Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
Прямое восстановление тяжелых цветных металлов из сульфидных соединений
Get PDFThe paper summarizes the results of work done by the group of authors over many years on the direct reduction of heavy non-ferrous metals directly from sulfide compounds contained in concentrates (lead) and metallurgical products (copper, nickel) – white matte, copper and nickel concentrates of converter matte separation. In modern technology the recovery process itself includes the conversion of metal sulfides into oxygen compounds (oxidizing and sintering roasting) with the reduction of metals by carbon-containing reagents (coal, CO), as well as the reduction of copper and, partly, lead from oxide melts by sulfides. Sulfide conversion and reduction operations are associated with the release of sulfur- and carbon-containing compounds (SO2, SO3, CO, CO2) and, consequently, with the need to capture and utilize gaseous and solid products. A fundamentally new process of direct reduction of metals from sulfides using their own sulfide sulfur as a reducing agent is proposed. The recovery process is implemented through the possible formation of short-circuited electrode pairs in the 2Mez+–zS2– system due to the implementation of donor-acceptor interactions, primarily π-binding. Successful process implementation is possible with the removal of electrochemical reaction products (product), in particular S0. Caustic soda is proposed as such a reagent. Using the example of a number of the above production materials, the possibility of metal reduction at temperatures of 550–700 °C is shown with the achievement of their deep extraction (over 99 %). Elemental sulfur, a product of sulfide sulfur oxidation, reacts with the caustic soda melt and accumulates in the form of non-volatile sodium compounds.Обобщены результаты многолетней работы авторского коллектива по проблеме прямого восстановления тяжелых цветных металлов непосредственно из сульфидных соединений, содержащихся в концентратах (свинец) и продуктах металлургического производства (медь, никель) – белом матте, медном и никелевом концентратах разделения файнштейна. В современных технологиях восстановительный процесс включает конверсию сульфидов металлов в кислородные соединения (окислительный и агломерирующий обжиг) с восстановлением металлов углеродсодержащими реагентами (уголь, СО), а также восстановление меди и, частично, свинца из расплавов оксидов сульфидами. Операции конверсии сульфидов, а также восстановления связаны с выделением серо- и углеродсодержащих соединений (SO2, SO3, CO, CO2) и, следовательно, с необходимостью улавливания и утилизации газообразных и твердых продуктов. Предложен принципиально новый процесс прямого восстановления металлов из сульфидов с использованием в качестве восстановителя собственной сульфидной серы. Осуществление восстановительного процесса происходит через возможное образование короткозамкнутых электродных пар в системе 2Mez+–zS2– , обусловленное реализацией донорно-акцепторных взаимодействий, прежде всего π-связывания. Успешная реализация процесса возможна при отводе продуктов (продукта) электрохимической реакции, в частности S0. В качестве такого реагента предложена каустическая сода. На примере ряда вышеприведенных производственных материалов показана возможность восстановления металлов при температурах 550700 °С с достижением глубокого извлечения их (более 99 %). Продукт окисления сульфидной серы – элементная сера – взаимодействует с расплавом каустической соды и накапливается в ней в виде нелетучих натриевых соединений
Двухстадийное солянокислое выщелачивание окисленной никелевой руды Серовского месторождения
Get PDFSignificant reserves of oxidized nickel ores are concentrated in the Ural region, in the deposits of various sizes that are mined by open-pit method. Ore is rather loose, which makes the cost of production relatively low. At the same time, the technologies employed at Ural nickel plants fail to meet the energy conservation requirements, and they are environmentally unfriendly and unprofitable. The paper proposes a two-stage hydrometallurgical technology for processing oxidized nickel ores from the Serovsky deposit. The composition of investigated ore is, wt.%: 1.01 Ni, 0.031 Co, 15.32 Fetotal, 8.51 Al2O3, 21.76 MgO, 43.97 SiO2. The phase composition of the sample was determined by powder diffraction on the XRD-7000 X-ray diffractometer (Shimadzu, Japan). Serpentine Mg6[Ni, Si4O10](OH)8 and nimite (Ni, Mg, Al)6(Si, Al)4О10(OH)8 were identified as the main nickel-containing minerals. Nickel enters the crystal lattice of silicates and replaces magnesium and iron isomorphically, which significantly complicates the disintegration of such minerals by the hydrometallurgical method. The paper provides the results of laboratory studies into atmospheric ore leaching with hydrochloric acid at the first stage and autoclave leaching of the obtained slurry at the second stage depending on temperature, leaching time and acid consumption. The total (in two stages) extraction into the solution was, wt.%: 82 Ni, 73.6 Co, 22 Fe, 22 Mg, 50.4 Al. Hydrochloric acid is almost completely consumed under these conditions with residual acid concentration of about 3 g/dm3. The autoclave slurry has good filterability. Cake composition after autoclave leaching is as follows, wt.%: 0.35 Ni, 0.01 Co, 12 Fetotal, 10.63 Mg, 1.2 Al, 55 SiO2.В Уральском регионе сосредоточены значительные запасы окисленных никелевых руд как в крупных, так и в небольших месторождениях, которые разрабатываются открытым способом. Руда достаточно рыхлая, что делает стоимость добычи относительно невысокой. В то же время технологии, используемые на уральских никелевых заводах, не удовлетворяют требованиям энергосбережения и экологии и являются убыточными. В работе предложена двухстадийная гидрометаллургическая технология переработки окисленных никелевых руд Серовского месторождения. Исследована руда следующего состава, мас.%: 1,01 Ni, 0,031 Co, 15,32 Feобщ, 8,51 Al2O3, 21,76 MgO, 43,97 SiO2. Фазовый состав пробы установлен методом порошковой дифракции на рентгеновском дифрактометре XRD-7000 («Shimadzu», Япония). Основными никельсодержащими минералами идентифицированы серпентин Mg6[Ni, Si4O10](OH)8 и нимит (Ni, Mg, Al)6(Si, Al)4О10(OH)8. Никель входит в кристаллическую решетку силикатов, изоморфно замещая магний и железо, что существенно затрудняет вскрытие таких минералов гидрометаллургическим способом. Приведены результаты лабораторных исследований атмосферного выщелачивания руды соляной кислотой (на первой стадии) и автоклавного выщелачивания полученной пульпы (на второй) в зависимости от температуры, продолжительности выщелачивания и расхода кислоты. Суммарное (по двум стадиям) извлечение в раствор составило, мас.%: 82 Ni, 73,6 Co, 22 Fe, 22 Mg, 50,4 Al. Соляная кислота в данных условиях расходуется практически полностью – ее остаточная концентрация составила около 3 г/дм3 . Автоклавная пульпа обладает хорошей фильтруемостью. Состав кека после автоклавного выщелачивания, следующий, мас.%: 0,35 Ni, 0,01 Co, 12 Feобщ, 10,63 Mg, 1,2 Al, 55 SiО2
Влияние комбинации радиально-сдвиговой прокатки и ротационной ковки на напряженно-деформированное состояние прутковой заготовки малого диаметра из титановых сплавов
Get PDFThe paper focuses on the finite element method used to simulate the stress-strain state of a small-diameter bar stock during hot-forming in a combination of radial shear rolling (RSR) and rotary forging (RF). Simulation was carried out using the rheological model of the Ti-6Al-4V titanium-based alloy with the QForm VX software. A combination of radial shear rolling of a workpiece with a diameter of 15 mm to 12 mm bar in one pass and subsequent rotary forging in one, two and three passes to obtain bars with diameters 11, 10 and 8 mm is simulated. During the simulation, step-by-step accumulation of plastic deformation was taken into account in the conditions of its nonuniform distribution. The intermediate and finite fields of plastic deformation, strain rate and average stress are obtained. It is shown that plastic deformation distribution after RSR has an expressed gradient with a maximum value (3 or more) at the periphery of the cross-section and a minimum value (about 1) at the center. As a result of RF, even with small reductions, the stress-strain state becomes much more uniform compared with a workpiece of the same diameter after radial shear rolling only. In addition, residual tensile stresses due to compressive stresses during rotary forging are reduced. Direct experimental testing of the combined deformation method was carried out for a promising medical-grade Ti-Zr-Nb shape memory alloy when manufacturing 7-8 mm diameter rods in experimental production conditions. Qualitative confirmation of modeling results is obtained by metallographic analysis. It is shown that the combination of radial shear rolling and rotary forging is promising for creating industrial technologies for the manufacture of small-diameter rods with a highly uniform finely-dispersed structure.Работа посвящена конечно-элементному моделированию напряженно-деформированного состояния прутковой заготовки малого диаметра при горячей обработке давлением в комбинации радиально-сдвиговой прокатки (РСП) и ротационной ковки (РК). Моделирование выполнено с использованием реологической модели титанового сплава Ti—6Al—4V с помощью программы QForm VX. Смоделировано сочетание радиально-сдвиговой прокатки за 1 проход заготовки диаметром 15 мм на пруток диаметром 12 мм и последующей ротационной ковки в 1, 2 и 3 прохода с получением прутков диаметрами 11, 10 и 8 мм. Учитывалось пооперационное накопление пластической деформации в условиях неравномерности ее распределения. Получены промежуточные и конечные поля пластической деформации, скорости деформации и среднего напряжения. Показано, что распределение пластической деформации после РСП имеет выраженную градиентность с максимальным значением (3 и более) на периферии сечения и минимальным (около 1) в центре. В результате РК даже с небольшими обжатиями напряженно-деформированное состояние становится существенно более однородным по сравнению с заготовкой такого же диаметра только после радиально-сдвиговой прокатки. Кроме того, уменьшаются остаточные напряжения растяжения из-за сжимающих напряжений при ротационной ковке. Прямое экспериментальное опробование комбинированного способа деформации проведено для перспективного сплава Ti—Zr—Nb с памятью формы медицинского назначения при изготовлении прутков диаметром 7—8 мм в условиях опытно-промышленного производства. Получено качественное подтверждение результатов моделирования металлографическим анализом. Показана перспективность сочетания радиально-сдвиговой прокатки и ротационной ковки для создания индустриальных технологий изготовления прутков малого диаметра с высокой однородностью мелкодисперсной структуры
Состав и кристаллическая структура тройных фаз в системе Ta-Ni-Al
Get PDFThe study covers the composition and crystal structure of compounds produced by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) from the 5Ta—2Ni—3Al (at.%) powder mixture followed by vacuum remelting at 3000 °C. The SHS product contains the following phases: TaNiAl (Laves τ1-phase), NiAl, Ni2Al3, and Ta. Its microstructure features by the presence ofternary phases with the composition Ta85Ni7Al8, Ta52Ni20Al28 and Ta53Ni25Al22 according to elemental analysis. The X-ray diffraction pattern of the remelted material revealed reflections that do not belong to any of the known ternary phases in the Ta—Ni—Al system considered. Based on the homological approach, it was found that these reflections belong to three phases with the structural types W6Fe7 (R3m), Ti2Ni (Fd3m) and Ta3Al (P42/mnm). It was possible to define them as reflections of three compounds — Ta6,5Ni6,5, Ti2Ni and Ta2,84Al0,91 with unit cell parameters different from those for the same compounds with the retained structural type. The increase in the unit cell parameters for all the phases identified was noted as compared to the known binary intermetallics. It may be associated with the presence of Al atoms in the crystal lattice for the Ta6.5Ni6.5 phase and Al and Ta atoms in the phase with the structural type Ti2Ni. X-ray diffraction analysis and crystal-chemical modeling made it possible to identify Ta6.5Ni6.5 and Ti2Ni phases as Ta6Ni6Al and Ta2Ni0.5Al0.5, to determine their structural type, composition and unit cell parameters. Full-profile analysis was conducted to specify the structure and composition and determine unit cell parameters of the phases and their quantitative ratio in the material. The material phase composition is 47 wt.% Ta6Ni6Al, 16 wt.% Ta2Ni0.5Al0.5 and 37 wt.% Ta3Al.Проведены исследования состава и кристаллической структуры соединений, полученных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) из порошковой смеси состава, ат.%: 5Ta—2Ni—3Al с последующим вакуумным переплавом при температуре 3000 °C. В результате СВС получен продукт, содержащий фазы TaNiAl (τ1-фаза Лавеса), NiAl, Ni2Al3 и Ta. Его микроструктура характеризуется наличием тройных фаз, имеющих, по данным элементного анализа, состав Ta85Ni7Al8, Ta52Ni20Al28 и Ta53Ni25Al22. На рентгенограмме переплавленного материала обнаружены отражения, не принадлежащие ни одной из известных тройных фаз в рассматриваемой системе Ta—Ni—Al. На основе гомологического подхода установлено, что эти отражения принадлежат трем фазам со структурными типами W6Fe7 (R3m), Ti2Ni (Fd3m) и Ta3Al (P42/mnm). Их удалось идентифицировать как отражения трех соединений Ta6,5Ni6,5, Ti2Ni и Ta2,84Al0,91 с параметрами элементарной ячейки, отличающимися от таковых для этих же соединений при сохранении структурного типа. Отмечено увеличение параметров элементарной ячейки всех обнаруженных фаз по сравнению с известными бинарными интерметаллидами. Это может быть связано с наличием в кристаллической решетке атомов Al для фазы Ta6,5Ni6,5 и атомов Al и Ta в фазе со структурным типом Ti2Ni. Методом рентгеноструктурного анализа и кристаллохимического моделирования фазы Ta6,5Ni6,5 и Ti2Ni идентифицированы как Ta6Ni6Al и Ta2Ni0,5Al0,5, определены их структурный тип, состав и параметры элементарной ячейки. Методом полнопрофильного анализа проведено уточнение структуры и состава, а также определены параметры элементарной ячейки фаз и их количественное соотношение в материале. Установлен фазовый состав материала, мас.%: 47 Ta6Ni6Al, 16 Ta2Ni0,5Al0,5 и 37 Ta3Al
Магнитная структура спеченных магнитов Со–25%Sm после электроэрозионной обработки
Get PDFScanning electron microscopy and magnetic force microscopy were used to conduct the metallographic study of the surface microstructure of KS25 grade Co–25%Sm sintered rare-earth magnets after Electrical Discharge Machining (EDM). The chemical composition of the studied samples: Sm – 25 wt.%; Fe – 18 wt.%; Cu – 5 wt.%; Zr – 3 wt.%; Co – the rest. One of the sample surfaces was subjected to EDM in various ways with changes in such EDM parameters as the straight-line processing speed and offset. The microstructure of magnets contains four coexisting phases: SmCo5, Sm2Co17, Zr5Co3FeSm and Sm2O3. The grain size is 10–50 μm. Crystals of the Zr5Co3FeSm intermetallic compound are 1–5 μm in size, and globular inclusions of Sm2O3 samarium oxide are 2–10 μm. EDM affected the thickness and chemical composition of the defective layer. In general, the chemical composition varies slightly in the direction from the defective layer inward the sample: the content of Sm, Cu, O, and Zr decreases; the content of Fe and Co increases. At a distance of 500 μm from the defective layer inwards the sample, the grain size increases by 40–50 %, while the porosity decreases. At the same time, the size of Sm2O3 oxides slightly increases. The study of the magnetic structure on surfaces perpendicular to the axis of magnetization by means of magnetic force microscopy revealed the presence of a complex domain structure of grains in the form of a labyrinth with a domain size of ~3÷5 μm. Separate singledomain grains ~30÷50 μm in size were also found. Due to the material heating and oxidation, EDM promotes the domain structure of grains appearing in the form of a labyrinth instead of single-domain grains, and the SmCo5 → Sm2Co17 phase transition, which causes a decrease in coercive force.Средствами сканирующей электронной микроскопии и магнитной силовой микроскопии проведено металлографическое изучение микроструктуры поверхности спеченных редкоземельных магнитов Со–25%Sm марки КС25 после электроэрозионной обработки (ЭЭО). Химический состав исследуемых образцов, мас.%: Sm – 25, Fe – 18, Cu – 5, Zr – 3, Co – остальное. Одна из поверхностей образца была подвергнута электроэрозионной обработке различными способами при изменении таких параметров ЭЭО, как скорость обработки по прямой линии и офсет. В микроструктуре магнитов представлены 4 сосуществующие фазы: SmCo5, Sm2Co17, Zr5Co3FeSm и Sm2O3. Размер зерна составляет 10–50 мкм. Кристаллы интерметаллического соединения Zr5Co3FeSm имеют размер 1–5 мкм, включения оксида самария Sm2O3 глобулярной формы были величиной 2–10 мкм. Способ ЭЭО оказал влияние на толщину и химический состав дефектного слоя. В целом химический состав при удалении от дефектного слоя в глубь образца изменяется незначительно: содержание Sm, Cu, О и Zr снижается, а Fe и Со – повышается. Размер зерна на глубине 500 мкм от дефектного слоя увеличивается на 40–50 %, а пористость, наоборот, уменьшается; размер оксидов Sm2O3 при этом незначительно возрастает. Исследование средствами магнитной силовой микроскопии магнитной структуры на поверхностях, перпендикулярных оси намагничивания, показало наличие сложной доменной структуры зерен в виде лабиринта с размером домена ~3÷5 мкм. Обнаружены также отдельные однодоменные зерна размером ~30÷50 мкм. Электроэрозионная обработка из-за нагрева и окисления материала способствует возникновению доменной структуры зерен в виде лабиринта вместо однодоменных зерен, а также фазовому переходу SmCo5 → Sm2Co17, что вызывает уменьшение коэрцитивной силы
Фазовый состав деформируемых алюминиевых сплавов Д16 и В95 с количественной оценкой пережога разных стадий развития
Get PDFThis paper covers new overburning monitoring methods for D16 and V95 aluminum alloys based on use of a method of an energydispersive X-ray spectral analysis (EDS analysis). It is known that lowered performance of aluminum-based materials is often connected with overburning in their structure. Because the structural changes caused by overburning (flash-off of eutectics and excess low-melting phases and the subsequent crystallization of melted-off microvolumes) are followed by developing porosity, have negative impact on physical and chemical, mechanical and processing properties. The ability to reveal overburning at early stages allows to reject the defective metal. Characteristics sensitive to an early overburning stage are offered based on EDS analysis. A degree of the induced overburning in a D16 sheet is identified. B95 alloy structural components determining the alloy tendency to overburning are revealed. It is found that the EDS analysis makes it possible to reveal changes in the chemical composition of the structural elements of D16 and V95 aluminum alloys and identify an overburning stage quantitatively based on oxygen content. Overburning development leads not only to the higher content of oxygen in the chemical composition of aluminum alloys, but also lowers the electrical conductivity of the material. The paper considers a correlation relationship between the D16 alloy electrical conductivity with overburning induced in it, and oxygen content. The applicability of this method is caused by the method simplicity and a possibility to quantify the defect development in the heat-strengthened deformable aluminum alloys after process heatings. Also this method can be used as an additional research method when metallographic analysis gives no definite answer at identification of early overburning stages.Показаны новые способы контроля пережога в алюминиевых сплавах Д16 и В95, основанные на использовании метода энергодисперсионного рентгеноспектрального анализа (EDS-анализа). Известно, что пониженные свойства материалов на алюминиевой основе часто связаны с наличием пережога в структуре. Структурные изменения, вызываемые пережогом (оплавление эвтектик и избыточных легкоплавких фаз и последующая кристаллизация оплавленных микрообъемов), сопровождаются развитием пористости, оказывают негативное влияние на физико-химические, механические и технологические свойства. Умение выявлять пережог на ранних стадиях позволяет отбраковывать дефектный металл. На основе EDS-анализа предложены характеристики, чувствительные к ранней стадии пережога. Выполнена идентификация степени наведенного пережога в листе из сплава Д16. В сплаве В95 установлены структурные составляющие, определяющие склонность сплава к пережогу. Показано, что EDS-анализ позволяет выявить изменения химического состава элементов структуры алюминиевых сплавов Д16 и В95 и по содержанию кислорода количественно идентифицировать стадию пережога. Развитие пережога ведет не только к увеличению содержания кислорода в химическом составе алюминиевых сплавов, но и к снижению электропроводности материала. Рассмотрена корреляционная связь между электропроводностью сплава Д16 с наведенным в нем пережогом и содержанием кислорода. Применимость EDS-анализа обусловлена простотой методики и возможностью проводить количественную оценку развития дефекта в термоупрочняемых деформируемых алюминиевых сплавах после технологических нагревов. Его можно использовать как дополнительный метод исследования в случае, когда металлографический анализ не дает однозначного ответа при выявлении ранних стадий пережога
Кондиционирование кеков окислительного автоклавного выщелачивания халькопиритного концентрата
Get PDFThe existing technologies for copper-porphyry ores enrichment, located in deposits in the Urals of Russia, allow the production of chalcopyrite concentrates of the following composition, %: 21.5 Cu, 24.5 Fe, 26.5 S, 0.4 Pb, 17.6 SiO2, 1.8 CaO, 2–6 Au (ppm), 20– 40 Ag (ppm). A conventional technology for processing such concentrates includes autogenous smelting, matte desulfurization and blister copper refining. Pressure oxidation leaching (POX) is considered the most promising alternative technology for chalcopyrite concentrate processing. The POX of concentrates originated from Mikheevskii GOK allow the production a cake of the following chemical composition, %: 56–65 Fe2O3, 25–30 SiO2, 2.7 Ca, 0.3–1.0 Cu, 2–7 S, 0.6–0.8 Pb, 4–12 Au (ppm), 40–80 Ag (ppm); mass loss was 37–45 %. A standard method of cake cyaniding provides satisfactory indicators of precious metal extraction, but it requires a cumbersome area to be arranged for their processing and offers no solution for residue disposal. In this regard, this paper investigates the method of subsequent cake processing using autoclave treatment (AT) for iron removal. The study shows how the following parameters affect the results of this process: t = 110÷210 °C, H2SO4 = 15÷60 g/dm3, τ = 45÷ ÷120 min. A statistic description of the AT operation is developed. Recommended AT conditions (t = 110 °C, H2SO4 = 60 g/dm3, τ = 60÷100 min) allow to obtain the POX cake yield reduced to 30–35 % of the source material with the following composition, %: 28–33 Fe2O3, 47–53 SiO2, 2–5 Ca, 0.6–2.0 Cu, 0.8–1.5 Pb, 2–8 S. At the same time, the content of precious metals in the cake reaches 12–16 Au (ppm) and 80–120 Ag (ppm). Options for using AT products are proposed.При флотационном обогащении медно-порфировых руд месторождений Челябинской области (Южный Урал) получают халькопиритные концентраты состава, мас.%: 21,5 Cu, 24,5 Fe, 26,5 S, 0,4 Pb, 17,6 SiO2, 1,8 CaO, 2–6 Au (ppm), 20– 40 Ag (ppm). Классическая пирометаллургическая технология переработки такого сырья включает автогенную плавку, конвертирование штейна и рафинирование черновой меди. Наиболее перспективной альтернативной технологией переработки халькопиритных концентратов считается автоклавное окислительное выщелачивание (АОВ), в результате которого образуется кек следующего состава, мас.%: 56–65 Fe2O3, 25–30 SiO2, 2,7 Ca, 0,3–1,0 Cu, 2–7 S, 0,6–0,8 Pb, 4–12 Au (ppm), 40–80 Ag (ppm), – выход которого составляет 55–63 %. Стандартный метод цианирования кеков позволяет достичь удовлетворительных показателей извлечения благородных металлов, однако требует организации громоздкого участка их переработки и не решает проблему утилизации остатка, в связи с чем в настоящей работе исследован способ доработки кеков с применением автоклавного кондиционирования (АК) для удаления железа. Показано влияние на результаты этого процесса следующих параметров АК: t = 110÷210 °C, исх. H2SO4= 15÷60 г/дм3, τ = 45÷120 мин. Построено статистическое описание операции АК. Предложены условия AК (t = 110 °C, исх. H2SO4 = 60 г/дм3, τ = 60÷100 мин), при которых выход кека операции АОВ снижается до 30–35 % от массы исходного материала и имеет следующий состав, %: 28–33 Fe2O3, 47–53 SiO2, 2–5 Ca, 0,6–2,0 Cu, 0,8–1,5 Pb, 2–8 S; в то же время содержание благородных металлов в кеке достигает 12–16 Au (ppm) и 80–120 Ag (ppm). Предложены варианты использования продуктов АК
Сплавы для медицинских применений на основе β-титана
Get PDFTitanium alloys have been used for medical purposes for over 60 years. They are used in the manufacture of artificial heart valves, stents of blood vessels, endoprostheses of bones and joints (shoulder, knee, hip, elbow), for auricle reconstruction, in facial surgery, and also as dental implants. In first-generation materials (such as commercially pure titanium or VT6 alloys), the matrix consisted of the α-Ti phase or α-Ti and β-Ti mixture. Unfortunately, implants made of first-generation materials require replacement after 10–15 years of usage. This is due to the degradation of implants and loss of contact with the bone. Recently, these materials have been replaced by β-Ti alloys. These second- generation materials make it possible to exclude the harmful effect of aluminum and vanadium ions released during the gradual implant corrosion, and their elastic modulus is closer to the values for living bone than those for α and α+β alloys. Important areas in the development of β-Ti alloys include increasing their mechanical strength, fatigue strength, corrosion resistance and biocompatibility. New methods for the production and thermo-mechanical processing of titanium alloys arise and develop such as additive technologies or severe plastic deformation. Expensive alloying elements (such as tantalum, zirconium or niobium) are quite successfully replaced with cheaper ones (for example, chromium and manganese). As a result, the properties of titanium implants are gradually getting closer to that of the human bone, and their service life is steadily increasing. Therefore, this paper describes a comparative analysis conducted in relation to β-titanium-based alloys for medical applications.Титановые сплавы используют в медицинских целях уже более 60 лет: при изготовлении искусственных сердечных клапанов, стентов кровеносных сосудов, эндопротезов костей и суставов (плечевых, коленных, тазобедренных, локтевых), для реконструкции ушных раковин, в лицевой хирургии, а также в качестве зубных имплантатов. В материалах первого поколения (таких как технически чистый титан или сплавы типа ВТ6) матрица состояла из фазы α-Ti или смеси α-Ti и β-Ti. К сожалению, имплантаты из материалов первого поколения требуют замены уже через 10–15 лет эксплуатации. Это происходит из-за деградации имплантатов и потери контакта с костью. В последнее время на смену этим материалам пришли β-Ti-сплавы. Материалы второго поколения позволяют исключить вредное влияние ионов алюминия и ванадия, выделяющихся при постепенной коррозии имплантата, а их модуль упругости ближе к значениям для живой кости, чем у α- и α + β-сплавов. К важным направлениям развития β-Ti-сплавов относится повышение их механической прочности, усталостной прочности, коррозионной стойкости и биосовместимости. Возникают и развиваются новые методы получения и термомеханической обработки титановых сплавов, такие как аддитивные технологии или интенсивная пластическая деформация. Весьма успешно идет замена дорогих компонентов (таких как тантал, цирконий или ниобий) на более дешевые (например, хром и марганец). В результате характеристики титановых имплантатов постепенно все больше приближаются к свойствам человеческой кости, а срок их службы неуклонно возрастает. В связи с этим в настоящей работе проведен сравнительный анализ сплавов на основе β-титана для медицинских применений
Особенности цементации золота электролизными цинковыми порошками в режиме перколяции
Get PDFThe study covers physicochemical features of dendritic zinc powders and their effect on gold cementation from cyanide solutions. Three zinc powders were obtained in a laboratory environment by electroextraction at different conditions, and these powders featured various particle size and specific surface area. The properties of zinc powders obtained and powder currently used for gold cementation were evaluated using SEM (Jeol JSM-6390LA), BET (Gemini VII 2390) and laser diffraction (Sympatec HELOS & RODOS) methods. It is shown that electrolytic powders have high specific surface area (1.3–2.6 times more) and a low bulk density (3.1–3.8 times less), relative to zinc powder currently used for gold cementation. It was found that due to specific physical properties electrolytic powders have low hydraulic resistance, which eliminates the need for inert additives introduced during cementation, increases unit capacity and reduces the load on equipment. Inert additives elimination will additionally increase the gold content in the resulting product. The dendritic morfology of zinc powders obtained compensates high particle size resulting in the high efficiency of gold precipitation. At the long cementation cycle the effective gold deposition area (with gold extraction of more than 97 %) turned out to be shorter for electrolytic powder compared to fine powder currently used. However, in practice, the cementation cycle is always limited by fine powder throughput and it is not possible to achieve the full zinc potential. The resulting cementation product usually contains 25–35 % of unused zinc. These studies show the effectiveness of using electrolytic zinc powder for gold cementation from cyanide solutions.Изучены физико-химические особенности дендритных цинковых порошков и их влияние на показатели цементационного осаждения золота из цианистых растворов. В лабораторных условиях получены 3 цинковых порошка методом электроэкстракции при различных условиях, различающиеся по крупности и площади удельной поверхности. Свойства полученных цинковых порошков и порошка, применяемого для цементации золота в настоящее время, оценены методами SEM (Jeol JSM-6390LA), BET (Gemini VII 2390) и лазерной дифракцией (Sympatec HELOS & RODOS). Показано, что электролизные порошки обладают высокой удельной площадью поверхности (в 1,3–2,6 раз больше) и низкой насыпной плотностью (в 3,1–3,8 раз меньше) относительно цинкового порошка, используемого сейчас для цементации золота. Обнаружено, что за счет особых физических свойств электролизные порошки имеют низкое гидравлическое сопротивление, что дает возможность отказаться от внесения инертных добавок при цементации, увеличить производительность агрегатов и уменьшить нагрузку на оборудование. Отказ от применения инертных добавок дополнительно обеспечит повышение содержания золота в получаемом цементате. Дендритная форма полученных цинковых порошков компенсирует высокую крупность, что позволяет осаждать золото с высокой эффективностью. При длительном цикле цементации участок эффективного осаждения золота (извлечение более 97 %) у электролизного порошка оказался короче, чем у мелкодисперсного, используемого в данное время. Однако на практике цикл цементации всегда ограничен пропускной способностью мелкодисперсного порошка, и полностью реализовать потенциал цинка не представляется возможным. В разгружаемом цементате, как правило, содержится 25–35 % неизрасходованного цинка. Проведенные исследования показывают эффективность применения электролизного цинкового порошка для цементации золота из цианистых растворов
