Металлургия цветных металлов

Храпунов В.Е., Исакова Р.А., Жунусова Г.Ж., Абрамов А.С., Требухов С.А., Садвакасов Д.А. Испарение ртути при пониженном давлении
Экспериментально исследована зависимость скорости и степени испарения ртути от остаточного давления (0,13–92 кПа), температуры (200–400 ° C) и продолжительности опыта. Когда температура печи выше температуры насыщения ртути при данном давлении, тогда скорость испарения, достигнув с разогревом максимума в начале опыта, затем убывает, что связано с уменьшением массы ртути и, соответственно, ее тепловоспринимающей поверхности. Различная скорость испарения ртути при одинаковых величинах давления, температуры и геометрической поверхности испарения может быть объяснена распространением процесса испарения в глубь слоя ртути, т.е. кипением даже в условиях вакуума. В условиях кипения температура Hg мало зависит от температуры печи и близка к температуре насыщения при данном давлении. При кипении заметное влияние на процесс испарения оказывают закономерности теплообмена. Энергия активации процесса испарения ртути, рассчитанная по температуре печи, при высоком давлении близка к теплоте испарения, а с понижением давления уменьшается, что указывает на сдвиг процесса испарения в область кипения. Энергия активации, рассчитанная по температуре ртути, без кипения мало меняется с изменением давления, а с кипением увеличивается тем больше, чем более процесс сдвинут в область кипения. Степень зависимости максимальной скорости испарения от давления больше при меньшей температуре.

Козин В.Ф. Анодные процессы при рафинировании кадмия в его хлоридном расплаве
Изучена зависимость выхода кадмия по току в процессе электрорафинирования кадмия в его хлоридном расплаве. Предложен механизм анодного растворения кадмия в зависимости от плотности тока и температуры ведения процесса. При растворении кадмия в расплавленном электролите увеличение анодного выхода по току обусловлено образованием кадмия низших степеней окисления.

Седых В.И., Тупицын А.А., Бычинский В.А. Термодинамический анализ окислительно-восстановительных процессов с участием сульфида меди (I)
Методом минимизации свободной энергии изучено поведение сульфида меди (I) в окислительных и окислительно-восстановительных условиях. Установлено, что в зависимости от содержания кислорода в системе Cu–S–O первичным продуктом окисления Cu₂S могут быть оксид меди (I), смесь оксида и сульфата или оксисульфат меди CuO × CuSO₄. Образование металлической меди и оксида меди (II) происходит в результате вторичных реакций. В присутствии углерода химический механизм окисления сульфида меди (I) в целом остается неизменным. При низких температурах углерод реагирует с кислородом с образованием СО₂ и в таком виде существует во всем исследованном интервале температур. Наличие в газовой фазе СО₂ сдвигает начало ряда реакций в сторону более низких температур.

Бегунов А.И., Зайченко В.В., Штельмах С.И., Яковлев С.А., Яковлева А.А. Анализ причин нестабильности выхода по току на электролизерах для получения натрия
Приведены результаты измерений технологических показателей электролизеров БГК-Н-30 для получения натрия электролизом расплавленного хлорида натрия. В качестве таких показателей рассмотрены температура электролита, падение напряжения между электродами, а также катодом и диафрагмой. Анализ измерений показывает нестабильность тепловых и электрических полей электролизеров БГК-Н-30. Это является причиной значительного снижения выхода по току натрия. Создана физическая модель, представляющая плоскостной разрез электролизера БГК-Н-30, с помощью которой выявлены направления потоков электролита, насыщенных газовыми включениями. Установлено, что в верхней части межэлектродного пространства происходит активное проникновение хлора через диафрагму в катодную область. Надежное разделение католита и анолита позволит предотвратить окисление восстановленного натрия мелкими пузырьками хлора. Для этого предложено экранирование верхней части диафрагмы.

Металлургия редких и благородных металлов

Рычков В.Н., Сотников С.Г. Сорбция циркония из сульфатных растворов полиамфолитами
Рассматриваются и обсуждаются расчетные и экспериментальные данные по сорбции ионов циркония из сульфатных растворов аминокарбоксильными и аминофосфорнокислыми амфолитами. На основании расчетных данных показано, что цирконий в сульфатных растворах образует целый ряд комплексных ионов (сульфатных, гидроксо- и смешанных гидроксосульфатных). Изучено равновесие ионов циркония при сорбции их из сульфатных растворов. Поведение ионов циркония при сорбции из растворов серной кислоты в широком интервале ее концентраций объяснено с позиции ионного состояния металла в растворе, строения и функциональных особенностей ионитов. Сделанные выводы по химизму сорбции подтверждены данными ИК-спектроскопических исследований.

Цурика А.А., Чуб А.В., Дробот Д.В. Растворимость высших хлоридов ниобия и тантала в тетрахлориде титана под повышенным давлением
Разработана и построена оригинальная аппаратура, позволяющая измерять растворимость МСl₅ (М = Nb, Ta) в тетрахлориде титана под избыточным давлением. Экспериментально исследованы растворимость пентахлоридов ниобия и тантала в тетрахлориде титана до давления 5 ати. Определено содержание МСl₅ в паровой фазе. С привлечением фактора межмолекулярного взаимодействия систематизированы сведения о растворимости МСl_x (х = 3÷6) в тетрахлориде титана.

Панов В.С., Суворов К.А. Исследование поведения пластификатора при нагреве образцов из твердых сплавов
На примере твердого сплава марки Т5К10 при нагреве в интервале Т = 20¸ 1250 °С в токе водорода в проходной электропечи сопротивления изучены: деструкция синтетического каучука марки СКДСР, изменения атмосферы в печи при нагреве, углеродного баланса и массы образцов. Оценено взаимодействие материала пластификатора с компонентами твердого сплава, сложный механизм которого подтвержден экспериментально. Показано, что состояние атмосферы при нагреве и содержание углерода существенно изменяются в зависимости от места расположения образца в печи. Деструкция пластификатора СКДСР при нагреве твердого сплава сопровождается реакциями конверсии метана с образованием углерода при Т > 850 °С и окисления при Т > 600 °С, что влияет на свойства спеченных твердосплавных изделий.

Бучихин Е.П., Шаталов В.В., Чекмарев А.М., Кузнецов А.Ю. Переработка отходов металлического циркония с получением конструкционных материалов. Часть 2. Изучение особенностей осаждения и термообработки аммиачных комплексов тетрахлорида циркония
Изучено осаждение сольватированного тетрахлорида циркония газообразным аммиаком. Установлено, что при этом образуется нерастворимый в N,N'-диметилформамиде комплекс состава ZrCl_4× 8NH₃. Исследована термодеструкция полученного соединения. Определено, что при его высокотемпературной обработке образуется диоксид циркония. Показано, что совместным осаждением аммиакатов хлоридов циркония и иттрия и их термообработкой возможно получение керамических материалов из диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия.

Гасаналиев А.М., Гаматаева Б.Ю., Ахмедова П.А. Фазовые равновесия в четырехкомпонентной системе LiF–Li₂WO₄–K₂WO₄–CaWO₄
С использованием комплекса методов физико-химического анализа, в частности дифференциально-термического, визуально-политермического, рентгенофазового, и проекционной термографии впервые исследована четырехкомпонентная система LiF–Li₂WO₄–K₂WO₄–CaWO₄. Построено древо кристаллизации системы. Определены координаты нонвариантных точек.

Литейное производство

Знаменский Л.Г., Кулаков Б.А., Ивочкина О.В. Электронно-ионная активация формовочных смесей при литье по выплавляемым моделям
Рассмотрены теоретические основы обработки мощным электрическим полем находящихся в псевдоожиженном состоянии частиц гипса. Разработана электронно-ионная технология активации гипсовых формовочных смесей, обеспечивающая улучшение качества получаемых отливок из алюминиевых сплавов.

Обработка металлов давлением

Фастыковский А.Р. Энергосиловые параметры процесса прокатки-прессования цветных металлов и сплавов
Разработана методика расчета энергосиловых параметров процесса прокатки-прессования цветных металлов и сплавов. Экспериментальная проверка теоретических положений работы показала хорошую сходимость результатов.

Металловедение и термическая обработка

Барсуков А.Д., Мамзурина О.И., Троц В.С., Холопова М.Н. К вопросу о положении линий ликвидус и солидус системы Nb- Mn в области сплавов, богатых ниобием
Методом термодинамического расчета в различных приближениях определены линии ликвидус и солидус диаграммы состояния Nb–Mn в области сплавов, богатых ниобием.

Порошковые материалы и покрытия

Иванов А.Н., Коршунов А.Б., Яковцова М.М. Рентгенографическое определение состава сложного карбида Ti_1-xW_xC
Предложено определение состава сложного карбида Ti_1–хW_xC по зависимости его периода решетки от молярной доли WC. Показано, что эта зависимость позволяет определять состав сложных карбидов с большой достоверностью (точностью).

Дорофеев Ю.Г., Безбородов Е.Н., Сергеенко С.Н. Кинетика механохимической активации стружки алюминиевого сплава Д-16, особенности уплотнения “стружкового” порошка и формирования полученного материала
Исследовано влияние содержания насыщенного водного раствора ортоборной кислоты C_нр, времени механохимической активации t _МХА на процессы диспергирования стружки алюминиевого сплава Д-16, уплотнения заготовок при холодном и динамическом горячем прессовании, физические и механические свойства материала на основе “стружкового” порошка. Максимальные изгибная прочность, твердость и обрабатываемость резанием без разрушения горячедеформированного материала обеспечиваются при C_нр = = 22 % (по массе) и t _МХА = 3 ч. Разработана технология производства горячедеформированного материала на основе “стружкового” порошка с повышенными механическими свойствами.

Ларин В.К., Кондаков В.М., Малый Е.Н., Матюха В.А., Дедов Н.В., Кутявин Э.М., Сенников Ю.Н., Степанов И.А., Иванов Ю.Ф. Плазмохимический способ получения ультрадисперсных (нано-) порошков оксидов металлов и перспективные направления их применения
Приведены данные по плазмохимической технологии оксидов различных соединений: процесс высокопроизводителен, малостадиен, не требует реагентов для осаждения солей. Образующиеся порошки относятся к наномерным материалам, они химически активны, гомогенны, представляют собой твердые растворы. Приведена математическая модель расчета реактора, определены его размеры (время испарения капель и разложения соли 0,05–0,10 с на протяженности 0,7 м при Т = 1200÷1800 К); описана технологическая схема. На примере оксида циркония показаны морфологические составляющие порошков (сферы, их обломки, пленки). Отмечены перспективные направления применения разработанной плазмохимической технологии: смешанное уран-плутониевое топливо для ядерных реакторов, шихта для пьезо- и конструкционной керамики.

Сметкин А.А., Конюхова С.Г., Ярмонов А.Н. Применение пористых проницаемых материалов в дентальной имплантологии
Представлены результаты физических, механических и морфорентгенологических исследований комбинированной конструкции титанового имплантата, состоящего из проницаемой пористой и компактной частей. Показаны преимущества применения титановых проницаемых материалов с точки зрения оптимизации процесса остеоинтеграции в дентальной имплатологии.

Энергосбережение и охрана окружающей среды

Светозарова Г.И., Андреева О.В., Корсунский В.И., Парецкий В.М., Мироевский Г.П. Статистические исследования взаимосвязи параметров процесса восстановления закиси никеля во вращающейся трубчатой печи с использованием твердого восстановителя
Проведена статистическая обработка компьютерных экспериментов с помощью математической модели процесса восстановления закиси никеля во вращающейся трубчатой печи. Предложен алгоритм корректировки результатов расчета по регрессионным уравнениям в связи с возможным влиянием неучтенных факторов по разности измеряемых и рассчитываемых значений температуры.

Автоматизация технологических процессов

Арунянц Г.Г., Рутковский А.Л., Салихов З.Г., Сидоров Д.В., Щетинин А.П. К вопросу об оптимальном распределении нагрузок между параллельно работающими энергопотребляющими объектами
Проведен анализ различных подходов к управлению группой параллельно функционирующих энергопотребляющих технологических объектов, имеющих нестационарный характер. Поставлена и формализована задача оптимального распределения нагрузки между параллельно работающими агрегатами, характеризующимися эффектом последствия, и разработаны универсальные машинно-ориентированные алгоритмы ее решения. Приведены аналитические методы синтеза оптимальных стратегий управления для объектов с “последствием”, основанные на приближенных субоптимальных алгоритмах управления квазиразомкнутого типа. Предложена эффективная процедура идентификации сосредоточенной оценки активности системы путем сведения ее к решению задачи минимизации специально выбранной приближенной функции. Разработан двухуровневой алгоритм решения задачи нахождения оптимального детерминированного управления, основанный на методе динамического программирования, дополненном процедурами, сужающими область допустимых состояний (нагрузок) на каждой стадии.

Лисиенко В.Г., Ташкинов А.Ю., Насыйров Я.А., Климов М.И., Альтман П.С., Гончаров А.Е. Особенности распределения напряжения дуги и частоты капельных замыканий в зависимости от силы тока и межэлектродного промежутка при вакуумном дуговом переплаве
В промышленных условиях проведен эксперимент по плавлению в вакуумной дуговой печи электрода из титанового сплава диаметром 515 мм в слиток диаметром 670 мм. Исследовались зависимости падения напряжения на дуге и частоты капельных замыканий от тока дуги (7,5–15 кА), межэлектродного зазора (0–160 мм) и давления (9–15 мкм рт. ст.) с помощью разработанных статистических моделей. Выявлена корреляция распределения падения напряжения на дуге и частоты капельного замыкания с изменением межэлектродного зазора. Предложена модель, которая может быть использована для контроля и управления процессом плавления.

Хроника

К 80-летию кафедры технологии электрохимических производств Уральского государственного технического университета (УПИ), г. Екатеринбург

Памяти Геннадия Яковлевича Гуна (1933- 1993)