В современных условиях сокращения запасов богатых медных сульфидных руд источником минерального сырья, содержащего цветные и благородные металлы, становятся окисленные руды. При их переработке традиционным флотационным методом получают низкосортные концентраты при низком (40–60 %) извлечении металлов. Наиболее перспективным направлением переработки подобных руд является кучное выщелачивание. В результате многолетней интенсивной эксплуатации месторождения Эрдэнэтийн Овоо (г. Эрдэнэт, Монголия) в контуре карьера накоплено около 800 млн т отвалов окисленной руды со средним содержанием меди 0,45–0,48 %. Мировой опыт переработки такого техногенного сырья показывает высокую экономическую эффективность извлечения меди методом кучного выщелачивания с последующим извлечением меди из продуктивного раствора по технологии «экстракция–электролиз». Для ПГС «Предприятие Эрдэнэт» актуально проведение исследований выщелачивания окисленных руд и укрупненных испытаний технологии на руде существующих отвалов. Для решения поставленной задачи в отвалах пробурено 35 скважин (16 – в отвале № 8а и 19 – в отвале № 12), из которых получены керновые пробы. Изучен минералогический состав проб окисленной медной руды, определено влияние условий кучного выщелачивания (крупности руды, кислотности раствора и др.) на показатели перевода меди в продуктивный раствор. Для более точного определения количества меди, которое можно получить методом выщелачивания из двух отвалов, из каждой скважины отобрана составная (композитная) проба и в 30 колоннах проведены укрупненные испытания кучного выщелачивания в открытом цикле. В результате этих испытаний для отвала № 8а извлечение меди составило от 35,8 до 69,1 % (среднее значение – 56,0 %), а для отвала № 12 – варьировалось в диапазоне 51,8–77,4 % (среднее значение – 63,6 %). 

Представлены результаты исследования растворения золота в цианистых растворах с применением метода циклической вольтамперометрии. Разработана методика исследования механизма выщелачивания золота в цианистых растворах путем определения зависимости силы тока от потенциала при различных концентрациях цианида натрия и кислорода. Известно, что с повышением электродного потенциала ток растворения золота возрастает до потенциала пассивации, а затем резко снижается в связи с образованием оксидной пленки, и происходит пассивация золота. Установлено, что максимальное значение тока пассивации достигается при концентрациях кислорода и цианида натрия в растворе 7,5 и 300–400 мг/дм³ соответственно. Определены математические зависимости потенциала и тока пассивации от концентраций цианида натрия и кислорода, которые описываются полиномиальными уравнениями с коэффициентами аппроксимации R² > 0,7. При смене направления поляризации полярность тока меняется, и образуется катодная кривая с максимумом при потенциале депассивации, которая связана с растворением пассивной пленки золота. Потенциал и ток депассивации слабо зависят от концентрации цианида натрия. Циклическая вольт-амперная кривая заканчивается в начальной точке при том же значении тока и потенциала, что свидетельствует об удалении оксидной пленки с поверхности золота. Толщина оксидной пленки установлена расчетными методами с учетом количества пропущенного электричества и составляет 0,007 мкм. Металлографические исследования показали, что толщина пленки этим методом не определяется. Дифрактограмма поверхности золота свидетельствует о том, что образующаяся пассивная пленка после нагрева до температуры 125 °С имеет кристаллохимическую формулу Na_0,66Au_2,66O₄. Показана возможность повышения извлечения золота из упорных руд путем электрохимической обработки щелочи. 

Методами центробежной СВС-металлургии получены литые лигатуры Mo–Cr, W–Cr и Cr–Al с высоким содержанием Cr. Выполнен термодинамический анализ температуры горения и состава равновесных продуктов в зависимости от соотношения исходных компонентов смеси. На основе анализа определены оптимальные составы для проведения экспериментальных исследований. Экспериментально установлена эффективность применения функциональных добавок CaF₂ (плавиковый шпат) и гексафтороалюмината натрия Na₃[AlF₆] (криолит) с целью снижения температуры плавления шлаковой фазы (уменьшения ее вязкости) и облегчения процесса фазоразделения при производстве литых лигатур из тугоплавких металлов методом центробежной СВС-металлургии. Анализ экспериментов показал необходимость ввода избыточного содержания MoO₃ и WO₃ при производстве лигатур Mo–Cr и W–Cr соответственно ввиду неполного восстановления Mo и W из их оксидов. Анализ микроструктуры полученных лигатур свидетельствует о наличии дендритной структуры, что типично для литого состояния сплавов. По результатам микроанализов (EDS), все полученные лигатуры близки к своим расчетным и целевым значениям химических составов. Микроанализ состава разных участков слитков не выявил заметных различий по составу сплава. Проведенные рентгенофазовые анализы синтезируемых лигатур показали наличие пиков твердых растворов, сформированных на основе соответствующих целевых элементов. Анализ данных химического состава, полученного с помощью метода масс-спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой, для синтезированных сплавов систем Cr–W, Cr–Mo и Cr–Al выявил их полное соответствие значениям по допустимым концентрациям как целевых элементов, так и примесных компонентов.

При изготовлении отливок методом литья по выплавляемым моделям наряду с восковыми выплавляемыми используют и водорастворимые солевые модели на основе карбамида. Известно, что карбамидные модельные массы обеспечивают высокую прочность и позволяют сохранять форму моделей даже в случае повышения температуры в цехе. Тем не менее в силу экологических и производственных причин в настоящее время актуальным является переход на технологический процесс с применением готовых водных связующих на основе силиказоля. При этом возникают проблемы, связанные с изготовлением керамической оболочковой формы, из-за взаимодействия модельной массы и суспензии на водном связующем. В работе рассмотрена эффективность защитных покрытий на основе ремонтного воска, лака (АК 593) и лака с канифолью, нанесенных на водорастворимые модели на основе карбамида с добавками сульфата магния, нитрата калия, поливинилового спирта и диметилглиоксима. Степень взаимодействия оценивали по краевому углу смачивания и площади растекания водного связующего по поверхности образцов модельных масс с различными покрытиями. Было установлено, что все покрытия обеспечивают увеличение краевого угла смачивания и уменьшение площади растекания. Также с использованием ряда модельных составов с защитными покрытиями были получены керамические формы и отливки из никелевого жаропрочного сплава, для которых оценивали шероховатость и размерную точность. Было показано, что в случае нанесения покрытия на основе ремонтного воска защитные свойства недостаточны, что приводит к появлению трещин и наплывов в форме. В отливке это выражается в образовании механического пригара и значительном снижении размерной точности. В случае применения покрытий на основе лака и лака с канифолью каких-либо дефектов в форме или отливке не наблюдается, и именно эти покрытия можно рекомендовать в качестве защитных при использовании модельных составов на основе карбамида и суспензий на основе водных связующих. 

Разработанные в последние годы алюминиевые сплавы на основе эвтектики системы алюминий–кальций обладают превосходными литейными свойствами и, в отличие от силуминов, хорошо деформируются. Создание многокомпонентных сплавов, в которых кальций частично замещен лантаном, церием, никелем и другими эвтектикообразующими элементами, позволяет улучшать свойства сплавов за счет формирования более дисперсной эвтектики, а также повышать их теплостойкость. Все перечисленные сплавы можно упрочнять деформационными методами, при этом особенно эффективны методы больших пластических деформаций. Среди них ротационная ковка представляет наибольший интерес ввиду возможности получения длинномерных заготовок. Лантан в определенной концентрации эффективно повышает пластичность, поэтому сплав системы Al–La является наиболее подходящим для деформационной обработки. Было изучено влияние ротационной ковки на микроструктуру и механические свойства двух эвтектических сплавов: Al–10La и Al–6Ca–3La (мас. %). Ротационную ковку заготовок в исходно литом состоянии с начального диаметра 20 мм на конечный номинальный диаметр 5 мм осуществляли в изотермических условиях: для сплава Al–10La – при комнатной температуре, а для сплава Al–6Ca–3La – при t = 200 °С. Установлено, что в результате ротационной ковки структура обоих сплавов становится вытянутой, внутри дендритов формируются зерна микронного размера, а частицы эвтектики измельчаются. При этом в сплаве Al–10La наблюдается низкая плотность дислокаций, в то время как в сплаве Al–6Ca–3La – повышенная. Сплав Al–10La склонен к небольшому разупрочнению в условиях ротационной ковки, в отличие от сплава Al–6Ca–3La, который проявляет заметную тенденцию к деформационному упрочнению (прочность увеличивается в 2 раза); при этом оба сплава в состоянии после ковки сохраняют высокую пластичность (относительное удлинение). Уровень прочности обоих сплавов сохраняется после отжига при t = 300 °С. Предел прочности сплава Al–6Ca–3La при температуре испытания 300 °С выше в сравнении со сплавом Al–10La – соответственно 53 и 44 МПа. 

Исследовано влияние деформационно-термической обработки на структуру и механические характеристики сплава на основе орторомбического алюминида титана ВИТ1 в горячекатаном состоянии. Проведено изучение эволюции микроструктуры и механического поведения сплава при горячей деформации в температурном интервале 850–1050 °С. Установлено, что при температуре t = 950 °С, скорости деформации ε· = 5 ·10^–4 с^–1 и степени деформации ε = 70 % в сплаве, вследствие протекания при горячей деформации процессов рекристаллизации и сфероидизации, формируется микроструктура с размером зерен ~1 мкм, состоящая из β-, α₂ и О-фаз. Показано, что повышение температуры деформации ведет к растворению частиц О-фазы и резкому замедлению развития динамической рекристаллизации. Всесторонней изотермической ковкой получены заготовки с однородной мелкозернистой структурой и исследовано влияние термической обработки (закалки и старения) на структуру и механические свойства сплава. По результатам предварительного изучения влияния температуры нагрева на структуру и свойства сплава определены интервалы температур закалки и старения. Показано, что наиболее сбалансированный уровень прочности, пластичности и жаропрочности получен после термической обработки при следующих условиях: выдержка 4 ч при t = 1025 °С с последующей закалкой на воздухе, старение 850 °С в течение 6 ч. 

В исследуемом процессе повышения эффективности использования камеры дожигания в печи Ванюкова изучены различные эксплуатационные варианты работы печи и камеры, найдены режимы оптимального окисления и дожигания серы, выявлены способы снижения настылеобразования. Проведены измерения и анализ отходящих газов. Определен состав пыли. По результатам выполненных расчетов применяли ряд упрощений и допущений, позволяющих представлять движение газов, термодинамические процессы, профиль скоростей, области взаимодействия. Некоторые варианты термодинамических расчетов взаимопроникающих встречных струй построены на гипотезах, заимствованных из теории теплообмена в смешивающих аппаратах. Представлены экспериментальные результаты численного моделирования и варианты некоторых прогнозных симуляций, происходящих в камере дожигания печи Ванюкова. Проведены замеры параметров, построены графики аэродинамических характеристик фурм при среднем значении подачи кислорода в пространство камеры дожигания не более 2500 н.м³/ч (38 н.м³/т загрузки шихты). Предложены мероприятия для эффективной технологической эксплуатации. Опыт специалистов Среднеуральского медеплавильного завода, результаты испытаний и моделирования процесса способствовали выбору наилучшего распределения дутья по фурмам. Полученные результаты свидетельствуют о достаточно сложных аэродинамических и термодинамических процессах, происходящих в пространстве камеры дожигания, представлении в одной проекции взаимодействий явлений динамики фурменных дутьевых потоков охлаждения, выделения тепловой энергии экзотермических реакций окисления, принудительной и естественной конвекции отходящих расплавных газов с различными температурными градиентами.