Рассмотрены результаты исследования песков высокоглинистого россыпного сложного комплексного месторождения Фадеевского рудно-россыпного узла с высокими прочностными характеристиками песков и повышенным содержанием мелких фракций ценных компонентов. Осуществлен энергодисперсионный микроанализ образцов пород. В пробах присутствуют микроэлементы широкого спектра благородных (в том числе золота, серебра, платины), редкоземельных и других элементов. Установлено, что пески исследуемой золотоносной россыпи являются достаточно сложным объектом для дезинтеграции. Экспериментально-аналитическим путем определены акустические характеристики исследуемых песков в исходном состоянии и при водонасыщении, которые свидетельствуют о значительном превышении доли максимальных значений модуля сдвига. Для решения вопроса микродезинтеграции, с целью извлечения мелкого и тонкого золота более экологически и технологически эффективными средствами, предложено использовать системы, в основе которых лежат процессы кавитационно-акустического воздействия на минеральную составляющую гидросмеси.

Для повышения точности полученных результатов сравниваются два метода исследования процессов смачивания и рас-текания на твердой подложке. В первом методе используются капли жидкости, а во втором – пузырьки. При растекании формы капель и пузырьков изменяются, и это количественно может быть оценено только посредством уравнения Лапласа, но применяется уравнение только в случае пузырьков (второй метод). Это исключает в случае первого метода контроль за чистотой поверхности растекающейся капли. Влияние микрозагрязнений на результаты рассматривается на основе прецизионных расчетов, проведенных для обоих методов. Рассчитаны кривые растекания нанопузырьков с начальными диаметрами 20 и 10 нм на подложках с различной смачиваемостью, причем смачиваемость оценивается не по числовой величине краевого угла, а по соответствующим ему легко реализуемым примерам таких подложек Г, Ф и Нх, где х – доля поверхности под пузырьком, покрытая молекулами ионогенного собирателя: 0,8; 0,6; 0,4 и 0,2. Кривые растекания наглядно иллюстрируют диапазон возможного растекания нанопузырьков от предельного на подложке Г до практически нулевого на подложке Ф, а также источники энергетического обеспечения процесса растекания и причины их истощения. Информативность кривых растекания обусловлена тем, что при их расчете применяются более десяти параметров пузырька и подложки. При использовании реагентов активация процесса флотации может распространяться на пузырьки большего размера.

Представлены результаты анализа термодинамических характеристик и исследования кинетических закономерностей процесса выщелачивания нового вида сульфатизированных медно-цинковых промпродуктов, получаемых при выводе сульфидных материалов, не поддающихся эффективной селекции методом флотации. При анализе кинетических кривых установлено, что при любой концентрации кислоты в диапазоне 0–20 г/дм3 скорость реакции резко отличается в начальный момент времени (30 мин) и последующий период. В первоначальный момент скорость контролируется только внешней диффузией, а по истечении 30 мин процесса начинают проявляться кинетические затруднения. Определены порядки реакций выщелачивания огарка: 1,0±0,1 по меди, 0,87±0,1 по цинку, 0,56±0,1 по железу. Результаты расчета кажущейся константы скорости реакции выщелачивания показали слабую зависимость ее от температуры, что хорошо кор-релирует с данными термодинамического анализа.

Накопление мышьяка в твердых, жидких и газообразных отходах металлургического производства является острой проблемой. Осаждение мышьяка гидросульфидом натрия – эффективный и быстрый метод удаления мышьяка из растворов. Предложена методика расчета реактора для извлечения As(III) по сульфидной технологии из промывных растворов мокрой очистки газов сернокислого производства. Учтены оптимальные параметры для удаления мышьяка из растворов: удельный расход сульфидной серы на 1 кг мышьяка, концентрация ионов As(III) в растворе, скорость дозировки гидросульфида натрия в раствор, гидродинамический режим работы реактора. Полученные результаты полезны для проектирования опытно-промышленных реакторов в цикле очистки растворов от мышьяка.

Проведено термодинамическое моделирование химических и фазовых превращений в системе Fe2O3–NiO–CoO–C с помощью многоцелевого программного комплекса «Астра 4», разработанного в МВТУ им. Баумана, предназначенного для моделирования равновесных состояний и процессов в высокотемпературных системах с химическими и фазовыми превращениями. Изучение моделирования химических и фазовых превращений в системе выполнялось в интервалах темпе-ратур 573–1773 К и давлений 0,001–0,1 МПа. В ходе моделирования было установлено, что железо в основном переходит в Fe(к) и степень его перехода (αFe) составляет от 28,9 % при Т = 1173 К до 99,05 % при Т = 1773 К; величина αNi составляет 100 % при Т = 573÷1273 К и с повышением температуры до 1773 К снижается до 99,99 % (начинает переходить в газовую фазу); степень перехода кобальта (аналогично никелю он распределяется в Со(к)) составляет 100 % при Т = 573÷1273 К и с увеличением температуры до 1773 К снижается до 99,99 % (начало перехода в газовую фазу). 

Показана возможность повышения эффективности систем газоочистки в алюминиевом производстве за счет совершенствования технологий улавливания и переработки жидких и твердых отходов. Предложен безотходный процесс рециклинга отходов «мокрой» газоочистки, позволяющий получать фторалюминаты с криолитовым модулем не более 1,8–2,0. В процессе переработки растворов газоочистки оптимальное соотношение фторалюминиевой кислоты и фтори-да натрия составляет 14 : 9 (г/кгН2О), что обеспечивает наиболее полное связывание алюмофторидных ионов в продукты регенерации. Интервал pH < 4 служит областью получения Na5Al3F14 (с примесью AlF3), при pH = 4÷6 происходит структурный переход от хиолита к криолиту Na3AlF6. Данный цикл предусматривает попутное получение сульфата алюминия и углеродистых концентратов, безотходную переработку фторидно-глиноземных шламов, а также использование диоксида углерода в процессах нейтрализации и очистки сточных вод. Рассчитаны оптимальные параметры, обеспечивающие снижение выбросов и улучшение баланса компонентов при внедрении «сухой» газоочистки в комбинированную (параллельную и последовательную) схему газоочистных и регенерационных сооружений.

Изучена сорбция алюминия и галлия в виде гидроксокомплексов на слабоосновном анионите АН-31 при температуре 298 К из модельных растворов. На основе экспериментальных данных определены формы сорбирующихся ионов твердой фазой анионита. В слое Штерна–Гельмгольца проходит сорбция пентагидроксоалюминат- и пентагидроксогаллат-ионов. Рассчитаны значения кажущихся констант и энергий Гиббса ионообменных равновесий. Полученные значения полной обменной емкости галлат-ионов 55–58 г/кг в статических условиях обуславливают использование анионообменной смолы АН-31 в процессе концентрирования ионов галлия из щелочных алюминатных растворов.

Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) в настоящее время является одним из эффективных и перспективных способов получения высококачественных тонкостенных отливок, обладающих заданной размерной точностью, требуемой чистотой поверхности и другими свойствами. Данная технология находит широкое распространение при производстве изделий из алюминиевых сплавов. Для обеспечения минимизации затрат при изготовлении изделий и получения качественных отливок целесообразно использовать повышенное количество вторичных материалов в шихте, уделяя при этом внимание температуре перегрева и времени выдержки расплава. Приведены результаты исследования температурных режимов плавки и заливки алюминиевых сплавов при ЛГМ. В рассматриваемых производственных условиях наиболее эффективными режимами, обеспечивающими наилучшие качественные показатели герметичных отливок по размерной точности и чистоте поверхности, оказались: температура перегрева расплава – 880÷890 °С, температура заливки в литей-ную форму – 820÷830 °С. Изучено влияние различных вариантов температурных параметров плавки и заливки расплава состава АК7 при ЛГМ на содержание неметаллических включений в литом состоянии. Выявлено, что минимальное со-держание γ-Al2O3 в готовом сплаве обеспечивают: температура перегрева расплава – до 880÷890 или 940÷950 °С, темпера-тура заливки в литейную форму – 820÷830 °С

Повышение суммы легирующих элементов в промышленных силуминах обуславливает формирование в их структуре избыточных интерметаллидных фаз. При внесении в такие сплавы модификаторов выше некоторого определенного количества происходит огрубление структурных составляющих вследствие перемодифицирования, что может вызвать снижение механических свойств литых сплавов. С увеличением суммы легирующих элементов в сплавах от 7,35 % (АК7ч) до 14,3 % (АК10М2Н) оптимальный расход модифицирующего микрокристаллического переплава уменьшается с 0,6 до 0,3 мас.%. При использовании лигатуры AlTi5 оптимальное количество вводимого титана снижается с 0,05 до 0,01 %, а в случае лигатуры AlTi5B1 – с 0,02 до 0,01 %. С увеличением содержания кремния усиливается модифицирующее воздействие лигатуры AlSr10, причем при меньших количествах вводимого в сплавы стронция. Показано, что расход ме-таллического модификатора зависит от его модифицирующей способности, а также от суммы легирующих элементов в модифицируемом силумине.

Рассматриваются методы прессования призматических и винтовых металлических профилей. Приведен пример холод-ного прессования заготовки из меди М4 с получением сплошного профиля квадратного сечения. Проведено сравнение традиционного прессования (экструдирования) и экструдирования с последующим прессованием с кручением (экструдирования и винтового прессования – ЭВП) по механическим характеристикам, энергоемкости и характеру разрушения образцов из меди. При этом ЭВП заготовки выполнялось в одном устройстве при одном технологическом процессе. Прессованию призматических и винтовых профилей в 1 проход при комнатной температуре подвергали объемные медные заготовки ∅11,7×60 мм. Нагружение заготовки пуансоном осуществлялось с помощью гидравлического пресса. После деформационной обработки были получены сплошные медные призматические и винтовые профили с квадратным сечением 8×8 мм. Представлены результаты по механическим свойствам, закономерностям деформирования и механизму разрушения при одноосном растяжении образцов из технической меди М4 в состоянии поставки и после упрочнения. Механические испытания на одноосное растяжение образцов с рабочим размером ∅3×15 мм проводили на испытательной машине UTS-20k при постоянной скорости нагружения, равной 3,33·10^–5 м·с^–1. Установлено некоторое повышение прочности меди, подвергнутой экструзии в один проход при комнатной температуре. Винтовое прессование после экструзии обеспечивает более высокую пластичность по сравнению с исходным состоянием и экструзией. Выполнено фрактографическое исследование изломов образцов на сканирующем электронном микроскопе «Hitachi TM 3030» в режиме вторичных электронов. Показано, что механизм разрушения медных образцов в состоянии поставки, а также после экструзии и ЭВП качественно одинаковый. Разрушение образцов из меди М4 как в исходном состоянии, так и после деформационной обработки по указанным режимам произошло по механизму вязкого разрушения. Выявлено, что медь, подвергнутая ЭВП, обладает большей энергоемкостью в связи с повышением пластичности. Излом в волокнистой зоне для образца, подвергнутого ЭВП, отличается ярусным расположением блоков ямок. Крупные ямки и микроямки во всех состояниях меди присутствуют как в волокнистой зоне, так и в периферийной области среза.