Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
№ 1 (2019)
Скачать выпуск PDF

Обогащение руд цветных металлов

4-15 125
Аннотация

Приведены результаты исследований взаимодействия содержащих диизобутилдитиофосфинат (ДИФ) собирателей — Aerophine 3418A, Aerophine 3416, Aerophine 3406 — и бутилового ксантогената с пирротином, пентландитом, платиновой чернью и куперитом путем измерения электродного потенциала и определения форм адсорбции ДИФ методом экстракционной спектрофотометрии. Показано, что бутиловый ксантогенат в большей степени снижает электродный потенциал по сравнению с ДИФ-содержащими собирателями. Величина сдвига электродного потенциала в присутствии собирателей уменьшается в ряду: платиновая чернь — пентландит — пирротин. При взаимодействии пентландита и пирротина как с бутиловым ксантогенатом, так и с ДИФ выявлено преимущественное образование на поверхности молекулярной формы — дисульфида — и на порядок меньшее количество соединений собирателей с металлом. В составе сорбционного слоя на куперите после взаимодействия с бутиловым ксантогенатом определено наличие только дисульфида, а в случае ДИФ — и дисульфида, и комплексного соединения Pt с ДИФ. Установлена большая собирательная и гидрофобизирую-щая способность ДИФ-содержащих собирателей, по сравнению с бутиловым ксантогенатом, к пирротину и пентлан-диту. Максимальный гидрофобизирующий эффект достигается при использовании композиции бутилового ксантогената и ДИФ-содержащих собирателей с соотношением от 1:1 до 1:3. Показана эффективность применения композиций Aerophine 3416 и бутилового ксантогената при коллективной флотации платиноидно-медно-никелевых руд.

Металлургия цветных металлов

16-24 95
Аннотация

Методами рентгенографии, оптической микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа определены составы и распределение элементов в основных минеральных составляющих окисленной никелевой руды Сахаринского месторождения: гетите, гематите, серпентине, тальке и хлорите. Основная доля никеля сосредоточена в оксидах железа, где его содержание достигает 2,4 %, в то время как в силикатах магния — не превышает 0,4 %. Методами термоанализа, совмещенного с масс-спектрометрическим анализом газов, и последующей рентгенографии продуктов установлены последовательность и температурные интервалы превращений при нагреве руды в инертной и восстановительной средах. Обоснованы температурные режимы обжига руды для восстановления никеля и железа из их минералов. Температурные режимы нагрева образцов приняты близкими к условиям, реализованным в промышленных агрегатах (электропечи), где скорость нагрева шихты колеблется в пределах 5—15 град/мин, вплоть до температур плавления (1450 °С) ферроникеля и шлака. Сведения по вещественному составу, термическим свойствам и формам нахождения металлов в руде предложено использовать при выборе режимов и технологий их пиро- или гидрометаллургической переработки. Восстановление никеля и железа из оксидов в среде СО происходит при температурах выше 800 °С, в то время как серпентины остаются устойчивыми вплоть до 1200 °С. Применение кокса в качестве восстановителя позволяет восстанавливать железо и никель из серпентинов при температуре выше 1250 °С. Полученные данные использованы для обоснования режимов работы обжиговых и электрических печей при выплавке ферроникеля из окисленных руд. При обжиге образующиеся частицы ферроникеля будут содержать 2—4 % Ni. Завершение восстановительных процессов в электропечи обеспечит извлечение металлов из силикатов магния, что позволит незначительно повысить содержание никеля в ферроникеле.

25-33 96
Аннотация

Приведены результаты исследований по утилизации сбросных стоков металлургического предприятия с использованием методов центрифугирования и вакуумной возгонки. Объектом изучения являлись промышленные стоки титаномагниевого производства. Исследовано влияние скорости вращения центрифуги, продолжительности, температуры и содержания твердого на процесс разделения промышленных стоков на жидкую (фугат) и твердую (осадок) фазы. Для оценки влияния каждого фактора проводили комплекс исследований, основанных на использовании методики многофакторного планирования эксперимента. Установлены оптимальные параметры центрифугирования: скорость вращения ротора — 3000 об/мин, продолжительность — 30 мин. В полученном растворе (фугате) содержание взвешенных веществ составило 195 мг/дм3, хлоридов — 26500 мг/дм3, сухого остатка — 39750 мг/дм3, что свидетельствует о его высокой минерализации и необходимости дальнейшей очистки. В лабораторных условиях показана целесообразность применения термического метода деминерализации фугатов с использованием роторного вакуумного испарителя. Определены оптимальные параметры процесса: t = 70 °С, Pостат < 50 мбар, τ = 30 мин. Выход остатка после вакуумной возгонки — 6 % от массы фугата. В полученном конденсате не обнаружено взвешенных веществ, содержание хлоридов составило 50 мг/дм3. Предлагаемая технология утилизации промышленных стоков титаномагниевого производства будет способствовать созданию замкнутого цикла водоснабжения на предприятии. Остаток, полученный после вакуумной возгонки фугата, содержащий в основном хлориды щелочных и щелочно-земельных металлов, можно рекомендовать в качестве добавки для приготовления противогололедных материалов, а также буровых растворов и растворов для глушения скважин.

34-49 85
Аннотация

Проведены коррозионные испытания чугуна СЧ15, стали 3 и стали 3 с алитированным покрытием в некоторых составах солевых расплавов систем 10%MgCl2—KCl—NaCl и 10%MgCl2—KCl—NaCl—CaCl2 с концентрациями 10, 25 и 40 % CaCl2, а также в расплаве 10MgCl2—45%KCl—20%NaCl—25%NaBr и в газовой фазе над этими расплавами при температуре 700 °C. Гравиметрическим методом найдены скорости коррозии металлических образцов. Химическим анализом поглотительных растворов определены концентрации примесей галогенидов и галогенводородов в продуваемом через реактор с расплавами и образцами воздухе. Показано, что алитированием углеродистой стали можно снизить скорость коррозии в газовой фазе над солевым расплавом в 5—70 раз. Рассмотрен механизм образования агрессивных по отношению к углеродистой стали и чугуну газов в атмосферном воздухе, контактирующем с солевым хлоридным расплавом. Выявлено ускорение образования хлорида водорода и хлора при взаимодействии солевого расплава с атмосферным воздухом под действием продуктов коррозии железа.

50-58 162
Аннотация

Известно, что технический алюминий с повышенным содержанием железа, кремния и других примесей из-за низких эксплуатационных характеристик не может найти применение в промышленности. Отсюда разработка новых составов сплавов на основе такого металла весьма актуальна. На диаграмме Al—Fe перспективными являются эвтектика (a-Al + + Al3Fe) и заэвтектические составы, которые, имея минимальный интервал кристаллизации, соответствуют содержанию железа 2—5 мас.%. Сплав состава Al + 4,5 % Fe (АЖ4.5) был принят нами в качестве модельного и подвергался модифицированию оловом. Была экспериментально определена температурная зависимость теплоемкости сплава АЖ4.5, легированного оловом, и выполнен расчет изменений его термодинамических функций. Исследования проводились в режиме охлаждения с применением компьютерной техники и программы «Sigma Plot». Установлены полиномы температурной зависимости теплоемкости и изменения термодинамических функций (энтальпии, энтропии и энергии Гиббса) сплава АЖ4.5, легированного оловом, и эталона (Cu), характеризуемые коэффициентом корреляции Rкорр = 0,999. Установлено, что с ростом содержания олова теплоемкость исходного сплава уменьшается, а с увеличением температуры — повышается. Энтальпия и энтропия сплава АЖ4.5 с ростом содержания олова и температуры растут, а значения энергии Гиббса — снижаются.

Обработка металлов давлением

59-66 82
Аннотация

Выполнена оценка схем деформации прокатки, равноканального углового прессования и неравноканального углового прессования. Отмечено, что при прокатке затруднителен перевод заготовки круглого сечения в прямоугольное сечение с малой толщиной. Эту проблему не удается решить также применением равноканального углового прессования. В связи с этим предложено применять для проработки литой структуры магния схему неравноканального углового прессования. Описана методика эксперимента, основанная на холодном выдавливании цилиндров диаметром 42 мм и высотой 40 мм. Полоса на выходе имела ширину 40 мм и толщину 1 мм. Определенное через соотношение площадей относительное обжатие материала заготовки составило 96 % при коэффициенте вытяжке 17. Удельные давления на пуансоне в начале процесса выдавливания составляли 1200—1300 МПа, а усилие выдавливания находилось в пределах 1670—1800 кН. Листовую заготовку разрезали на мерные длины, которые прокатывали при комнатной температуре в фольги толщиной 50 и 10 мкм без промежуточных отжигов. Прокатку осуществляли на стане Дуо с относительными обжатиями 12—20 % при средней скорости 0,1 м/c. Для изготовления фольги толщиной 50 мкм было выполнено 20 проходов с суммарным относительным обжатием 95 %. Результаты компьютерного моделирования методом конечных элементов показали, что постоянное значение степени деформации достигается на довольно значительном расстоянии от переднего торца, которое оценено как 50-кратная толщина полосы. С помощью расчета поля скоростей деформации определена конфигурация очага деформации. Проведена оценка энергетических затрат. В результате выполненного комплекса расчетных и экспериментальных работ было установлено следующее: за одну операцию при комнатной температуре удается изготовить из цилиндрической литой магниевой заготовки тонкую листовую заготовку, которая обладает уровнем пластичности, достаточным для последующей листовой прокатки. Полученная в предлагаемом процессе листовая заготовка имеет высокий уровень проработки пластической деформацией, что создается за счет схемы формоизменения с наличием высокого уровня деформаций удлинения и сдвига. Несмотря на высокий уровень давлений, которые приходится применять для создания схемы всестороннего сжатия, с учетом отсутствия необходимости нагрева заготовки, энергетические затраты оказываются не выше, чем в традиционных процессах обработки.

Металловедение и термическая обработка

67-74 83
Аннотация

Изложены результаты получения плотных нанокомпозитов Fe—Ag и Fe—Cu из смесей порошков, консолидированных холодным спеканием в поле высоких давлений, а также из наноразмерных порошков серебра (Ag), железа (Fe) и меди (Cu). Приведены результаты механических испытаний нанокомпозитов Fe—Ag и Fe—Cu. Нанокомпозитные порошки были получены помолом микронного порошка карбонильного железа (Fe) и порошка наноразмерного оксида серебра (Ag2O), а также нанопорошков железа и оксида меди (CU2O) в высокоэнергетическом аттриторе. Микроструктура изучалась с помощью сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения. Компакты с плотностью около 70 % от теоретической отжигались в атмосфере водорода для восстановления оксида серебра и оксида меди до металлов и удаления оксидных пленок с поверхности частиц порошка железа. За этим следовало холодное спекание — консолидация в поле высоких давлений при комнатной температуре. Получены данные по зависимости плотности образцов от давления в диапазоне 0,25—3,0 ГПа. Для всех нанокомпозитов при давлении 3,0 ГПа достигнуты плотности более 95 % от теоретической, а для порошков Ag и Cu получена плотность около 100 %. На всех составах получены высокие механические свойства в опытах на трехопорный изгиб и на сжатие. Установлено, что механические свойства нанокомпозитов заметно выше, чем у композитов, полученных из микронных порошков. В нанокомпозитах Fe—Ag и Fe—Cu наблюдалась более высокая пластичность по сравнению с образцами, полученными из наноструктурного Fe.

Энерго- и ресурсосбережение

75-81 100
Аннотация

Рассмотрены возможности практического применения электрохимического мембранного метода в процессе очистки технологических вод от сульфата меди и тринатрийфосфата. Объектами исследования были технологические растворы, содержащие сульфат меди и тринатрийфосфат, и полупроницаемые мембраны полимерного вида с различными селективно-проницаемыми характеристиками. Изучено влияние трансмембранных параметров проведения электромембранного процесса разделения на основные кинетические характеристики мембран МГА-95П и ОПМ-К при очистке технологических вод медеплавильного производства. Получены аппроксимационные выражения для расчета коэффициента задержания мембраны в зависимости от физико-химической основы полимера полупроницаемой мембраны, величины трансмембранного давления, концентрации и температуры технологического раствора. Определены эмпирические коэффициенты, позволяющие рассчитывать и прогнозировать значения коэффициента задержания, которые могут быть использованы в проектировании лабораторных, пилотных и промышленных установок, применяемых в производственных процессах разделения, очистки и концентрирования технологических и сточных вод. Разработана математическая модель массопереноса электрохимического мембранного разделения с учетом принятых допущений на основе решений уравнений Нернста—Планка и Пуассона—Больцмана, позволяющая физически описать процесс и рассчитать поля концентраций в межмембранном канале и изменения концентраций в трактах пермеата и ретентата. Проведена проверка адекватности математической модели путем сравнения экспериментальных данных по коэффициенту задержания с его теоретическими значениями. Расхождение между ними оказалось в пределах ошибки эксперимента и погрешности расчетных величин.

Хроника



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