) постоянен, составляя 1000 Вт/(м2 ·К). Коэффициент теплоотдачи графита в воздушную атмосферу равен 12 Вт/(м2 ·К) при температуре поверхности формы до 600 °С.

Предложен новый метод деформации литого магния в холодном состоянии. Он состоит в реализации способа осадки с боковым подпором. Заготовка помещается сначала в обойму из пластичного материала, а затем в контейнер. На заготовку воздействуют пуансоном, установленным в контейнер с зазором. Под усилием пресса металл обоймы вытекает в зазор и создает подпор. В результате возрастает уровень сжимающих напряжений, что повышает пластичность магния. Выполнены опыты по деформации магниевых литых образцов, которые показали, что относительное обжатие без разрушения можно увеличить с 12–18 до 60–70 %. Такое повышение пластичности позволяет получать деформированные заготовки из магния без применения операции нагрева. Предусмотрен прием облегченного извлечения заготовок из обойм после окончания деформации. Выявлено, что процесс возможно осуществлять при средних давлениях осадки 820–830 МПа, что приемлемо для современных инструментальных материалов.

Исследовано влияние анизотропии материала на характер деформации и геометрические размеры готового капсюля из алюминиевого сплава АД1М в процессе вытяжки. С целью выявления причин анизотропии рассматриваемого материала проведены металлографические, рентгеноструктурные, натурные производственные и компьютерные исследования, а также определены механические свойства материала. Выполнен конечно-элементный анализ процесса вытяжки, где в качестве обрабатываемого материала рассмотрены изотропная и макроанизотропная модели, а также модель, учитывающая микроструктуру алюминиевого сплава АД1М. Установлено, что только макроанизотропная модель и, в большей степени, конечно-элементная модель, учитывающая микроструктуру материала, в отличие от изотропной, позволяют исследовать процесс фестонообразования. Показано, что учет анизотропии листового материала при изготовлении полых цилиндрических деталей методами холодной листовой штамповки дает возможность более точно и реально выявить характер течения металла и, соответственно, определить конечную геометрию получаемых деталей, а следовательно, создать устойчивый технологический процесс и повысить эксплуатационные характеристики изделий.

Приведены результаты термодеформационных испытаний на комплексе физического моделирования термомеханических процессов «Gleeble System 3800» жаропрочного никелевого гранулируемого сплава ЭП962НП при температурах деформации 1100, 1150 и 1200 °С со скоростями деформации 0,1 и 1 с–1. Представлены данные об изменениях микроструктуры образцов в процессе деформации. Установлены условия получения в сплаве ультрамелкозернистой структуры, необходимой для реализации механизма сверхпластичности. На основании полученных реологических характеристик определены рекомендуемые режимы термодеформационной обработки изделий из сплава ЭП962НП, который превосходит по комплексу прочностных свойств и жаропрочности наиболее распространенные отечественные гранулируемые никелевые сплавы. Представляет интерес возможность получения изделий из этого сплава по технологии «ГИП + деформация»: реализация этого подхода позволит дополнительно улучшить характеристики данного сплава.

Определяли скорость коррозии и исследовали особенности коррозионного повреждения в сероводородсодержащем растворе NACE образцов из алюминиевого сплава АК4-1. Сплав изучали в ультрамелкозернистом состоянии в сравнении с крупнозернистым состоянием, полученным после стандартной обработки Т6 (закалка + старение). Наноструктурирование сплава проводили путем равноканального углового прессования (РКУП). Показано, что скорость коррозии сплава после РКУП в 1,9 раза выше, чем после обработки Т6. При этом в сплаве после РКУП имеет место общая коррозия, а в сплаве в состоянии Т6 помимо общей коррозии наблюдается и язвенная. Коррозионное воздействие оказывает большее влияние на параметры шероховатости поверхности образцов из сплава АК4-1 после РКУП по сравнению с образцами после обработки Т6.