Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
Применение оболочковых фурм на горизонтальных конвертерах Пирса–Смита Надеждинского металлургического завода
No full textSince 2015 the processing capacity reconfiguration at the Polar Branch of MMC Norilsk Nickel (hereinafter PB) sets new goals for conventional pyrometallurgical processes of smelting and converting. The design flowsheet of Kolesnikov Nadezhda Metallurgical Abstract: Plant (hereinafter NMP) provided for «cross-converting» when copper matte was first processed in one converter to produce blister copper followed by nickel matte processing to yield copper-nickel converter matte bypassing the discharge of dry coagulated slag. This flowsheet allowed for converter heat balance optimization, decreasing the formation of refractory reverts and significant extension of the converter campaign. PB Nickel Plant shutdown resulted in copper processing elimination at NMP and switching the converters to the conventional nickel converting flowsheet. In turn, it gave rise to the need for solutions to extend converter campaign while maintaining the possibility to process large amounts of nickel slag from the second converting stage at the PB Copper Plant. For this purpose the series of lab experiments were carried out to develop the technology and design documentation for the system to supply oxygen-enriched air (up to 45 %) to horizontal converters using shell-type tuyeres. In addition, literature data were analyzed on this topic along with the experience of smelters in this area. Process design calculations were done. The efforts were taken in cooperation with the PB engineering personnel and Laboratory of Pyrometallurgy of LLC «Gipronickel Institute». The use of reduced diameter shell-type tuyeres to inject the oxygen-air mixture was found to decrease the converter blowing and off-gas volumes. The decline in off-gas quantity leads to reduced heat load on the converter mouth and flue duct system, as well as to lowered converter dust entrainment. The use of oxygen-enriched blowing implies the higher smelt heating rate. Excess heat compensation requires timely charging of cold reverts and flux. In emergencies (if cold reverts are not available) the oxygen content of the blowing has to be reduced until switching over to air blowing. The series of the above efforts will offer a possibility to use the shell-type tuyeres keeping the converter off-gas temperature at the current level. Thus continuous monitoring and efficient control will ensure the off-gas temperature and volume at the inlets of gas cooling and cleaning systems not exceeding the limiting values. The introduction of the reduced diameter shell-type tuyeres for air-oxygen mixture injection does not require any upgrade of the existing gas cooling and cleaning systems. Moreover, switching to these tuyeres will reduce gas load on the flue duct system and heat load on the water-cooled dust cap, lower dust entrainment and non-recoverable dust losses after the gas cleaning system.Изменение конфигурации производства в Заполярном филиале (ЗФ) ГМК «Норильский никель» после 2015 г. ставит новые задачи перед традиционными пирометаллургическими процессами – плавкой и конвертированием. Проектной схемой Надеждинского металлургического завода им. Б.И. Колесникова (НМЗ) было «перекрестное» конвертирование, когда один конвертер сначала обрабатывал медный штейн с получением черновой меди, а потом, минуя стадию вывалки сухого сверну- того шлака, переходил на переработку никелевых штейнов с получением медно-никелевого файнштейна. Такая схема работы позволяла оптимизировать тепловой баланс конвертера, снизить образование тугоплавких оборотов и существенно продлить кампанию конвертера. Закрытие Никелевого завода ЗФ повлекло ликвидацию медного производства на НМЗ с переводом конвертеров на классическую схему никелевого конвертирования. Это обусловило необходимость решения вопросов продления кампании конвертеров при сохранении возможности переработки значительного количества никелевого шлака второго периода конвертирования, поступающего с Медного завода ЗФ в твердом виде. С этой целью проведен ряд лабораторных исследований по разработке технологии и конструкторской документации для систем подачи обогащенного кислородом дутья (до 45 %) в горизонтальные конвертеры с применением оболочковых фурм. Кроме того, проанализированы литературные данные по данной тематике, а также работа металлургических предприятий в этом направлении. Выполнены технологические расчеты. В работе совместно участвовали специалисты ЗФ и лаборатории пирометаллургии института «Гипроникель». Установлено, что использование оболочковых фурм с уменьшенным диаметром фурмы для подачи кислородно-воздушной смеси (КВС) приводит к снижению объема подаваемого в конвертер дутья и объема отходящих газов. При сокращении объема отходящих газов уменьшаются тепловая нагрузка на горловину конвертера, на газоходный тракт и общий пылевынос из конвертера. С применением обогащенного кислородом дутья следует ожидать более высокой скорости разогрева расплава. Для компенсации избыточного тепла необходимо своевременно загружать холодные обороты и флюс. В случае аварийных ситуаций (отсутствие холодных оборотов) следует снижать содержание кислорода в дутье вплоть до перехода на чисто воздушное дутье. Комплекс таких мер позволит поддерживать температуру отходящих газов конвертера с оболочковыми фурмами на существующем уровне. Таким образом, при постоянном контроле и оперативном управлении температура и объем отходящих газов на входе в систему охлаждения и газоочистки не будут превышать существующих предельных значений. Внедрение оболочковых фурм с уменьшенным диаметром фурмы для подачи КВС не требует модернизации существующей системы охлаждения и очистки газов. Более того, переход на данные фурмы позволит снизить газовую нагрузку на газоходный тракт и тепловую нагрузку на водоохлаждаемый напыльник, уменьшить пылевынос и безвозвратные потери пыли после системы газоочистки
Влияние скорости охлаждения на структуру и свойства бронзы БрО10С2Н3
No full textIn the mechanical engineering, antifriction tin bronzes are used for the manufacture of friction parts. For example, the C92900 bronze has found use in aircraft braking system components. One of the ways to improve the properties of leaded tin bronzes is to increase the cooling rate during solidification. This paper studies the effect of the cooling rate and changes in the content of alloying elements within the limits established by the C92900 bronze industry standard OST 1 90054-72. In order to provide different cooling rates, the prepared alloys were casted into molds made of resin-bonded sand, steel and graphite with cooling rates 0.4, 5.0, and 14.6 °C/s, respectively. The influence of the cooling rate and the bronze composition on the freezing range, macrostructure, microstructure, thermal conductivity, mechanical, and tribological properties were investigated. Differential thermal analysis demonstrated that the upper-limit alloying of C92900 bronze leads to a decrease of the solidus temperature by 40 °C, which should be considered during deformation processing and heat treatment. An increase in the cooling rate during C92900 bronze ingot solidification provides a significant grain refinement and changes the amount, size and morphology of phases. For example, in case of metallic and graphite mold casting, the size of lead particles decreases, and its circularity increases. The change in the Sn content within the range established by the industrial standard has a significant effect on the γ-(Cu,Ni)3Sn intermetallic phase fraction. The increase in the cooling rate has no significant effect on the C92900 bronze thermal conductivity but increases hardness by 30 HB as well as cooling rate and yield strength and ultimate tensile strength. Wear tests carried out in accordance with the «shaft – partial insert» scheme in a kerosene medium using a steel counterbody showed that an increase in the cooling rate during solidification leads to an increase in the bronze wear rate from ~0.4·10–8 to ~1.2·10–8. The change in the bronze composition within the industrial standard range has practically no effect on the wear rate but leads to a slight increase of the coefficient of friction.В машиностроении для изготовления деталей, работающих на трение, применяются антифрикционные оловянные бронзы. В частности, бронза БрО10С2Н3 нашла применение в узлах системы торможения самолетов. Одним из способов повышения свойств оловянно-свинцовых бронз является увеличение скорости охлаждения при кристаллизации. В настоящей работе исследовали влияние скорости охлаждения и изменения содержания легирующих элементов (в пределах, установленных ОСТ 1 90054-72) на свойства бронзы БрО10С2Н3. Для обеспечения различной скорости охлаждения приготовленные сплавы заливали в формы из холодно-твердеющий смеси, стали и графита, для которых скорость охлаждения составила 0,4, 5,0 и 14,6 °С/с соответственно. Изучали влияние скорости охлаждения и состава бронзы на интервал кристаллизации, макроструктуру, микроструктуру, теплопроводность, механические и трибологические свойства. С помощью дифференциально-термического анализа было показано, что легирование бронзы БрО10С2Н3 по верхнему пределу приводит к снижению температуры солидуса на 40 °С, что следует учитывать при деформационной и термической обработках. Увеличение скорости охлаждения при затвердевании слитков из бронзы БрО10С2Н3 приводит к значительному измельчению зерна, изменяет количество, размер и морфологию фаз. Так, например, при литье в металлическую и графитовую формы уменьшается размер и повышается сферичность частиц свинца. Изменение содержания Sn в пределах, установленных ОСТ, оказывает значительное влияние на долю интерметаллической фазы γ-(Cu,Ni)3Sn. Увеличение скорости охлаждения практически не влияет на теплопроводность бронзы БрО10С2Н3, но приводит к повышению твердости на 30 HB, а также предела текучести и предела прочности при испытаниях на растяжение. Трибологические исследования, проведенные по схеме «вал – частичный вкладыш» в среде керосина со стальным контртелом, показали, что увеличение скорости охлаждения при затвердевании приводит к повышению интенсивности изнашивания бронзы с ~0,4·10–8 до ~1,2·10–8, а изменение состава в пределах ОСТ практически не влияет на интенсивность изнашивания, но вызывает небольшой рост коэффициента трения
Гипотеза о характере искажения формы поперечного сечения ручья калибра в станах при безэмульсионной прокатке труб
No full textThe paper provides results on the further development of a method for calculating heat emissions during plastic strain in its instantaneous deformation zone in the course of cold pilgering of pipes, such as the ones that affect the working tool deflection in coldpilgering mills and mechanical properties of wrought pipe metal. It was determined that a decrease in the cross-sectional depth of the coldpilgering mill die groove due to thermal distortions (thermal effect) caused by plastic strain of a pipe in the instantaneous deformation zone is in direct proportion to the distance of the die groove longitudinal section considered to the roll barrel edge. It was found that sections located closer to the roll barrel receive thermal distortion of a lesser degree. A method is proposed for thermal distortion compensation in roll-pass design calculation. Experiments on applying marks on the roll barrel surface near the groove taper showed that the maximum galling of marks takes place directly near tapers. This indicates the local nature of thermal expansion. Dependencies are presented to determine the value of tool geometry variation depending on the heating temperature. The presented dependencies were tested experimentally and were introduced as a basis for developing the method of calculating the transversal die groove parameters for the cold-pilgering mill taking into account local thermal expansion in the instantaneous deformation zone. The inferred law allows taking into account the influence of cold pilgering peculiarities on the variation of the die groove cross-section geometry in the cold-pilgering mill, pipe dimensions and performance parameters.Представлены результаты по развитию метода расчета тепловыделений в ходе пластической деформации в ее мгновенном очаге при холодной прокатке труб (ХПТ), которые влияют на искажение формы деформирующего инструмента в станах ХПТ и изменение физических характеристик деформируемого металла труб. Определено, что уменьшение глубины поперечного сечения ручья калибра стана ХПТ из-за термических искажений (теплового эффекта), вызванных пластической деформацией трубы в мгновенном очаге деформации, прямо пропорционально расстоянию рассматриваемого продольного сечения ручья калибра до края бочки калибра. Выявлено, что сечения, лежащие ближе к бочке ручья, получают меньшие термические искажения. Предложен метод компенсации термических искажений в ходе расчета калибровки ручья калибра. Эксперименты по нанесению рисок на поверхности бочки валка рядом с выпуском калибра показали, что максимальное их истирание происходит непосредственно вблизи выпусков. Это указывает на локальный характер теплового расширения. Приведены зависимости, позволяющие определить величину изменения геометрических параметров инструмента как функцию температуры нагрева. Указанные зависимости были протестированы экспериментально и положены в основу развития метода расчета параметров поперечного ручья калибра стана ХПТ с учетом термического локального расширения в районе мгновенного очага деформации. Предложенный закон позволяет учесть влияние особенностей процесса ХПТ на изменение геометрических параметров поперечного сечения проходного паза в стане холодной прокатки труб и рабочих параметров ведения процесса
Влияние перегрева расплава на литую структуру сплавов Al–Sn
No full textThe study covers the effect of Melt Superheating Treatment (MST) for Al–Sn alloys. To determine the optimal superheating temperature, the authors measured the temperature dependences of the kinematic viscosity, electrical resistivity, density and surface tension of Al–Sn melts with tin contents of 10, 20, 30, 40, and 50 wt.%. According to the measurement results, the temperature t* was determined for each Al–Sn alloy sample. Heating to this temperature breaks down the micro-inhomogeneous state and leads to the heterogeneous liquid – homogeneous liquid structural transition. Melt superheating (MST) results in a decrease in melt viscosity. It was found that the temperature t* rises with increasing tin concentration in the Al–Sn melt. An increase in the tin content in the Al–Sn melt also leads to a decrease in the absolute values of kinematic viscosity and surface tension, while the electrical resistivity and density increase accordingly. Thus, the Melt Superheating Treatment (MST) mode for Al–Sn alloys was determined. The effect of MST of Al–50wt.%Sn melt on the microstructure and mechanical properties of the ingot was studied in order to determine the structural sensitivity to the degree of melt overheating, and to find a new strategy to improve the shaping ability of the Al–Sn alloy two-phase structure. The results demonstrated that the method of resistivity and viscosity determination are more sensitive and effective for melt superheating temperature (MST mode) evaluation. In addition, the desired modified Al–Sn ingot structure can be formed under normal casting conditions; MST can contribute to the modified ingot structure formation by increasing the solidification time and decreasing the average solidification rate by reducing melt viscosity after superheating.Изучено влияние обработки перегревом расплава (Melt Superheating Treatment – MST) для сплавов системы Al–Sn. Чтобы определить оптимальную температуру перегрева, были измерены температурные зависимости кинематической вязкости, удельного электросопротивления, плотности и поверхностного натяжения расплавов Al–Sn с содержанием олова 10, 20, 30, 40 и 50 мас.%. По результатам измерения для каждого образца сплава Al–Sn определено значение температуры t*, при нагреве до которой происходят разрушение микронеоднородного состояния и структурный переход гетерогенная жидкость → гомогенная жидкость. Перегрев расплава (MST) приводит к уменьшению вязкости расплава. Установлено, что температура t* повышается с ростом концентрации олова в расплаве Al–Sn. Увеличение содержания олова в расплаве Al–Sn также приводит к снижению абсолютных значений кинематической вязкости и поверхностного натяжения, в то время как удельное электросопротивление и плотность повышаются. Таким образом, был определен режим обработки расплава перегревом для сплавов Al–Sn. Исследовано влияние MST расплава Al–50мас.%Sn на микроструктуру и механические свойства слитка с целью определения структурной чувствительности к степени перегрева расплавов и поиска новой стратегии улучшения формообразующей способности двухфазной структуры сплавов Al–Sn. Полученные результаты показали, что методы определения удельного сопротивления и вязкости более чувствительны и эффективны для оценки температуры перегрева расплава (режима MST). Выявлено, что требуемая модифицированная структура слитка Al–Sn может быть сформирована под обычные условия литья, процесс MST может способствовать формированию модифицированной структуры слитка за счет увеличения времени затвердевания и уменьшения средней скорости затвердевания за счет снижения вязкости расплава после перегрева
Комбинированная гравитационно-флотационная технология обогащения техногенных россыпей золота
Get PDFGold recovery from placer washing waste was carried out using a flotation method where circulating rough concentrate is used to increase the recovered metal content in the rougher flotation operation. Moreover, flotation is carried out with a mixture of air with hot steam. Pressure in bubbles drops and their sizes decrease as a result of vapor condensation at the first moment of time under conditions of vapor-air flotation. Heat exchange between the phases worsens when the bubble is compressed, and mass transfer stops at the minimum bubble size, while temperature and vapor pressure in the bubble reach their maximum. As the bubble grows in size, superheated steam becomes saturated and pressure in the bubble decreases resulting in resumed condensation. The bubble surface undergoes damped oscillations. When the bubble surface vibrates, the motion of a slowly developing concentration-capillary Marangoni flow to the center of the interphase film cannot compensate for its thinning by the counter thermocapillary flow with a high hydrodynamic stability potential from the film center to its periphery. The vapor-air flotation results obtained can be interpreted in the context of this mechanism of wetting film stability changes during the vapor-liquid phase transition. Pilot tests of gravity and gravity-flotation technologies for gold extraction from a technogenic placer of gold have been carried out. It has been proved that the main effect of using the developed configuration of the scheme and the mode of flotation with a vapor-air mixture is a decrease in the concentrate yield by ~ 25% rel. while maintaining the achieved level of recovery and concentrate quality. When using the combined technology, the added value of marketable products provides an increase in the value of net discounted income and the return on investment index, and a decrease in their payback period.При извлечении золота из отходов промывки россыпей использован способ флотации, при котором для повышения содержания извлекаемого металла в операции основной флотации используют оборотный черновой концентрат. Причем флотацию выполняют смесью воздуха с горячим водяным паром. В условиях паровоздушной флотации в первый момент времени в результате конденсации пара давление в пузырьках падает и их размер уменьшается. При сжатии пузырька теплообмен между фазами ухудшается, и при минимальном размере пузырька массообмен прекращается, а температура и давление пара в пузырьке достигают своего максимума. С ростом размера пузырька перегретый пар становится насыщенным, и давление в пузырьке уменьшается, что ведет к возобновлению конденсации. Поверхность пузырька совершает затухающие колебания. При этом движение медленно развивающегося концентрационно-капиллярного потока Марангони к центру межфазной пленки не может компенсировать ее утончение встречным термокапиллярным потоком с большим потенциалом гидродинамической устойчивости от центра к периферии пленки. Полученные результаты флотации паровоздушной смесью могут быть интерпретированы в рамках этого механизма изменения устойчивости смачивающих пленок при фазовом переходе пар–жидкость. В работе проведены опытно-промышленные испытания гравитационной и гравитационно-флотационной технологий извлечения золота из его техногенной россыпи. Доказано, что основным эффектом от применения разработанной конфигурации схемы и режима флотации паровоздушной смесью является уменьшение выхода концентрата на ~25 % при сохранении достигнутого уровня извлечения и качества концентрата. При использовании комбинированной технологии добавленная стоимость товарной продукции обеспечивает повышение величины чистого дисконтированного дохода и индекса рентабельности инвестиций, а также снижение срока их окупаемости
Переработка мелкодисперсного техногенного сырья производства алюминия с целью извлечения ценных компонентов
No full textThe paper provides the results of experiments on the hydrometallurgical processing of finely dispersed technogenic raw materials for primary aluminum production in Soderberg cells (case study of the Irkutsk Aluminum Smelter) – aged sludge. The components of this sludge are dust from electrostatic precipitators (79.7 %), wet gas cleaning sludge (4.4 %) and coal froth flotation tailings (15.8 %). According to the grain-size analysis carried out, aged sludge sample particles have a size of –50 μm. According to the chemical composition analysis of the sludge sample, main components in it are carbon, cryolite, chiolite with a small amount of other compounds (corundum, ralstonite, spodumene, fluorite). Fluorine leaching experiments were carried out with a 2 % sodium hydroxide solution at a stirrer speed of ~1020 rpm. Using the mathematical planning of a three-factor experiment, it was found that the maximum concentration of fluorine in the solution (15.844 g/dm3) is achieved with the following optimal parameters of fluorine alkaline leaching: temperature of 90 °C, liquid-to-solid ratio of 9 : 1, and time of 90 min. The multidimensional polynomial equation was obtained for fluorine alkaline leaching from aged sludge. Cryolite was obtained from fluorine-containing solutions (by the reaction of sodium fluoride interaction with sodium bicarbonate and an aluminate solution), which was confirmed by X-ray phase analysis data.Представлены результаты экспериментальных работ по гидрометаллургической переработке мелкодисперсного техногенного сырья производства первичного алюминия в электролизерах с самообжигающимися анодами (на примере Иркутского алюминиевого завода) – лежалого шлама. Составляющими данного шлама являются пыль электрофильтров (79,7 %), шлам «мокрой» газоочистки (4,4 %) и хвосты флотации угольной пены (15,8 %). Согласно проведенному гранулометрическому анализу, частицы пробы лежалого шлама имеют крупность –50 мкм. По результатам анализа химического состава пробы шлама, основными компонентами в нем являются углерод, криолит, хиолит с незначительным количеством других соединений (корунда, ральстонита, сподумена, флюорита). Эксперименты по выщелачиванию фтора проводились раствором 2 %-ного едкого натра при числе оборотов мешалки ~1020 об/мин. Методом математического планирования трехфакторного эксперимента установлено, что для достижения максимальной концентрации фтора в растворе (15,844 г/дм3) оптимальными параметрами щелочного выщелачивания фтора являются температура 90 °C, отношение жидкого к твердому 9 : 1 и продолжительность90 мин. Получено уравнение многомерного полинома процесса щелочного выщелачивания фтора из лежалого шлама. Из фторсодержащих растворов был получен криолит (по реакции взаимодействия фторида натрия с бикарбонатом натрия и алюминатным раствором), что подтверждено данными рентгенофазового анализа
Влияние условий высокотемпературной обработки на структуру и трибологические свойства наплавленного лазером покрытия на никелевой основе
No full textLaser cladding featuring by a minimal thermal impact on the substrate is an advanced method of restoring the working dimensions of parts operated under wear conditions. Ni–Cr–B–Si system coatings can be used in parts operated at high temperatures. The research was aimed to study the influence of heating and subsequent cooling conditions during high-temperature treatment on the structural phase state formation features of the coating obtained by PG-SR2 powder laser cladding (chemical composition, wt.%: 14.8Cr; 2.1B; 2.9Si; 2.6Fe; 0.48C; the rest is Ni), and properties achieved in this process (hardness and tribological properties when sliding on the fixed corundum abrasive). Samples with the clad layer were heated at 1050 °С (holding for 1 h) with subsequent cooling in water (which made it possible to record structural transformations under high-temperature heating), in air, in a muffle furnace and in a vacuum furnace. It was shown that the cooling rate during the high-temperature treatment of the laser clad PG-SR2 coating has a significant effect on the formed structure and properties. High-temperature heating leads to a partial diffusive dissolution of Ni3B nickel borides and Cr23C6 chromium carbides in a solid solution and a corresponding decrease in hardness, an increase in abrasive wear intensity and friction coefficient. Cooling rate deceleration from 1050 °C when samples are cooled in air, muffle and vacuum furnaces leads to the release of CrB chromium borides and Ni3Si nickel silicides that were absent in the clad coating structure. High-strength CrB borides with hardness equal to or even higher than that of the corundum abrasive limit the development of the microcutting mechanism during abrasive wear. Large chromium carbides and borides formed during slow cooling in the furnace form wear-resistant frame-like structures. This leads to an increase in hardness and abrasive wear resistance to levels that exceed the features of the original clad coating.Лазерная наплавка, характеризующаяся минимальным тепловым воздействием на подложку, является прогрессивным способом восстановления рабочих размеров деталей, работающих в условиях износа. Покрытия системы Ni–Cr–B–Si могут использоваться в деталях, эксплуатируемых при высоких температурах. Целью работы явилось исследование влияния нагрева и условий последующего охлаждения при проведении высокотемпературной обработки на особенности формирования структурно-фазового состояния покрытия, полученного лазерной наплавкой порошка марки ПГ-СР2 (химический состав, мас.%: 14,8Сr; 2,1B; 2,9Si; 2,6Fe; 0,48С; ост. Ni), и достигаемые при этом свойства (твердость и трибологические характеристики при скольжении по закрепленному абразиву (корунду)). Образцы с наплавленным слоем подвергали нагреву при температуре 1050 °С (выдержка 1 ч) с последующим охлаждением в воде (что позволило зафиксировать структурные превращения при высокотемпературном нагреве), на воздухе, в муфельной и вакуумной печах. Показано, что скорость охлаждения при высокотемпературной обработке наплавленного лазером покрытия ПГ-СР2 оказывает значительное влияние на формируемую структуру и свойства. Высокотемпературный нагрев приводит к частичному диффузионному растворению боридов никеля (Ni3B) и карбидов хрома (Cr23C6) в твердом растворе и соответствующему снижению твердости, повышению интенсивности абразивного изнашивания и коэффициента трения. Замедление скорости охлаждения от 1050 °С при охлаждении образцов на воздухе, в муфельной и вакуумной печах приводит к выделению боридов хрома (CrB) и силицидов никеля (Ni3Si), отсутствовавших в структуре наплавленного покрытия. Высокопрочные бориды CrB с твердостью, соответствующей или даже большей твердости абразива (корунда), ограничивают развитие механизма микрорезания при абразивном изнашивании. Формируемые при медленном охлаждении в печи крупные карбиды и бориды хрома образуют износостойкие структуры каркасоподобного типа. Это приводит к росту твердости и сопротивления абразивному изнашиванию до уровней, превышающих характеристики исходного наплавленного покрытия
Очистка глиноземсодержащих сметов методами сухой воздушной классификации
No full textThe article deals with the formation and processing of waste at aluminum production plants. Based on the analysis of literary sources and practical data, the reasons for the formation of metallurgical waste in the territory of the Russian Federation are established. The analysis of research conducted in scientific organizations is presented. It was found that one of the most promising for waste processing is alumina-containing sweepings formed during the production of liquid aluminum in Soderberg cells during various process operations. Alumina-containing sweepings are waste of complex variable composition swept away in electrolysis shops. It was found that alumina-containing sweepings consist of cryolite (Na3AlF6), chiolite (Al3F14Na5), corundum (Al2O3), siderite (FeCo3), pyrite (FeS2), quartz (SiO2), feldspar ((Ca, Na)(Al, Si) AlSi2O8), carbonaceous matter and (NaF)•1,5CaF2•AlF5 technogenic phase. Their processing is of interest due to the fact that they contain a significant amount of valuable components (Na3AlF6, Al2O3, AlF3) that can be extracted and reused in aluminum production to reduce the cost per unit. The problem is that sweepings contain components (SiO2, Fe2O3), which have a negative effect on the electrolysis process when in contact with electrolyte. The data obtained when studying the chemical composition of monofractions made it possible to conclude that the exclusion of the dark (grayish-black mass) with the maximum content of impurities (SiO2, Fe2O3) will substantially solve the stated problem of the study. Based on the hypothesis put forward, the paper presents the results of 0—10 mm and 0—5 mm sweepings air classification in cascade-gravity and centrifugal classifiers. Based on the studies conducted, we recommend using 0—10 mm sweepings air classification in the cascade gravity classifier in the processing flow of alumina-containing sweepings of aluminum production.Рассмотрены вопросы образования и переработки отходов на предприятиях алюминиевого производства. На основе анализа литературных источников и практических данных определены причины образования металлургических отходов на территории РФ. Проанализированы исследования, ведущиеся в научных организациях. Установлено, что для переработки отходов перспективен глиноземсодержащий смет, образующийся в процессе производства алюминиевого сырца на электролизерах с самообжигающимися анодами при различных технологических операциях. Глиноземсодержащий смет представляет собой отходы сложного переменного состава, сметаемые в цехах электролиза. Выявлено что глиноземсодержащий смет состоит из криолита (Na3AlF6), хиолита (Al3F14Na5), корунда (Al2O3), сидерита (FeCo3), пирита (FeS2), кварца (SiO2), полевого шпата ((Ca, Na)(Al, Si) AlSi2O8), углеродистого вещества и техногенной фазы состава (NaF)•1,5CaF2•AlF3. Интерес к их переработке состоит в том, что в них содержится значительное количество ценных компонентов (Na3AlF6, Al2O3, AlF3), извлечение которых и повторное использование в получении алюминия могут способствовать снижению себестоимости единицы продукции. Проблемой является наличие в смете компонентов (SiO2, Fe2O3), которые при попадании в электролит оказывают негативное влияние на процесс электролиза. Результаты изучения химического состава монофракций позволили сделать вывод, что исключение темной (серовато-черной) массы, в которой содержание примесей (SiO2, Fe2O3) максимально, позволит в значительной степени решить поставленную задачу исследования. На основании выдвинутой гипотезы представлены результаты проведения воздушной классификации смета фракций 0—10 и 0—5 мм в каскадно-гравитационном (КГ) и центробежном (КЦ) классификаторах. По результатам выполненных исследований рекомендуется применять в схеме обогащения глиноземсодержащего смета алюминиевого производства воздушную классификацию в КГ смета фракции 0—10 мм
Современное состояние переработки медных руд (обзор)
No full textThe article provides the analysis of process flows used for sulfide and oxidized copper ore treatment, reagent schemes, process equipment, indicators of flotation concentration at a number of domestic and foreign concentrating mills and plants. Autogenous and semi-autogenous grinding mills are widely used at the ore preparatory processing at the first stage of grinding to eliminate medium and fine crushing stages. An alternative is the use of high pressure grinding rolls that can reduce electricity consumption as compared to autogenous and semi-autogenous grinding. There is an increase in the use of large-volume and high-performance ore-preparation and flotation equipment for maintaining the quality and quantity of the product. In addition to ball mills, fine and ultrafine regrinding mills of various configurations are widely used at the stage of rougher flotation concentrate regrinding. The analysis of flotation reagents used to improve separation process efficiency was conducted with domestic and foreign approaches to flotation reagent selection shown. It is noted that foreign concentrating mills often use a combination of main and additional collectors. The paper provides the data on flotation reagents used in the copper sulfide and oxidized ore concentration, and their consumption. A combined diagram of flotation-hydrometallurgical processing of mixed copper ore from the Udokan deposit is considered. Conclusions are drawn about current trends in the processing of copper ores including the choice of equipment. Проведен анализ технологических схем переработки сульфидных и окисленных медных руд, реагентных режимов, технологического оборудования, показателей флотационного обогащения на ряде отечественных и зарубежных обогатительных фабрик и производств. На рудоподготовительном переделе в первой стадии измельчения широко применяются мельницы само- и полусамоизмельчения, что позволяет исключить среднее и мелкое дробление. Альтернативным вариантом является использование измельчающих валков высокого давления, позволяющих сократить электроэнергию по сравнению с само- и полусамоизмельчением. Отмечен рост применения большеобъемного и высокопроизводительного рудоподготовительного, флотационного оборудования для поддержания качества и количества производимого продукта. На стадии доизмельчения концентрата основной флотации широкое распространение, помимо шаровых мельниц, получили мельницы тонкого и сверхтонкого доизмельчения различных конфигураций. Проведен анализ используемых флотационных реагентов для повышения эффективности процесса разделения, показан отечественный и зарубежный подход к выбору флотационных реагентов. Отмечено, что на зарубежных обогатительных фабриках часто применяют комбинацию, состоящую из основного и дополнительного собирателей. Приведены сведения о флотационных реагентах, используемых при обогащении медных сульфидных и окисленных руд, и их расходах. Рассмотрена комбинированная схема флотационно-гидрометаллургической переработки смешанной медной руды месторождения Удокан. Сделаны выводы о современных тенденциях в переработке медных руд, в том числе выборе оборудования
Формирование структуры и технологичность сплава Al—Zn—Mg—Ca—Fe—Zr—Sc при получении горячекатаного листа и сварного соединения
No full textProcess conditions are suggested for manufacturing wrought semi-finished products (2 and 1 mm sheets) from the Al-4.5%Zn-2.5%Mg-2.5%Ca-0.5%Fe-0.2%Zr-0.1%Sc experimental alloy including thermomechanical processing at t = 400450 °С and reduction ratios up to 98 %, as well as softening annealing of the sheet metal at t = 350400 °C for 1—2 hours. It was found that the as-cast structure consists of eutectic phases (Al, Zn)4Ca, Al10CaFe2 5 to 25 gm in size, and a Al2Mg5Zn5 nonequilibrium T-phase located along the boundaries of dendritic cells (Al). Zirconium and scandium form a solid solution with aluminum as a result of solidification. After hot rolling, the structure of 2 mm sheets consists of lineage-oriented discrete intermetallic particles and their conglomerates up to 40 gm in size in the (Al) matrix. The structure of 1 mm sheets features by greater fineness and structure uniformity. The fine structure of deformed semi-finished products was analyzed using transmission electron microscopy (TEM), and this analysis showed that nanoparticles in the Al3(Zr, Sc) phase of the L12 structural type are maximum 20 nm in cross-section. The following level of mechanical properties was achieved in wrought semi-finished products: ultimate strength σв ~ 310330 MPa, yield strength σ0,2 ~ 250280 MPa with relative elongation δ ~ 4.57.0 %. The possibility of TIG welding using standard AMg5 wire as a filler material was studied. It was shown that the new alloy demonstrated no tendency to form hot cracks. According to the results of X-ray tomography, the percentage of porosity in the weld was 1.27 vol.%. The prevalent pore diameter did not exceed 0.2 mm. In general, the resulting structural and qualitative parameters of weld joints contribute to obtaining a strength of 75 % of the strength index of the initial wrought semi-finished products (sheets) achieved by stabilizing annealing at t = 350 °С for 3 hours.Предложены технологические режимы получения деформированных полуфабрикатов (листов толщиной 2 и 1 мм) из экспериментального сплава Al—4,5%Zn—2,5%Mg—2,5%Ca—0,5%Fe—0,2%Zr—0,1%Sc, включающие термомеханическую обработку при температурах t = 400450 °С и степенях деформации до 98 %, а также смягчающий отжиг при t = 350400 °С в течение 1—2 ч для листового проката. Установлено, что литая структура состоит из эвтектических фаз (Al, Zn)4Ca, Al10CaFe2, размером от 5 до 25 мкм, а также неравновесной Т-фазы Al2Mg3Zn3, расположенных по границам дендритных ячеек (Al). Цирконий и скандий образуют с алюминием твердый раствор в результате кристаллизации. После горячей прокатки структура 2 мм-листов состоит из строчечно направленных изолированных интерметалидных частиц и их конгломератов размером до 40 мкм в матрице из (Al). Структура 1 мм-листов характеризуется большей дисперсностью и равномерностью строения. Анализ тонкой структуры деформированных полуфабрикатов с использованием просвечивающий электронной микроскопии показал, что размер наночастиц фазы Al3(Zr, Sc) структурного типа L12 не превышает в сечении 20 нм. В деформированных полуфабрикатах достигнут следующий уровень механических свойств: предел прочности σв ~ 310330 МПа, предел текучести σ0,2 ~ 250280 МПа при относительном удлинении δ ~ 4,57,0 %. Проведены исследования по возможности применения аргонодуговой сварки с использованием в качестве присадочного материала стандартной проволоки СвАМг5. Показано, что новый сплав не проявил склонности к образованию горячих трещин. По результатам рентгеновской томографии величина пористости в сварном шве составила 1,27 об.%. Преобладающий диаметр пор не превышал 0,2 мм. В целом достигнутые структурные и качественные параметры сварных соединений способствуют получению прочности, составляющей 75 % от показателя прочности исходных деформированных полуфабрикатов (листов), что достигается стабилизирующим отжигом при t = 350 °С в течение 3 ч