Preview

Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
№ 4 (2018)
Скачать выпуск PDF

Обогащение руд цветных металлов

4-14 220
Аннотация
Изучены закономерности разделения минеральных фаз медного шлака флотацией в зависимости от модификации дополнительного собирателя серии БТФ (производные диалкилдитиофосфатов), а также от соотношения расходов основного и дополнительного коллекторов. Представлены результаты открытых и замкнутых лабораторных флотационных опытов, прослежено влияние рН пульпы на извлечение меди. Проанализированы факторы прироста извлечения меди при измельчении и последующей флотации в кислой среде. Установлено наличие в шлаках агрегатов сульфидов меди и железа, что определяет эффективность обезмеживания при снижении рН до слабокислых значений вследствие активной флотации сростков медьсодержащих фаз с сульфидом железа (пиритом, пирротином). Показано, что при добавке к основному собирателю – бутиловому ксантогенату калия – дополнительного реагента серии БТФ возможно снижение общего расхода комбинации собирателей при сохранении извлечения меди и качества концентрата по сравнению с необходимым для достижения этих же показателей расходом одного ксантогената. Наилучшие результаты получены при использовании реагента БТФ 1614 в сочетании с бутиловым ксантогенатом калия при их соотношении БКК : БТФ = = 3 : 1. При оптимальном рН = 5,5÷6,8 прирост по извлечению меди в концентрат составил 11,13 %, а золота и серебра – 9,68 и 9,93 % соответственно.

Металлургия цветных металлов

15-23 169
Аннотация
Рассмотрена возможность использования неорганического сорбента – оксигидрата железа (ОГЖ) – для удаления ионов F– из технологических растворов цинкового производства. Выбран способ синтеза ОГЖ. Приведены результаты сканирующей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Рассмотрена принципиальная возможность использования ионообменных смол в качестве носителей, модифицированных ОГЖ. Изучено формирование активного вещества на анионо- и катионообменных смолах. Показано, что наиболее прочные композитные сорбенты получаются при использовании сильнокислотных катионообменных смол с сульфогруппами. Описан способ внедрения ОГЖ в структуру материалов-носителей и получения композитных сорбентов. В качестве основы композита рекомендован сильнокислотный катионит КУ-2×8. Для формирования кристаллов ОГЖ β-модификации, распределенных по объему зерна ионита, насыщенные железом катиониты выдерживались в растворе хлорида натрия концентрацией 2,5 г/дм3 в течение 24 ч при температуре 85 °С. Аниониты выдерживались в растворе сульфата железа (III) с добавкой хлорида натрия в течение 24 ч при t = 85 °С. При этом наблюдалось образование пленок оксигидрата железа на поверхности зерен сорбента. Сорбция фтора осуществлялась в статическом режиме из модельного раствора с концентрацией F– = 100 мг/дм3 при t = 60 °С. Сорбция на анионите АВ-17×8 проводилась при t = 20 °С. Поглощенный фтор десорбировался 0,1 М раствором NaOH при t = 60 °С в течение 2 ч. Синтезированный композитный сорбент КУ-2×8–ОГЖ имеет емкость по фтору 0,7–1,1 мг/г и может быть регенерирован с получением легкоутилизируемого фторсодержащего элюата.
24-30 164
Аннотация
Проведено теоретическое исследование влияния химического состава электролита и его перегрева на профиль гарнисажа, формируемого в ванне для выплавки алюминия. Были выбраны три состава электролита: (1) натриевый криолит с криолитовым отношением КО = 2,7; (2) криолит с КО = 2,7 + 5 мас.% CaF2; (3) криолит с КО = 2,7 + 5 мас.% CaF2 + + 5 мас.% Al2О3. Температуры перегрева ликвидуса электролита составляли 5, 10, 15 и 20 °C. Расчеты выполнены с помощью метода конечных элементов. Была применена упрощенная конструкция алюминиевого электролизера с предварительно обожженным анодом. Для расчета температурного поля использовалась математическая модель в приближении Буссинеска, содержащая уравнение Навье–Стокса, а также уравнения теплопроводности и несжимаемости. Установлена ключевая роль перегрева электролита на формирование гарнисажа, образующийся профиль которого зависит от коэффициента теплопереноса и теплофизических свойств материалов. Наименьшая толщина гарнисажа при одинаковом перегреве наблюдалась в электролите состава 3, а профили образованного гарнисажа для образцов 1 и 2 практически совпадали. Толщина сформированного гарнисажа при перегреве на 5 град составила более 7 см, а разность температур между гарнисажем, соприкасающимся с электролитом, и стенкой бортового блока – 20÷25 град. Выявлено, что практически полное исчезновение гарнисажа происходит при перегреве ликвидуса электролита на 20 град.

Металлургия редких и благородных металлов

31-44 466
Аннотация

Представлен анализ некоторых направлений развития мирового рынка редкоземельных металлов (РЗМ) с учетом происходящих изменений в торгово-промышленной политике Китая и тенденций потребления РЗМ. Рассматриваются основные характеристики современных рынков РЗМ, дана оценка объемов мирового производства, мировой торговли и цен. Описана динамика рынков в 2000–2017 гг. и сделан прогноз основных показателей и цен до 2020 г. Дан обзор современных мировых запасов РЗМ, производства и торговли по основным странам. Приведены цены и основные покупатели РЗМ, а также прогноз потребления. Сделана оценка перспектив отечественного рынка РЗМ с учетом выполнения в России подпрограммы «Развитие промышленности редких и редкоземельных металлов» государственной программы РФ «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности». Целью подпрограммы являлось создание в РФ конкурентоспособной редкоземельной промышленности полного технологического цикла для удовлетворения потребностей отечественного оборонно-промышленного комплекса, гражданских отраслей промышленности и выхода на зарубежные рынки. Отмечается необходимость актуализировать эту подпрограмму с учетом изменения рыночной конъюнктуры и развития производства редкоземельных металлов на территории РФ в промышленности, в том числе путем нормативного, нетарифного и технического регулирования. Основными источниками редкоземельного сырья в России для промышленной переработки на бли жайший период останутся лопарит и апатит, при этом производство РЗМ из апатита будет увеличиваться. Подчеркнуто, что перспективы развития РЗМ в РФ заключаются не столько в росте производства первичной продукции, сколько в создании новых производств, потребляющих редкоземельную продукцию. 

Литейное производство

45-52 171
Аннотация
Выполнено сравнительное исследование по влиянию способов получения модифицирующих лигатур AlTi4 на размеры интерметаллидов Al3Ti. Установлено, что повышение скорости охлаждения при затвердевании с 10–15 °С/с (кристаллизация в горячей чугунной изложнице, пластина толщиной 30 мм) до 60–65 °С/с (кристаллизация в холодном чугунном кокиле, пруток диаметром 20 мм, длиной 170 мм) способствует уменьшению длины и толщины игольчатых интерметаллидов практически в 2 раза (с 397×23 до 215×13 мкм). При этом отмечается снижение значений электропроводности и увеличение плотности лигатуры в твердом состоянии. Модифицирование лигатурного расплава добавкой магния в количестве 0,5 мас.% обуславливает формирование однородных мелкоигольчатых интерметаллидов размерами 98×3 мкм. Добавка магния незначительно снижает электропроводность и плотность по сравнению с лигатурой AlTi4, закристаллизованной при одинаковой скорости охлаждения (60–65 °С/с). Модифицирование указанными лигатурами алюминия марки А97 и сплава АК9ч (система Al–Si–Mg) при одинаковом количестве вводимого титана (0,01 мас.%) оказывает наследственное влияние на плотность и электропроводность, а также на макрозерно (А97) и дендриты алюминия (АК9ч). Максимальным модифицирующим эффектом характеризуется лигатура AlTi4, содержащая магний в количестве 0,5 мас.%. Ее введение в сплав способствует формированию в его структуре дендритов алюминия размером 10 мкм в количестве 1427 шт./мм2. При модифицировании сплава АК9ч лигатурой, закристаллизованной со скоростями охлаждения 10–15 °С/с, в структуре сплава формируются дендриты размером 28 мкм в количестве 672 шт./мм2. Методики определения плотности и электропроводности предлагается использовать для экспрессной оценки модифицирующей эффективности лигатур.

Обработка металлов давлением

53-59 203
Аннотация
Известно, что литьем длинномерных слитков малого сечения (∅8–12 мм) из сплава 01417 в электромагнитный кристаллизатор достигается получение дисперсной структуры с незначительной внутридендритной ликвацией. В результате гомогенизационного отжига слитков (t = 550 °С, время выдержки 4–5 ч) устраняется внутрикристаллитная ликвация и понижается уровень внутренних напряжений в металле, что обеспечивает условия для последующего волочения проволоки. В работе показано, что способом, позволяющим реализовать большие пластические деформации слитков без применения гомогенизационного отжига, может быть непрерывное прессование Conform, которое обеспечивает высокое качество и точность геометрических размеров изделий. На основании анализа разновидностей конструкции установок Conform выявлен их характерный недостаток – отсутствие связи между системой крепления неподвижной части разъемного контейнера (башмака) с валом приводного колеса, что приводит к повышенной на него нагрузке в рабочем режиме. Цель работы состояла в модернизации установки Conform путем создания связи между башмаком и валом рабочего колеса и получении качественной заготовки для последующего волочения проволоки из слитка ∅12 мм, отлитого в электромагнитный кристаллизатор. Установлена оптимальная температура экструдирования слитка (300 °С), исключающая интенсивное налипание деформируемого металла на поверхность инструмента. Опытный пруток ∅5 мм из сплава 01417, полученный на установке Conform из слитка ∅12 мм, отлитого в электромагнитный кристаллизатор, обладает высокой технологической пластичностью. Об этом свидетельствует повышение его предела текучести и относительного удлинения. Металлографические исследования показали, что в отпрессованном прутке достигнута мелкозернистая структура, обеспечивающая условия для последующего волочения проволоки без отжигов. Результаты работы дают основание для отработки технологических режимов получения на установке Conform калиброванной заготовки с последующим волочением проволоки с требуемыми свойствами.

Металловедение и термическая обработка

60-67 176
Аннотация
Металлические стекла на основе алюминия являются новым перспективным семейством материалов. Однако влияние термической обработки на структуру и свойства аморфных сплавов системы Al–Y–Ni–Co до сих пор широко не изучено. В настоящей работе методом закалки на вращающемся медном диске получены аморфные ленты сплава Al85Y8Ni5Co2. Исследовано влияние отжига в вакууме при температурах от 100 до 500 °С в течение 30 мин на структуру и твердость данных лент. Для изучения изменений, происходящих в их структуре после термической обработки, использовались методы просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии. Для исследования влияния отжига на механические свойства лент была измерена микротвердость по Виккерсу. На основании полученных результатов сделаны выводы об изменении твердости в зависимости от структуры лент сплава Al85Y8Ni5Co2. Установлено, что с повышением температуры их микротвердость увеличивается, достигая максимального значения 575±7 HV после отжига при 350 °С, затем она снижается при дальнейшем повышении температуры термообработки. Показано, что после отжига при t  250 °С в течение 30 мин ленты сплава Al85Y8Ni5Co2 остаются полностью аморфными: в структуре отсутствуют кристаллические фазы. Резкое увеличение твердости после отжига при 350 °С связано с образованием в аморфной матрице нанокристаллов алюминиевого твердого раствора размером 10–30 нм, окруженных остаточной аморфной матрицей, а дальнейшее ее снижение обусловлено увеличением размера этих кристаллов и появлением в структуре интерметаллидов Al3Y и Al19Ni5Y3.
68-76 140
Аннотация
Исследована группа композитных бронз БрЖНКА 9-4-1-1, БрЖНА 12-7-1 и др., в которых хрупкие интерметаллиды типа Cu3Sn «заменены» на стальные дендриты. Изучен массоперенос Fe, Ni, Co, Al между матрицей и дендритами в этих композитах. Дисперсность дендритов в зависимости от способов производства указанных сплавов может быть повышена в 10 раз, например при вакуумном способе литья. Механические свойства образцов типа БрЖНКА (σв = 372 МПа, δ = 25 %, ψ = 42 %) по сравнению с прототипом БрО10 выше: твердость σв – на 50 %, пластичность δ и ψ – в 4–5 раз, износостойкость – на порядок, а коэффициент трения ниже на 20–30 %. Установлен факт существенного влияния дисперсности дендритной компоненты на интенсивность изнашивания бронзы типа БрЖНА. Так, при поперечном сечении дендритов 1 и 10 мкм интенсивность изнашивания составляет 0,002 и 0,025 соответственно, что на порядок ниже, а коэффициент трения при этом не изменяется, т.е. не зависит от дисперсности дендритов. Весь комплекс механических, технологических и служебных свойств позволяет считать обоснованным и перспективным полупромышленное апробирование нового класса композитных бронз типа БрЖНКА, армированных дендритами из мартенситно-стареющей стали Н12К7Ю, для узлов трения–скольжения.


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