Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
Исследование технологических факторов, повышающих выход годного металла при переплаве алюминиевых отходов
No full textThe article presents the results of research determining the most effective technologies for increasing metal yield in the processing of aluminum-containing waste. In particular, peculiarities of the processes of melting aluminum alloys were analyzed using complex methods of furnace and off-furnace processing of charge material containing an increased amount of shovelling scrap and swarf. Studies on the impact of charge preparation and aluminum remelting technology were carried out in SAT-0,16 and IAT-0,4 furnaces on the АК12М2 alloy. Experiments proved that batchwise loading 20 kg of swarf briquette preheated to 300–400 °C into the SAT-0,16 furnace with the addition of flux (composition: NaCl – 50 %; KCl –35 %, Na3AlF6 – 15 %) in the amount of 3 % of total metal mass is the most efficient technology. This technology makes it possible to achieve a metal yield of about 94 %. The study of the remelting technology influence on IAT-0,4 furnace metal yield showed that the greatest effect can be obtained in case of furnace charge (95 kg swarf briquette) by batches of 2 kg into the 7 kg liquid bath with modifier flux (composition: NaCl – 62 %; KCl – 13 %, NaF – 25 %) added in the amount of 2 % from the total metal mass. This technology provides up to 93.5 % of metal yield. Data from 10 series of 5–9 melts were also analyzed with the comparison of metal yield results depending on the mass of briquetted swarf charged into the furnace. A histogram of the change in the porosity of AK12M2 and AK9 samples depending on the content of swarf in the charge (from 0 to 45 %) during remelting. It was found that an increase in the content of swarf in the charge, all other things being equal, leads to an increase in the average porosity score, which indicates the need for additional refining of such melts.Приведены результаты исследований по выявлению наиболее эффективных технологий повышения выхода годного металла при переработке алюминийсодержащих отходов. Проанализированы особенности процессов выплавки алюминиевых сплавов с использованием комплексных методов печной и внепечной обработки шихтового материала, содержащего повышенное количество мелкого возврата и стружки. Исследования по определению влияния подготовки шихты и технологии переплавки алюминия на выход годного проведены в печах САТ-0,16 и ИАТ-0,4 на сплаве АК12М2. Экспериментально установлено, что порционная загрузка в печь САТ-0,16 по 20 кг брикетированной стружки, предварительно нагретой до 300– 400 °С, с последующим добавлением флюса (состав: NaCl – 50 %, KCl – 35 %, Na3AlF6 – 15 %) в количестве 3 % от металлозавалки является наиболее эффективной технологией и позволяет добиться выхода годного порядка 94 %. Изучение влияния технологии переплава на выход годного в печи ИАТ-0,4 показало, что наибольший эффект можно получить при загрузке садки (95 кг брикетированной стружки) частями по 2 кг в жидкую ванну массой 7 кг с порционной добавкой флюса (состав: NaCl – 62 %, KCl – 13 %, NaF – 25 %) в количестве 2 % от металлозавалки. Такая технология позволяет получить до 93,5 % годного металла. Проанализированы данные 10 серий по 5–9 плавок и приведены сравнительные результаты по определению выхода годного металла в зависимости от массы загружаемой брикетированной стружки в печь. Получена гистограмма изменения пористости образцов из сплавов АК12М2 и АК9 в зависимости от содержания стружки в шихте (от 0 до 45 %) при переплаве. Установлено, что при прочих равных условиях увеличение содержания стружки в шихте приводит к росту среднего балла по пористости, что свидетельствует о необходимости дополнительного рафинирования таких расплавов
Фторидная переработка катализатора крекинга углеводородов нефти с извлечением концентрата РЗЭ
No full textIt is proposed to use a spent cracking catalyst of petroleum hydrocarbons containing 1 wt.% of rare earth element (REE) oxides as an alternative REE feed source. The study covers the process of removing silicon in the form of ammonium hexafluorosilicate (NH4)2SiF6 by sintering an oil cracking catalyst sample with NH4F and subsequent (NH4)2SiF6 sublimation to produce an aluminum-containing concentrate of rare earth elements. The orthogonal central compositional planning of the experiment was used to study the effect of three factors: sublimation temperature (350 to 400 °С), duration (40 to 80 min), and weight of the catalyst fluorinated sintered mass (5 to 10 g) on the (NH4)2SiF6 sublimation completeness. Results obtained in the experiment were used to build a second-order model, which correlate with experimental data. The dynamics of (NH4)2SiF6 sublimation removal was determined for sublimation durations of τ = 10, 20, 40 and 80 min at processing temperatures of 350, 375 and 400 °C. The (NH4)2SiF6 removal degree values calculated based on the second-order model for τ = 44, 48, 52, 56, 60, 64, 68, 72, and 76 min fit well the experimental curves. Spectra of fluorinated catalyst samples before and after sublimation were studied using X-ray phase analysis and IR spectroscopy. The data of IR spectroscopy and X-ray phase analysis are in good agreement and show that (NH4)2SiF6, (NH4)3AlF6 and unreacted NH4F are present in the catalyst with NH4F sintered mass, and only aluminum compounds are detected – NH4AlF4 and AlF3 after sublimation. These data indicate the completeness of the sublimation removal of silicon from the catalyst and NH4F sintered mass with NH4AlF4 and AlF3 aluminum compounds only observed after sublimation. REE concentration is 15 % due to silicon removal.В качестве альтернативного сырьевого источника редкоземельных элементов (РЗЭ) предлагается использовать отработанный катализатор крекинга (ОКК) углеводородов нефти, содержащий 1 мас.% оксидов РЗЭ. Был изучен процесс удаления кремния в форме гексафторосиликата аммония – (NH4)2SiF6 – путем спекания образца катализатора крекинга нефти с NH4F и последующей сублимации (NH4)2SiF6, в результате чего получен алюминийсодержащий концентрат редкоземельных элементов. С использованием ортогонального центрального композиционного планирования (ОЦКП) эксперимента изучено влияние трех факторов: температуры сублимации (от 350 до 400 °С), ее продолжительности (от 40 до 80 мин) и массы фторидного спека катализатора (от 5 до 10 г) – на полноту процесса сублимации (NH4)2SiF6. По результатам эксперимента построена модель второго порядка, коррелирующая с экспериментальными данными. Также была определена динамика сублимационного удаления (NH4)2SiF6 для времени сублимации τ = 10, 20, 40 и 80 мин при температурах обработки 350, 375 и 400 °С. Рассчитанные по модели второго порядка значения степени удаления (NH4)2SiF6 для τ = 44, 48, 52, 56, 60, 64, 68, 72 и 76 мин хорошо ложатся на экспериментальные кривые. Изучены спектры образцов фторированного катализатора до и после сублимации методами рентгенофазового анализа (РФА) и ИК-спектроскопии. Данные ИК-спектроскопии и РФА хорошо со- гласуются и показывают, что в спеке ОКК с NH4F присутствуют (NH4)2SiF6, (NH4)3AlF6 и непрореагировавший NH4F, а после сублимации обнаруживаются только соединения алюминия – NH4AlF4 и AlF3. За счет удаления кремния концентрирование РЗЭ составляет 15 %
Структура и свойства сплавов системы Ta-Zr, полученных методом высокоскоростной закалки из жидкого состояния
No full textThe paper considers the effect of Ta-Zr binary system splat quenching implemented by the method of pendant drop melt extraction. The study was conducted using two mixtures of tantalum and zirconium elementary powders with a content of 60 and 6 % of tantalum respectively. After mixing, the compositions were pressed at 250 MPa in a steel mold on a hydraulic press. Sintering was carried out in a vacuum furnace at 1350 °C and a pressure of 10-3 Pa. Splat quenching was carried out in a vacuum at 2•10-2 Pa using electron-beam heating and a spinning disk absorber. Resulting fiber thickness was 15 to 80 gm. The results of testing splat-quenched Ta—Zr alloy discrete fibers and samples formed as a result of rod stock melting by electron-beam heating (as-cast) were studied and compared. It was found that the structure of splat-quenched fibers of the alloy with a Ta content of 6 wt.% consists of 5—10 gm needle-shaped grains, and the alloy with a Ta content of 60 wt.% has a columnar dendritic structure. A study of tantalum and zirconium distribution across the fiber cross-section showed that cooling rate reduction to less than 105 K/s leads to monotectoid transformation in the alloy with a tantalum content of 60 wt.%. It was found that for an alloy with 6 wt.% Ta the fiber microhardness value is 1.5 times higher in comparison with the same alloy without quenching, and for an alloy with Ta 60 wt.% it is higher by a factor of two.Рассмотрено влияние высокоскоростной закалки расплава, реализуемой методом экстракции висящей капли расплава, бинарной системы Ta—Zr. Применяли две смеси элементарных порошков тантала и циркония с содержанием 60 и 6 % тантала соответственно. Композиции после смешивания прессовали при давлении 250 МПа в стальной пресс-форме на гидравлическом прессе. Спекание выполняли в вакуумной печи при температуре 1350 °С и давлении 10-3 Па. Высокоскоростную закалку проводили в вакууме при давлении 2•10-2 Па при помощи электронно-лучевого нагрева и вращающегося диска-теплоприемника. Толщина полученных волокон составляла 15—80 мкм. Проведены исследования и сравнение результатов испытаний образцов быстрозакаленных дискретных волокон сплава Ta—Zr и образцов, полученных в результате оплавления заготовки-штабика посредством электронно-лучевого нагрева (в литом состоянии). Установлено, что структура быстрозакаленных волокон сплава с содержанием 6 мас.% Ta состоит из зерен игольчатой формы размером 5—10 мкм, а волокна с 60 мас.% Ta имеют столбчатую дендритную структуру. Изучение распределения тантала и циркония по поперечному сечению волокна показало, что при снижении скорости охлаждения менее 105 К/с в сплаве с долей тантала 60 мас.% развивается монотектоидное превращение. Выявлено, что у сплава с 6 мас.% Та значение микротвердости быстрозакаленного волокна в 1,5 раза выше, чем у того же сплава без закалки, а для сплава с 60 мас.% Ta такое же сопоставление дает 2-кратное превосходство
Вязкость криолитоглиноземных расплавов промышленного состава
No full textThe study covers the viscosity of NaF–AlF3–CaF2–Al2O3 conventional cryolite-alumina melts with a cryolite ratio CR = 2.3 depending on the CaF2, Al2O3 content and temperature. The viscosity of cryolite-alumina electrolyte samples prepared under laboratory conditions and electrolyte samples of industrial electrolytic cells was measured by the rotary method using the FRS 1600 rheometer («Anton Paar», Austria). The laminar flow region of the melt determined according to the dependence of viscosity on shear rate at a constant temperature was 10–15 s–1 for all the studied samples. The temperature dependence of cryolite-alumina melt viscosity was measured at a shear rate of 12 ± 1 s–1 in the temperature range from liquidus to 1020 °C. It was shown that the change in the viscosity of all samples in the investigated temperature range (50–80 °С) can be described by a linear equation. The average temperature coefficient of linear equations describing the viscosity of cryolite-alumina electrolytes prepared in laboratory conditions was 0.005 mPа· s/°С, which is 2 times less compared to industrial cell electrolytes. Thus, the change in the viscosity of industrial cell electrolytes with increasing temperature is more significant. Both alumina and calcium fluoride additives increase the cryolite melt viscosity. The viscosity of samples prepared with the conventional composition NaF–AlF3–5%CaF2–4%Al2O3 (CR = 2.3) is equal to 3.11 ± 0.04 mPа· s at an electrolysis operating temperature of 960 °C, while the viscosity of industrial cell electrolytes with the same cryolite ratio is 10–15 % higher and falls in the range of 3.0–3.7 mPа· s depending on the electrolyte composition.Проведены исследования вязкости криолитоглиноземных расплавов промышленного состава NaF–AlF3–CaF2–Al2O3 с криолитовым отношением КО = 2,3 в зависимости от содержания CaF2, Al2O3 и температуры. Вязкость образцов криолитоглиноземных электролитов, приготовленных в лабораторных условиях, и образцов электролитов промышленных электролизных ванн измеряли ротационным методом с использованием реометра FRS 1600 («Anton Paar», Австрия). Область ламинарного течения расплава, определенная по зависимости вязкости от скорости сдвига при постоянной температуре, составила 10–15 с–1 для всех исследованных образцов. Измерения температурной зависимости вязкости криолитоглиноземных расплавов проводили при скорости сдвига 12 ± 1 с–1 в температурном интервале от ликвидуса до 1020 °С. Показано, что изменение вязкости всех образцов в исследуемом температурном интервале (50–80 °С) можно описать линейным уравнением.Средний температурный коэффициент линейных уравнений, описывающих вязкость криолитоглиноземных электролитов, приготовленных в лабораторных условиях, составил 0,005 мПа·с/°С, что в 2 раза меньше, чем у электролитов промышленных ванн. Таким образом, изменение вязкости электролитов промышленных ванн с повышением температуры – более существенное. Добавки как глинозема, так и фторида кальция повышают вязкость криолитового расплава. Вязкость приготовленных образцов промышленного состава NaF–AlF3–5%CaF2–4%Al2O3 (КО = 2,3) равна 3,11 ± 0,04 мПа·с при рабочей температуре электролиза 960 °С, а вязкость электролитов промышленных ванн с таким же криолитовым отношением выше на 10–15 % и лежит в интервале 3,0–3,7 мПа·с в зависимости от состава
Структурные особенности высокоэнтропийного сплава HfTaTiNbZr, полученного методом высокоэнергетической механической обработки
Get PDFThe paper shows the possibility of obtaining the HfTaTiNbZr high-entropy alloy (HEA) of equimolar concentration from powder components using the method of high-energy ball milling (HEBM) and spark plasma sintering (SPS). Initial powders were processed for 20, 40, 60 and 90 min in a high-energy planetary ball mill. The surface morphology, microstructure, and phase composition studies of HEA samples showed that an HfTaTiNbZr multicomponent powder mixture undergoes significant structural changes during the HEBM process. It was found based on the X-ray phase analysis data that mill processing for 20 min leads to the formation of a solid solution based on Hf (Fm3m) with an FCC structure. Subsequent HEBM for 40 min contributes to the appearance of a solid solution based on Ta (Im3m) with a BCC structure. After 60 min of processing, the peaks of Hf and Ta based solid solutions on the X-ray diffraction pattern completely merge to form one common asymmetric peak within the ~35+51° angle range. It was found that the HfTaTiNbZr HEA with a BCC structure is formed after 90 min of HEBM. According to scanning electron microscopy (SEM), the material has a homogeneous structure, and EDX results showed that the initial elements of Ti, Hf, Ta, Nb, Zr are uniformly distributed in the material volume. Powders obtained after 90 min HEBM were sintered at t = 1150 and 1350 °C for 10 min. The X-ray phase analysis, SEM and EDX results of high-entropy alloys consolidated by the SPS at t = 1350 °С showed that the material mostly consists of one phase with a BCC structure and a small amount of Hf2Fe and ZrO. The hardness of the sintered HEA (10.7 GPa) exceeded the hardness of the material consolidated from initial element mixture (6.2 GPa) by 1.8 times. Densities of samples sintered at t = 1350 °С from the initial and HEA powders were 9.49 g/cm3 (95.8 %) and 9.87 g/cm3 (99.7 %), respectively.Методами высокоэнергетической механической обработки (ВЭМО) и искрового плазменного спекания (ИПС) получен высокоэнтропийный сплав (ВЭС) состава HfTaTiNbZr эквимолярной концентрации из порошковых компонентов. Обработку исходных порошков проводили в шаровой планетарной высокоэнергетической мельнице в течение 20, 40, 60 и 90 мин. На основе исследований морфологии поверхности, микроструктуры и фазового состава образцов ВЭС показано, что многокомпонентная порошковая смесь Hf + Ta + Ti + Nb + Zr претерпевает существенные структурные изменения в процессе ВЭМО. Исходя из данных рентгенофазового анализа (РФА) установлено, что обработка в мельнице в течение 20 мин приводит к образованию твердого раствора на основе Hf (Fm3m) с ГЦК-структурой. Последующая ВЭМО в течение 40 мин способствует образованию твердого раствора на основе Ta (Im3m) с ОЦК-структурой. После 60-минутной обработки на дифрактограмме пики твердых растворов на основе Hf и Ta полностью сливаются, образуя один общий асимметричный пик в интервале углов~35+51°. Выявлено, что формирование ВЭС состава HfTaTiNbZr с ОЦК-структурой наблюдается после 90 мин ВЭМО. По данным сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) материал имеет гомогенную структуру, результаты энергодисперсионного анализа показали, что исходные элементы Ti, Hf, Ta, Nb, Zr равномерно распределены в объеме материала. Порошки, полученные после 90 мин ВЭМО, спекались при t = 1150 и 1350 °С в течение 10 мин. Результаты РФА, СЭМ и энергодисперсионной спектрометрии высокоэнтропийных сплавов, консолидированных методом ИПС при t = 1350 °С, показали, что материал состоит преимущественно из одной фазы с ОЦК-структурой и небольшого количества Hf2Fe и ZrO. Твердость спеченного материала ВЭС (10,7 ГПа) превышала твердость консолидированного из смеси исходных элементов (6,2 ГПа) в 1,8 раза. Плотность спеченных при t = 1350 °С образцов из исходных и ВЭС-порошков составила 9,49 г/см3 (95,8 %) и 9,87 г/см3 (99,7 %) соответственно
Кинетические закономерности цементации золота с применением дендритных цинковых порошков
Get PDFThe study covers kinetic features of gold cementation from cyanide solutions using two zinc powders of various origins. The first one was obtained by distillation and is currently applied in gold cementation from cyanide solutions (traditional powder). The second one was obtained by electrochemical reduction from the alkaline solution (experimental, electrolytic powder). The main distinguishing feature of these cementation powders is their specific surface area. This indicator for the electrolytic powder is 2.6 times higher than for the traditional one (3.02 m2 /g and 1.16 m2 /g, respectively) due to its dendritic form. The studies used a solution with a gold content of 50.8 μmol/dm3 and a sodium cyanide content of 0.04 mol/dm3 NaCN was taken. Cementation revealed a powder depassivation period associated with oxide film dissolution and overcoming diffusion difficulties. The traditional powder depassivation period (10–15 sec) exceeds that of the electrolytic powder (5–8 sec). Experimental rate constants of the cementation reaction were determined for the process involving both powders under study at different ratios of zinc and gold masses in the solution. Experimental reaction rate constants for the electrolytic powder under the studied conditions were 1.3– 1.6 times higher than that for the traditional powder. It was found that oxidation rates of zinc powders compared at different ratios of zinc and gold masses are virtually the same. At the same time, absolute rates of electrolytic powder dissolution in the initial period are nearly 2 times greater. As the powder reacts with the alkaline solution, absolute dissolution rates of electrolytic and traditional powders are equalized.Изучены кинетические особенности цементации золота из цианистых растворов с применением двух цинковых порошков различного происхождения. Первый из них (традиционный) получен методом дистилляции и используется на практике при цементации золота из цианистых растворов, другой (экспериментальный, электролизный) – приготовлен электрохимическим восстановлением цинка из щелочного раствора. Определяющим параметром порошков, используемых для цементации, является их удельная поверхность. Данный показатель у электролизного порошка в 2,6 раза выше, чем у традиционного (3,02 и 1,16 м2 /г соответственно), что связано с его дендритной формой. Для исследований использован раствор с содержанием золота 50,8 мкмоль/дм3 , цианистого натрия (NaCN) 0,04 моль/дм3 . В динамике цементации выявлен период депассивации порошка, связанный с растворением оксидной пленки и преодолением диффузионных затруднений. Длительность периода депассивации традиционного порошка (10–15 с) выше, чем электролизного (5–8 с). Определены значения экспериментальных констант скорости реакции цементации для процесса с применением обоих исследуемых порошков при различном соотношении массы цинка к массе золота в растворе. Экспериментальные константы скорости реакции для электролизного порошка в изученных условиях в 1,3–1,6 раза выше, чем для традиционного порошка. Установлено, что скорости окисления сопоставляемых порошков цинка при различном соотношении масс цинка и золота, отнесенные к удельной поверхности в начальный период времени, практически не отличаются. В то же время абсолютные скорости растворения электролизного порошка в начальный момент времени больше практически в 2 раза. При реагировании порошка с щелочным раствором абсолютные скорости растворения электролизного и традиционного порошков сопоставимы
Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния при вытяжке прямоугольных в плане деталей из биметалла «алюминий-медь»
Get PDFThe stress-strain state of the aluminum-copper bimetal blank flange was studied when extracting boxes rectangular in plan. The studies were carried out using the grid method with assumptions about the material isotropy and incompressibility; uniform deformation within each cell; monotonous deformation, plane stress and three-dimensional strain state, while elastic strains were neglected. A CAD modeling program was used to minimize coordinate grid measurement errors and reduce the time for processing the information obtained. The blanks were rectangles of certain sizes with an explosion-welded AD aluminum and M4 copper layers subjected to preliminary heat treatment before the drawing operation. Rectangular blanks were successively drawn to a height of 10 mm with grid and test sample thickness measurements after drawing. Blank samples were photographed with the same focal length and loaded into the application program. In the program, coordinate points were applied to grid nodes with the distances and coordinates of these points measured before and after strain. According to measurement results, the highest strain was observed in the blank corner areas where compressive stresses increased from the angle bisector to the walls. These stresses led to bimetallic blank stratification and corrugations formed along the copper layer. 20 blanks were drawn, and corrugation was observed on the flange in each case. Varying the hold-down pressure from 0.25 to 0.5 MPa gave no positive results. The highest strain intensity is observed at the end part of the box flange, and this value decreases by 20 % at the approach to the die hole. The effect of angular shear stresses leads to a discontinuity in the transition zone featuring by the presence of an intermetallic layer with reduced plastic properties.Проведены исследования напряженно-деформированного состояния фланца полуфабриката из биметалла «алюминиймедь» при вытяжке прямоугольных в плане коробок. В работе использовался метод сеток со следующими допущениями: об изотропности и несжимаемости материала; однородности деформации в пределах каждой ячейки; о монотонности деформирования, плоского напряженного и объемного деформированного состояния; упругими деформациями пренебрегали. Для минимизации погрешностей измерений координатных сеток и сокращения времени на обработку полученной информации применялась программа моделирования CAD. Заготовки представляли собой прямоугольник определенных размеров со сваренными между собой взрывом слоем алюминия АД и слоем меди М4, которые подвергались предварительной термической обработке перед операцией вытяжки. Прямоугольные заготовки последовательно вытягивались на высоту 10 мм, после вытяжки проводились измерения сетки и толщины исследуемого образца. Образцы заготовок фотографировались с одинаковым фокусным расстоянием и загружались в прикладную программу. В программе на узлы сетки наносились координатные точки, а затем измерялись расстояния и координаты этих точек до деформации и после нее. Результаты замеров показали, что наибольшую деформацию испытывают угловые зоны заготовки, где сжимающие напряжения возрастают от биссектрисы угла до стенок. Эти напряжения приводят к расслоению биметаллической заготовки и возникновению гофров по слою меди. Вытяжке подвергались 20 заготовок, и в каждом случае наблюдалось гофрообразование на фланце. Варьирование величиной давления прижима с 0,25 до 0,5 МПа положительных результатов не принесло. Наибольшую интенсивность деформации испытывает торцевая часть фланца коробки, и при подходе к отверстию матрицы интенсивность деформаций уменьшается на 20 %. Действие угловых сдвигающих напряжений приводит к нарушению сплошности переходной зоны, которая характеризуется наличием интерметаллидной прослойки с пониженными пластическими свойствами
Термодинамический анализ стехиометрии процесса растворения сульфида цинка в сернокислом растворе с участием кислорода
Get PDFA thermodynamic study of zinc sulfide high temperature oxidation leaching was conducted. Several processes can run simultaneously while metal sulfides are dissolved by oxidants in acidic solutions. Thermodynamic calculations were made using stoichiometric equations with equal oxidant consumption in order to identify the proportion of potential reactions. Moreover, stoichiometric coefficients were chosen in such a way as to reagents could exchange 1 mole of electric charge. This approach ensures a comparison of different oxidants in terms of their effectiveness in sulfides leaching. Thermodynamic analysis results obtained agree with experimental data confirming that oxidizing reactions with the formation of sulfur and sulfate ions prevail in zinc sulfide dissolution in sulfuric acid solutions under the oxygen effect. The effect of oxygen consumption and initial sulfuric acid concentration on the proportion of these reactions and equilibrium concentration of zinc cations in the solution was studied. Thermodynamic analysis showed that if the acid concentration is insufficient and limits the maximum progress of zinc sulfide oxidation with sulfur formation, oxygen is also consumed for the oxidation reaction with the formation of sulfate ions spending oxygen less effective due to 4 times less zinc cations passing to the solution. Thermodynamic calculations made it possible to find out the optimal proportions of oxygen consumption and initial sulfuric acid concentration to achieve the maximum zinc equilibrium concentration in the solution with more effective oxidant consumption without any labor-intensive experiments. The equilibrium concentration of zinc cations in the solution is in direct proportion to the initial acid concentration, and zinc cation formation is in direct proportion to oxygen consumption at the optimal acid concentration.Проведено термодинамическое исследование высокотемпературного окислительного выщелачивания сульфида цинка. При растворении сульфидов металлов под действием окислителей в кислом растворе возможно одновременное протекание нескольких процессов. С целью выявления соотношения возможных реакций термодинамические расчеты проводились по стехиометрическим уравнениям с одинаковым расходом окислителя. Кроме того, стехиометрические коэффициенты выбирались таким образом, чтобы реагенты обменивались 1 молем электрических зарядов. Такой подход способен обеспечить сравнение эффективности использования разных окислителей для выщелачивания сульфидов. Полученные результаты термодинамического анализа совпали с экспериментальными данными, подтверждающими, что преобладающими при растворении сульфида цинка в растворе серной кислоты под действием кислорода являются реакции окисления до серы и сульфат-ионов. Исследовано влияние расхода кислорода и начальной концентрации серной кислоты на соотношение этих реакций и на равновесную концентрацию катионов цинка в растворе. Термодинамический анализ показал, что при недостаточной концентрации кислоты, ограничивающей максимальное продвижение реакции окисления сульфида цинка до серы, кислород будет расходоваться также на процесс окисления до сульфат-ионов, менее эффективно расходующий кислород, так как при этом в раствор переходят в 4 раза меньше катионов цинка. Проведенные термодинамические расчеты позволили, не прибегая к трудоемким экспериментам, выявить оптимальные соотношения расхода кислорода и начальной концентрации серной кислоты, обеспечивающие достижение максимальной равновесной концентрации цинка в растворе при более эффективном расходе окислителя. При оптимальной концентрации кислоты наблюдаются прямо пропорциональные зависимости равновесной концентрации катионов цинка в растворе от начальной концентрации кислоты и образования катионов цинка от расхода кислорода
Технология извлечения золота тиомочевинным выщелачиванием из лежалых отвалов
Get PDFTajikistan has a large amount of gold-bearing dumps making up - 18 tons in gold equivalent. These dumps are tails of amalgamation and cyanidation processes obtained in the processing of ores from the largest deposit in Tajikistan - Tarorskoe and a number of adjacent deposits - Jilau, Khirskhon, Olimpiyskoe. In terms of their mineralogical composition, dumps consist primarily of quartz, feldspar, and clay minerals. Average gold content in them is quite high - 2.4 g/t. Therefore, it is feasible to involve them in processing based on the existing Joint Venture «Zarafshon» plant (Penjikent, Tajikistan) processing ores from the Tarorskoe deposit and having underutilized process capacity. These dumps require no ore preparation for processing as the cyanided gold content is 89.7 % at the existing grain size class (-0.074 mm, 58.11 %). This article presents the results of studies on gold extraction from dumps by thiourea leaching. The paper is aimed at searching for ways to reduce the consumption of an expensive component - thiourea. It was found that dump samples contain sorption-active minerals that lead to the loss of gold with tails. In this regard, it is proposed to conduct gold sorption leaching. It was established that thiourea consumption can be reduced by acid pretreatment of raw materials with Na2SO4 added to pulp during the thiourea leaching process. A high degree of extraction (-89 %) is achieved when loading 2 kg/t of thiourea, 7 kg/t of ferrous sulfate (III), 12 kg/t Na2SO4 and the initial concentration of sulfuric acid of 0.5 % (at the stage of acid pretreatment). Thus, the thiourea consumption is 0.8 kg/t. A dump processing flow chart is presented that includes the following operations: acid pretreatment, thiourea sorption leaching, desorption, reactivation, electrolysis, and melting.В Таджикистане накоплен большой объем золотосодержащих отвалов, который при пересчете на золото составляет - 18 т. Эти отвалы являются продуктами процессов амальгамации и цианирования от переработки руд одного из крупнейших месторождений Таджикистана — Тарорского, и ряда близлежащих к нему — Джилау, Хирсхона, Олимпийское. Отвалы по своему минералогическому составу состоят преимущественно из кварца, полевого шпата и глинистых минералов. Среднее содержание золота в них довольно высокое — 2,4 г/т. Поэтому вовлечение их в переработку на базе действующего завода СП «Зарафшон» (г. Пенджикент, Таджикистан), перерабатывающего руды месторождения Тарорское и имеющего незагруженный технологический цикл, целесообразно. Переработка этих отвалов не требует стадии рудоподготовки, так как при имеющемся классе крупности (—0,074 мм, 58,11 %) содержание цианируемого золота составляет 89,7 %. В настоящей статье представлены результаты исследований по извлечению золота из отвалов тиомочевинным выщелачиванием. Целью работы является поиск путей снижения расхода дорогостоящего реагента — тиомочевины. Обнаружено, что в пробе отвалов имеются сорбционно-активные минералы, которые приводят к потере золота с хвостами. В связи с этим предложено проводить процесс сорбционного выщелачивания золота. Выявлено, что для снижения расхода тиомочевины необходимо сырье предварительно подвергать кислотной обработке, а в ходе процесса тиомочевинного выщелачивания — в пульпу вводить сульфат натрия. Установлено, что высокая степень извлечения (-89 %) достигается при загрузке тиомочевины в количестве 2 кг/т, Fe2(SO4)3 — 7 кг/т, Na2SO4 — 12 кг/т и исходной концентрации серной кислоты — 0,5 % (на стадии кислотной обработки). При этом расход тиомочевины составляет 0,8 кг/т. Предложена принципиальная технологическая схема переработки отвалов, включающая следующие операции: предварительную кислотную обработку, сорбционное тиомочевинное выщелачивание, десорбцию, реактивацию, электролиз и плавку
Актуальные тенденции применения редкоземельных металлов и их соединений в производстве магнитных и люминесцентных материалов
Get PDFThis review is devoted to the review of current trends in the use of rare-earth metals (REM) in two major scientific and technical fields – the production of magnetic and luminescent materials. The reviews show that it is REM that gives this product unique properties. The information on the content of matrix and alloying components, their influence on achieving the required characteristics of the most popular magnetic materials is systematized. The prospects of new combinations of rare-earth metals in the further progress of the production of magnetic materials for various purposes are shown. Along with the traditional cobalt-samarium and neodymium-iron-boron compositions, new magnetic materials with increased hysteresis properties and temperature-time stability have been developed, phases with variable valence have been synthesized, which are used as memory elements in information systems. The article also reviews and summarizes the results of studies in another important area of REM application – the creation of luminescent materials. Phosphors based on compounds of rare earth metals are used in the production of high-pressure mercury lamps with improved characteristics, X-ray screens, high and low pressure fluorescent lamps, screens for electron-optical converters. Narrow-band phosphors based on REM compounds are of interest for lamps used in plant growing, especially for areas with a cold climate, where year-round plant growth is possible only with the use of additional radiation sources.The trends in the synthesis of luminescent materials using various rare-earth metals and their combinations are revealed. Attention is turned to the need to use chemically pure precursors of rare-earth metals in the creation of such materials. The prospects of creating nanophosphors, as well as the improvement of synthesis methods and diagnostic methods, are noted.Рассмотрены современные тенденции применения редкоземельных металлов (РЗМ) в двух важнейших научно-технических сферах – производстве магнитных и люминесцентных материалов. Показано, что именно РЗМ придают этой продукции уникальные свойства. Систематизирована информация по содержанию матричных и легирующих компонентов, их влиянию на достижение требуемых характеристик наиболее востребованных магнитных материалов. Описаны перспективы новых комбинаций РЗМ в дальнейшем прогрессе производства магнитных материалов различного назначения. Наряду с традиционными композициями кобальт–самарий и неодим–железо–бор разработаны новые магнитные материалы с повышенными гистерезисными свойствами и температурно-временнóй стабильностью, синтезированы фазы с переменной валентностью, которые используются в качестве элементов памяти в информационных системах. Также рассмотрены и обобщены результаты исследований в другой важной области применения РЗМ – создании люминесцентных материалов. Люминофоры на основе соединений редкоземельных металлов используются в производстве ртутных ламп высокого давления с улучшенными характеристиками, рентгеновских экранов, люминесцентных ламп высокого и низкого давлений, экранов электронно-оптических преобразователей. Узкополосные люминофоры на основе соединений РЗМ представляют интерес для ламп, применяемых в растениеводстве, особенно для районов с холодным климатом, где круглогодичное выращивание растений возможно только при применении дополнительных источников излучения. Выявлены тенденции синтеза люминесцентных материалов с использованием различных РЗМ и их комбинаций. Акцентировано внимание на необходимости использования химически чистых прекурсоров РЗМ при создании таких материалов. Отмечена перспективность создания нанолюминофоров, а также совершенствования способов синтеза и методов диагностики