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 влияния однородности зеренной структуры на показатели пригодности к операциям листовой штамповки сплавов АМг2 и АМг6
Get PDFThe quality of products made of sheet aluminum alloys strongly depends on the technological features of the sheet stamping process, as well as on the structure of sheet semi-finished products. The grain size and grain structure uniformity are among the key structural features that influence stampability. A method is proposed and the homogeneity of the grain structure is evaluated. Stampability of Al2Mg and Al6Mg aluminium alloys was evaluated based on measurements of the spring back index, minimum bending radius, stamping ratio, and Martens strain index. Cold work (with a strain degree of 20 %) and subsequent recrystallization annealing at temperatures of 250, 350 and 450 °C for 1 h were used to obtain a grain structure of (26,8 Ѓ} 7,4)÷(126 Ѓ} 43) μm (Al6Mg alloy) and (120 Ѓ} 11)÷(264 Ѓ} 130) μm (Al2Mg alloy) in size. As a result of processing, the effect of the initial grain size was revealed: the coarser structure of the Al2Mg alloy led to a larger grain size after strain and annealing. It was found that an increase in the grain size in both alloys leads to an increase in the Martens index and a decrease in the stamping ratio, which indicates higher stampability of the alloys in the drawing operations of sheet stamping. In the Al2Mg alloy, an increase in the grain size leads to a decrease in the spring back index by 1,5–1,7 times, and an increase in the minimum bending radius. In the Al6Mg alloy, an increase in the grain size leads to an increase in the spring back index by 1,1–1,2 times, and a decrease in the minimum bending radius. The Al6Mg minimum bending radius remains higher compared to Al2Mg regardless of the grain size. Grain size inhomogeneity in the Al6Mg alloy causes an increase in the Martens index and minimum bending radius, and a decrease in the stamping ratio. In the Al2Mg alloy, grain size inhomogeneity causes an increase in the Martens index and minimum bending radius, and a decrease in the stamping ratio. For the spring back index, the increase in grain size inhomogeneity causes a high scatter of data. In the Al6Mg alloy, the low annealing temperature led to the preservation of the non-recrystallized structure, which influenced the decrease in stampability.Качество изделий, получаемых из листовых алюминиевых сплавов, сильно зависит от технологических особенностей процесса листовой штамповки, а также от структуры листовых полуфабрикатов. Размер зерна и однородность зеренной структуры – одни из ключевых структурных особенностей, влияющих на показатели штампуемости. Предложен метод и выполнена оценка однородности зеренной структуры. Оценка штампуемости сплавов АМг2 и АМг6 проводилась на основании измерений показателя упругой отдачи, минимального радиуса гибки, определения числа текучести, показателя деформируемости по Мартенсу. Путем холодной деформации (со степенью деформации 20 %) и последующего рекристаллизационного отжига при температурах 250, 350 и 450 °С в течение 1 ч получена зеренная структура размером (26,8 ± 7,4)÷(126 ± 43) мкм (сплав АМг6) и (120 ± 11)÷(264 ± 130) мкм (сплав АМг2). В результате обработки выявлена роль исходного размера зерна: более крупнозернистая структура сплава АМг2 привела к более крупному зерну после деформации и отжигов. Установлено, что с ростом размера зерна в обоих сплавах наблюдаются увеличение показателя по Мартенсу и снижение числа текучести, что свидетельствует о повышении штампуемости сплавов в вытяжных операциях листовой штамповки. С ростом размера зерен в сплаве АМг2 показатель упругого последействия уменьшается в 1,5– 1,7 раза, а минимальный радиус гибки увеличивается, а в сплаве АМг6 показатель упругого последействия повышается в 1,1–1,2 раза, а минимальный радиус гибки снижается. Минимальный радиус гибки у сплава АМг 6 остается выше, чем в сплаве АМг2, независимо от размера зерна. Разнозернистость в сплаве АМг6 вызывает рост показателя по Мартенсу и минимального радиуса гибки, уменьшение числа текучести, а в сплаве АМг2 – увеличение показателя по Мартенсу и минимального радиуса гибки, снижение числа текучести. С увеличением разнозернистости наблюдается большой разброс данных для показателя упругой отдачи. В сплаве АМг6 низкая температура отжига привела к сохранению нерекристаллизованной структуры, что повлияло на снижение штампуемости
Разработка и промышленные испытания композиционного материала на основе TiB2 для ремонта локальных разрушений подовых блоков электролизера
Get PDFThe paper presents the developed composition and technology for obtaining a repair mixture consisting of lumped corundum with a TiB2–C composite coating wettable with aluminum for restoration of local bottom block fractures without electrolyzer stops. The proposed technical solution made it possible to reduce bottom wear and increase aluminum electrolyzer service life by 6 months.A mixture of titanium diboride powder and a refractory powder-like binder in a ratio of 50 : 50 (wt.%) was used to obtain the repair mixture with an optimal composition. Then the lumped corundum was coated with the obtained mixture, dried at 150 °C and after that heat-treated under a carbon-bed at t= 700÷900 °C. As a result of reducing firing the TiB2–C composite material with a carbon content of 15–20 wt.% was formed on the surface of lumped corundum. A qualitative evaluation of the properties of the developed composite coating shows that the coating has a sufficiently high hardness, wear resistance and adhesion to the substrate after the heat treatment. For pilot testing, the repair mixture was covered with molten aluminum to obtain an Al–TiB2–C repair mass in the form of plates. The pilot testing of the repair mass on the 400 kA operating electrolyzer in the RUSAL-Sayanogorsk pilot shop showed that the bottom wear have slowed down 3 months after the local fractures were restored without electrolysis bath stops. This fact is evidenced by a 13 % decrease in the average depth of fractures with a stable current value of 4,7–4,8 kA/bloom after repair. Thus, the locallyused repair mass slowed that the overall wear of the cathode surface and allowed to extend the electrolyzer life.Разработаны состав и технология получения ремонтной смеси, состоящей из неформованного корунда с композиционным, смачиваемым алюминием покрытием TiB2–С, для ремонта локальных разрушений подовых блоков без остановки электролизера. Предложенное техническое решение позволило уменьшить износ подины и повысить срок службы алюминиевого электролизера на 6 мес. Для получения ремонтной смеси оптимального состава использовали порошок диборида титана с огнеупорным порошкообразным связующим в соотношении 50 : 50 (мас.%). Полученной смесью связующего и диборида титана покрывали неформованный корунд. Далее материал сушили при температуре 150 °С и подвергали термообработке в углеродной засыпке при t= 700÷900 °С. В результате обжига в восстановительной среде на поверхности неформованного корунда формируется композиционный материал TiB2–С с содержанием углерода 15–20 мас.%. Качественная оценка свойств разработанного композиционного покрытия показывает, что после обжига оно имеет достаточно высокую твердость, износостойкость, адгезию к основе. Для проведения опытно-промышленных испытаний ремонтную смесь заливали расплавленным алюминием, в результате чего была получена ремонтная масса состава Al–TiB2–С в виде плит. Проведенные опытно-промышленные испытания ремонтной массы на действующем электролизере РА-400 в опытном цехе ОАО «РУСАЛ-Саяногорск» показали, что через 3 мес. после ремонта локальных разрушений без остановки электролизной ванны удалось замедлить износ подины. Об этом факте свидетельствует уменьшение среднего значения глубины повреждения на 13 % при стабильном значении силы тока 4,7–4,8 кА/блюмс после ремонта. Таким образом, локальное использование ремонтной массы замедлило общий износ катодной поверхности и позволило продлить срок службы электролизера
Структура и свойства крупнозернистых твердых сплавов WC-Co с особо однородной микроструктурой
Get PDFThe structure and properties of coarse-grained WC-6%Co hard metals with carbon deficiency from 0,11 to 1,31 % obtained from narrow fraction tungsten carbide powder with a grain size of 5 to 15 pm were studied with respect to the stoichiometric ratio. According to the results of metallographic analysis, 1390 to 1420 °C sintering temperatures provide a non-porous alloy state with normal carbon content, while alloys with lower carbon content feature considerable porosity. It is found that hard metals with less than 0,02 % residual porosity can be obtained at sintering temperatures of 1450-1475 °С regardless of the carbon content. It is shown that alloys with 0,11—0,91 % carbon deficiency have a two-phase structure, while the alloy with 1,31 % carbon deficiency contains n phase inclusions in addition to WC and γ phase. It is determined that lower carbon content slows down the tungsten carbide grain growth process during liquid-phase sintering. EDX analysis was used to determine the concentration of tungsten dissolved in the binder phase — 10, 12, 15 and 19 wt.% for hard metals with normal, low, medium and high carbon deficiency, respectively. Narrow fraction WC powders allow obtaining hard metals with rounded grains having a form factor of about 0,77. The alloy with 0,91 % carbon deficiency with respect to the stoichiometric ratio had the best combination of hardness and toughness (11,1 GPa and 16,0 MPa-m1/2).Изучены структура и свойства крупнозернистых твердых сплавов WC—6%Co с недостатком углерода от 0,11 до 1,31 % относительно стехиометрического соотношения, полученных из узкофракционного порошка карбида вольфрама с размером зерен 5—15 мкм. По результатам металлографического анализа установлено, что температуры спекания в диапазоне 1390—1420 °С обеспечивают беспористое состояние сплава с нормальным содержанием углерода, но при пониженных его концентрациях образцы обладают значительной пористостью. Выявлено, что температуры спекания 1450—1475 °С вне зависимости от содержания углерода позволяют получать твердые сплавы с остаточной пористостью менее 0,02 %. Показано, что сплавы с нехваткой углерода 0,11—0,91 % имеют двухфазную структуру, а сплав с недостатком углерода 1,31 % помимо WC и γ-фазы содержат включения p-фазы. Установлено, что с уменьшением содержания углерода в сплаве наблюдается замедление роста зерен карбида вольфрама в процессе жидкофазного спекания. Методом микрорентгеноструктурного анализа установлена концентрация растворенного вольфрама в связующей фазе, которая составила 10, 12, 15 и 19 мас.% для твердых сплавов с нормальным, низким, средним и высоким недостатком углерода соответственно. Использование узкофракционных порошков карбида вольфрама позволяет получать твердые сплавы с округлыми зернами, имеющими фактор формы около 0,77. Выявлено, что сплав с нехваткой углерода 0,91 % относительно стехиометрического соотношения имеет наилучшее сочетание твердости и трещиностойкости — 11,1 ГПа и 16,0 мПа-м1/2
Формированиe гарнисажа и настыли в алюминиевом электролизере
Get PDFA model unit simulating the actual conditions of electrolytic aluminum production was used to conduct an experimental study of ledge to determine its dynamic behavior (formation/dissolution) depending on the electrolyte overheating temperature, lining thermal resistance and cryolite-alumina electrolyte composition. A window was mounted in the front wall of the unit housing to change the lining material. Ledge is formed due to the heat flow generated by the temperature difference between the electrolyte and electrolyzer walls. The electrolyte cryolite ratio (CR) varied in the range of 2.1–2.5. The alumina concentration in the electrolyte did not exceed 4.5 wt.%. Shape change in the electrolyzer working space during electrolysis was determined by the thickness of the formed ledge on the walls and bottom. The dynamic ledge formation in the experimental cell begins at the overheating of 3–4 degrees. It was found that with a decrease in the thermal resistance of the lining material from 16 to 14 m2/W at the same overheating temperature, the side ledge with a greater thickness was formed, however, the decrease in the thermal resistance hardly affected its thickness when the ledge has been already formed. As in the industrial electrolyzer, the ledge profile formed in the experimental cell can be conditionally divided into three zones: bottom ledge, metal/electrolyte interface ledge and side ledge. The dynamic behavior of the side ledge was different from the bottom ledge: the higher the CR, the thicker the side ledge and the thinner the bottom ledge. Chemical analysis of components in the dry knockout showed that the CR and Al2O3 concentration increase throughout the cell height from top to bottom. It was concluded that the side ledge has a heterogeneous composition depending on the electrolyte composition and cooling rate.Проведено экспериментальное исследование динамического поведения (образования/растворения) гарнисажа и настыли в зависимости от температуры перегрева электролита, теплового сопротивления материала футеровки и состава криолит-глиноземного электролита с использованием модельной установки, имитирующей реальные условия электролитического получения алюминия. В переднюю стенку корпуса установки было вмонтировано окно, позволяющее менять материал футеровки. Формирование гарнисажа и настыли происходит за счет теплового потока, создаваемого вследствие разности температур электролита и стенок электролизера. Криолитовое отношение электролита (КО) варьировали в интервале 2,1–2,5. Концентрация глинозема в электролите не превышала 4,5 мас.%. Изменение формы рабочего пространства в электролизере в течение электролиза определяли по толщине образующихся гарнисажа и настыли. Активное формирование гарнисажа в экспериментальной ячейке начинается при перегреве 3–4 град. Показано, что при снижении теплового сопротивления материала футеровки с 16 до 14 м2/Вт при одной и той же температуре перегрева образуется гарнисаж с большей толщиной, однако при сформированном гарнисаже уменьшение теплового сопротивления практически не сказывается на его толщине. Так же как и в промышленном электролизере, профиль гарнисаж–настыль, сформированный в экспериментальной ячейке, можно условно разделить на три зоны: настыль; гарнисаж на границе металл/электролит; гарнисаж. Динамическое поведение гарнисажа отличается от поведения настыли: при более высоком КО электролита толщина образующегося гарнисажа больше, а настыли – меньше. Химический анализ компонентов в образцах сухой выбойки показал, что КО и концентрации Al2O3 возрастают по высоте ячейки сверху вниз. Сделан вывод о том, что гарнисаж имеет гетерогенный состав, зависящий от состава электролита и скорости охлаждения
Фазовый состав и термические свойства окисленной никелевой руды Сахаринского месторождения
Get PDFX-ray diffraction, optical microscopy and X-ray microanalysis were used to determine the composition and distribution of elements in the main mineral constituents of oxidized nickel ore at the Sakhalin deposit (goethite, hematite, serpentine, talc and chlorite). The main fraction of nickel is concentrated in iron oxides, where its content reaches 2,4 %, while in magnesium silicates it does not exceed 0,4 %. The sequence and temperature intervals of transformations were established when heating ore in inert and reducing media by means of thermal analysis methods combined with mass-spectrometric analysis of gases and subsequent X-ray phase analysis of products. The temperature regimes of ore roasting for the reduction of nickel and iron from their minerals were justified. The temperature regimes of sample heating are assumed to be close to the conditions implemented in industrial units (electric furnaces) where the rate of charge heating varies within 5—15 degrees/min, up to the melting point (1450 °С) of ferronickel and slag. It is proposed to use information on material composition, thermal properties and metal forms in ore to select regimes and technologies for their pyro-or hydrometallurgical processing. Nickel and iron recovery from oxides in CO environment occurs above 800 °С, while serpentines remain stable up to 1200 °С. The use of coke as a reducing agent allows reducing iron and nickel from serpentines at temperatures above 1250 °С. The obtained data were used to substantiate the operating conditions of roaster and electric furnaces during ferronickel smelting from oxidized ores. When roasting, resulting ferronickel particles will contain 2—4 % Ni. Completing recovery processes in the electric furnace will ensure metal recovery from magnesium silicates, which will slightly increase the nickel content in ferro-nickel.Методами рентгенографии, оптической микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа определены составы и распределение элементов в основных минеральных составляющих окисленной никелевой руды Сахаринского месторождения: гетите, гематите, серпентине, тальке и хлорите. Основная доля никеля сосредоточена в оксидах железа, где его содержание достигает 2,4 %, в то время как в силикатах магния — не превышает 0,4 %. Методами термоанализа, совмещенного с масс-спектрометрическим анализом газов, и последующей рентгенографии продуктов установлены последовательность и температурные интервалы превращений при нагреве руды в инертной и восстановительной средах. Обоснованы температурные режимы обжига руды для восстановления никеля и железа из их минералов. Температурные режимы нагрева образцов приняты близкими к условиям, реализованным в промышленных агрегатах (электропечи), где скорость нагрева шихты колеблется в пределах 5—15 град/мин, вплоть до температур плавления (1450 °С) ферроникеля и шлака. Сведения по вещественному составу, термическим свойствам и формам нахождения металлов в руде предложено использовать при выборе режимов и технологий их пиро- или гидрометаллургической переработки. Восстановление никеля и железа из оксидов в среде СО происходит при температурах выше 800 °С, в то время как серпентины остаются устойчивыми вплоть до 1200 °С. Применение кокса в качестве восстановителя позволяет восстанавливать железо и никель из серпентинов при температуре выше 1250 °С. Полученные данные использованы для обоснования режимов работы обжиговых и электрических печей при выплавке ферроникеля из окисленных руд. При обжиге образующиеся частицы ферроникеля будут содержать 2—4 % Ni. Завершение восстановительных процессов в электропечи обеспечит извлечение металлов из силикатов магния, что позволит незначительно повысить содержание никеля в ферроникеле
Особенности коррозии цинкового покрытия в нейтральных средах в присутствии ингибиторов на основе бензотриазола, циклогексиламина и морфолина
Get PDFThe influence of domestic VNKh-L type nitrogen-containing corrosion inhibitors on the corrosion patterns of zinc coating on steel in a neutral environment was investigated. The paper aims to study the structure of the corroding zinc coating surface, as well as the influence of conditions simulating the degradation of inhibitors under actual application conditions on their protective properties. Mechanical activation in a ball planetary mill was used to simulate the thermal and deformation conditions of inhibitors. Zinc coating corrosion on steel was carried out in a sulfate-chloride environment simulating atmospheric corrosion and in borate buffer solution. The concentration of inhibitors in corrosion environments was 0,2 wt.%. The corroded surface morphology of the zinc coating was studied using the Philips SEM-515 scanning electron microscope (at an accelerating voltage of 10 kV) with an X-ray micro probe. Studies of the zinc coating corrosion rate on St 08 were carried out by the indirect measurement of corrosion resistance using the MONIKOR-1 corrosion meter. Borate buffer solution (Na2B4O7 + H3BO3, pH = 6,6) and the solution simulating atmospheric corrosion (NaCl + + Na2SO4, pH = 6,0) were used as corrosive environments. The corrosion rate of samples in corrosive environments without inhibitors was taken as 1. Exposure time of each sample in corrosive environments was 3 h. The chemical composition of corrosion products was studied by mirror reflection in the IR range. The IR spectra of metal plate surfaces were recorded on the FSM-1202 IR Fourier spectrometer in a wavelength range of 450–4000 cm–1 with a resolution of 2 cm–1 and an accumulation of 100 scans. A mirror reflection attachment with a 10° angle of incidence was used to obtain reflection spectra. The zinc coating corrosion rate in sulfate-chloride and borate environments in the presence of inhibitors based on benzotriazole and cyclohexylamine was virtually not reduced compared to the corrosion rate in the same environments without inhibitors. When both initial and mechanically activated inhibitors based on morpholine and benzotriazole are added to the corrosion environment, the iron corrosion rate decreases compared to the corrosion rate in the same environments without inhibitors. In the presence of initial and mechanically activated inhibitors of both groups, pitting corrosion of the zinc coating in the studied corrosion environments is observed. At the same time, the pitting depth under corrosion conditions is less than the zinc coating thickness.Исследовано влияние отечественных азотсодержащих ингибиторов коррозии типа ВНХ-Л на закономерности коррозии цинкового покрытия на стали в нейтральных средах. Целью работы являлось изучение структуры поверхности корродирующего цинкового покрытия, а также влияния условий, моделирующих деградацию ингибиторов при реальной эксплуатации, на их защитные свойства. Для имитации деформационно-термических условий эксплуатации ингибиторов использовалась механоактивация в шаровой планетарной мельнице. Коррозия цинкового покрытия на стали проводилась в сульфатно-хлоридной среде, моделирующей атмосферную коррозию, и боратном буферном растворе. Концентрация ингибиторов в коррозионных средах составляла 0,2 мас.%. Морфология корродируемой поверхности цинкового покрытия изучена на растровом электронном микроскопе «Philips SEM-515» (при ускоряющем напряжении 10 кВ) с рентгеновским микрозондом. Исследования скорости коррозии цинкового покрытия на Ст 08 проведены методом косвенного измерения коррозионного сопротивления с помощью коррозиметра МОНИКОР-1. В качестве коррозионных сред ис- пользованы боратный буферный раствор (Na2B4O7 + Н3ВО3, рН = 6,6) и раствор, имитирующий атмосферную коррозию (NaCl + Na2SO4, рН = 6,0). Скорость коррозии образцов в коррозионных средах без ингибиторов принята за 1. Время экспозиции каждого образца в коррозионных средах составляло 3 ч. Химический состав продуктов коррозии изучался методом зеркального отражения в ИК-диапазоне. ИК-спектры поверхности металлических пластин снимались на ИК Фурье-спектрометре ФСМ-1202 в диапазоне длин волн 450–4000 см–1 с разрешением 2 см–1 и накоплением 100 сканов. Для получения спектров отражения использовалась приставка зеркального отражения с углом падения 10°. Скорость коррозии цинкового покрытия в сульфатно-хлоридной и боратной средах в присутствии ингибиторов на основе бензотриазола и циклогексиламина практически не уменьшается по сравнению со скоростью коррозии в этих же средах без ингибиторов. При добавлении в коррозионную среду как исходных, так и механоактивированных ингибиторов на основе морфолина и бензотриазола скорость коррозии железа, по сравнению со скоростью коррозии в этих же средах без ингибиторов, снижается. В присутствии исходных и механоактивированных ингибиторов обеих групп наблюдается питтинговая коррозия цинкового покрытия в изученных коррозионных средах. При этом в условиях коррозии глубина питтингов меньше толщины цинкового покрытия
Разработка состава магниевого сплава для создания временных герметизирующих устройств, используемых в нефтяной промышленности
Get PDFAlloy composition was developed and heat treatment conditions were selected to obtain an intensively dissolving magnesium alloy to be used as a ball plug under oil-well precommissioning conditions, i.e. to seal various well sections with further near-complete destruction of these plugs for a short time (up to 11 h). It was found that the reason of high dissolution rate of Mg alloy with a composition similar to high-strength ML6 is a higher nickel content (up to 0,19 %). The compounds of this element are located along the grain boundaries, and it leads to intense intercrystalline corrosion of the alloy in a medium containing chlorine ions. It is shown that an effective method for controlling the Mg alloy dissolution rate is to synthesize coatings on its surface with various thicknesses by plasma electrolytic treatment (PET) in aqueous solution containing 110 g/l of commercial water glass. This method allowed synthesizing coatings with a thickness from 10 to 41 μm on the experimental magnesium alloy with increased nickel concentrations (~ 0,19 %) in a short period of time (from 10 to 20 min) with low set AC current density (4 A/dm2) – galvanostatic mode of PET processes. Corrosion investigations were carried out in 3 % KCl aqueous solution at 93 ± 2 °C. PET coatings were obtained on the magnesium alloy using a capacitive unit. Corrosion tests conditions for materials used as ball plugs in oil well seals were similar to that cited in foreign researches.Разработан состав и определен режим термообработки получения интенсивно растворяющегося магниевого сплава для использования его в качестве шаровых пробок в условиях подготовки к работе нефтяных скважин, т.е. для герметизации различных участков скважин с последующим практически полным разрушением этих шаров в течение короткого времени (до 11 ч). Выявлено, что причиной высокой скорости растворения Mg-сплава, по составу близкого к высоко- прочному МЛ6, является повышенное содержание в нем никеля (до 0,19 %). Соединения этого элемента располагаются по границам зерен, что приводит к интенсивной межкристаллитной коррозии сплава в среде, содержащей хлорионы. Показано, что эффективным способом управления скоростью растворения Mg-сплава является получение на его поверхности покрытий различной толщины методом плазменно-электролитической обработки (ПЭО) в водном растворе, содержащем 110 г/л технического жидкого стекла. Этот способ позволил наносить покрытия толщиной от 10 до 41 мкм на экспериментальный магниевый сплав, содержащий повышенную концентрацию никеля (~0,19 %), за короткий период времени (от 10 до 20 мин) при небольшой заданной плотности переменного тока (4 А/дм2) – гальваностатический режим проведения процессов ПЭО. Коррозионные исследования проводили в 3 %-ном водном растворе KCl при температуре 93 ± 2 °С, а покрытия методом ПЭО на магниевом сплаве получали с помощью емкостной установки. Условия коррозионных испытаний материалов, используемых в качестве шаровых пробок в герметизирующих устройствах нефтяных скважин, являлись аналогичными тем, что приводятся в зарубежных исследованиях
Повышение технологических показателей флотации бедных тонковкрапленных шеелитовых руд
Get PDFThe paper describes the results of studying ways to improve the contrast of calcite and scheelite technological properties using water glass combined with aluminum, zinc, iron, magnesium sulphate salts, a mixture of water glass and calcium chloride, sodium carboxymethyl cellulose (CMC), combinations of sodium oleate with low-polar compounds (neonol, fatty isoalcohols), liquid phase and oleate ultrasound treatment. The monomineralic fraction of calcite floated by mechanical cell demonstrated that the minimum recovery of calcite is achieved by combining the Fe(II) salt and water glass (3(4) : 1). When f loating lean sheelite ore with a high carbonate modulus on domestic water, the combined use of water glass and CaCl2 reduces the floatability of calcium. Calcium chloride added to water glass on recycling water leads to a certain increase in the rough concentrate yield (13.8 to 14.1 %) with a significant decrease of WO3 recovery to the finished selection concentrate (72.7 to 53.3 %) and a deterioration in the concentrate quality. Replacement of water glass with CMC did not show satisfactory results. Ultrasonic treatment of pulp, liquid phase, collector leads to a certain increase in the calcite floatability, possibly due to the higher liquid phase temperature and increased proportion of the oleate ionic form. The use of neonols in the reagent scheme of flotation of scheelite-containing ore with a high carbonate modulus found no evidence of a decrease in the flotatability of calcite obtained when studying monomineralic calcite fractions unlike fatty isoalcohols that provided better concentrates in the selection cycle in comparison with a single oleate.Изложены результаты исследований повышения контрастности технологических свойств кальцита и шеелита за счет совместного применения жидкого стекла с солями сульфатов алюминия, цинка, железа, магния, смеси жидкого стекла и хлористого кальция, карбоксиметилцеллюлозы натрия (КМЦ), сочетаний олеата натрия с малополярными соединениями (неонол, жирные изоспирты), а также данные по ультразвуковой обработке жидкой фазы и олеата. При флотации мономинеральной фракции кальцита в механической флотомашине наименьшее извлечение кальцита достигается при совместном использовании соли железа (II) и жидкого стекла (3(4) : 1). При флотации бедной шеелитовой руды с высоким карбонатным модулем на водопроводной воде совместное применение жидкого стекла и CaCl2 снижает флотоактивность кальцита. На оборотной воде добавка хлористого кальция к жидкому стеклу приводит к некоторому росту выхода чернового концентра (с 13,8 до 14,1 %) при значительном снижении извлечения WO3 в готовый концентрат селекции (с 72,7 до 53,3 %) и ухудшении качества концентрата. Замена жидкого стекла на КМЦ не показало удовлетворительных результатов. УЗ-обработка пульпы, жидкой фазы, собирателя обуславливает некоторое повышение флотоактивности кальцита – возможно, за счет роста температуры жидкой фазы, увеличения доли ионной формы олеата. Использование неонолов в реагентном режиме флотации шеелитсодержащей руды с высоким карбонатным модулем не подтвердило снижения флотоактивности кальцита, полученного при исследовании мономинеральных фракций кальцита, в отличие от жирных изоспиртов, которые позволили получить более качественные концентраты в цикле селекции в сравнении с одним олеатом
Гетерофазная керамика в системе Hf–Si–Mo–B, полученная сочетанием методов СВС и горячего прессования
Get PDFThe paper focuses on obtaining heterophase powder ceramics and consolidated ceramics based on borides and silicides of hafnium and molybdenum by combining the methods of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) and hot pressing (HP). Composite ceramic SHS powders HfB2–HfSi2–MoSi2 were obtained according to the scheme of magnesium-thermal reduction from oxide raw materials where the combustion wave is characterized by temperatures of 1750–2119 K and high mass combustion rates of 8,4– 9,3 g/s. The structure of synthesized SHS powders consists of relatively large MoSi2 grains up to 10 μm in size and submicron elongated HfB2 grains located mainly inside the MoSi2 grains and rounded Si precipitates. The composition with a lower concentration of boron contains a large number of polyhedral HfSi2 grains with a size of less than 10 μm. The resulting powders are characterized by an average particle size of ~6 μm with a maximum size up to 26 μm. Phase compositions of ceramics consolidated by the HP method and SHS synthesized powders are identical. The microstructure of compact samples consists of faceted HfB2 elongated grains 0,5– 10,0 μm in size, polyhedral HfSi2 and MoSi2 grains up to 8–10 μm in size and silicon interlayers. Consolidated ceramics has a high structural and chemical homogeneity, low residual porosity of 1,1–1,7 %, high hardness of 11,7–12,6 GPa and thermal conductivity of 62–87 W/(m·K).Работа посвящена получению гетерофазной порошковой и консолидированной керамики на основе боридов и силицидов гафния и молибдена путем комбинирования методов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и горячего прессования (ГП). Композиционные керамические СВС-порошки HfB2–HfSi2–MoSi2 получали по схеме магнийтермического восстановления из оксидного сырья, при котором волна горения характеризуется температурами 1750–2119 К и довольно высокими значениями массовых скоростей горения 8,4–9,3 г/с. Структура синтезированных СВС-порошков состоит из относительно крупных зерен MoSi2 размером до 10 мкм и субмикронных вытянутых зерен HfB2, преимущественно расположенных внутри зерен MoSi2, а также округлых выделений Si. Состав с меньшей концентрацией бора содержит большое количество полиэдрических зерен HfSi2 размером менее 10 мкм. Полученные порошки характеризуются средним размером частиц ~6 мкм при максимальном размере до 26 мкм. Фазовые составы консолидированной методом ГП керамики и синтезированных СВС-порошков идентичны. Микроструктура компактных образцов состоит из ограненных вытянутых зерен HfB2 размером 0,5–10,0 мкм, полиэдрических зерен HfSi2 и MoSi2 размером до 8–10 мкм и прослоек кремния. Консолидированная керамика обладает высокой структурной и химической однородностью, низкой остаточной пористостью 1,1–1,7 %, высокой твердостью 11,7–12,6 ГПа и теплопроводностью 62–87 Вт/(м·К)
Получение силуминов с использованием отходов кремниевого производства
Get PDFThe paper presents a review of existing methods to produce silumins. The possibility of obtaining foundry alloys using amorphous microsilica is shown. Different methods of adding SiO2 particles into molten aluminum are studied: in the form of aluminum powder — SiO2 master alloy tablets, particle mixing in the melt at the liquidus temperature and introducing SiO2 together with a stream of argon. The paper provides calculations of Gibbs energy formation and change enthalpy for silicon reduction by aluminum from its oxide. Calculations demonstrated the thermodynamic possibility of silumin production using amorphous microsilica. The effect of alloying additives and impurities on the silicon reduction behavior is determined. It is found that magnesium can be used as a surface-active additive to remove oxygen from dispersed particle surfaces and reduce silicon from its oxide. It is determined that the method of aluminum-silicon alloy production by introducing amorphous microsilica preheated to 300 °С into the aluminum melt (t = = 900 °С) together with argon stream (with subsequent intensive mixing) features higher efficiency since it ensures producing aluminum-silicon alloys containing more than 6 wt.% of silicon and microstructure of pre-eutectic foundry silumins. Industrial application of the proposed method will improve the efficiency of the existing silumin production process due to savings on purchasing commercial crystalline silicon. Moreover, this technology will minimize the environmental impact by reducing the volume and subsequent eliminating sludge fields used as landfills for storing dust from silicon gas treatment systems containing up to 95 wt.% of amorphous microsilica.Представлен обзор существующих способов производства силуминов. Показана возможность получения литейных сплавов с использованием аморфного микрокремнезема. Изучены и опробованы различные методы введения частиц диоксида кремния в алюминиевый расплав — в виде таблетированных лигатур «алюминиевый порошок— SiO2», путем замешивания частиц в расплав при температуре ликвидуса, а также введением SiO2 в расплав совместно с потоком аргона. Проведены расчеты энтальпии образования и изменения энергии Гиббса процесса восстановления алюминием кремния из его оксида, в ходе которых показана термодинамическая вероятность получения силуминов с использованием аморфного микрокремнезема. Определено влияние легирующих добавок и примесей на протекание процесса восстановления кремния. Выявлена возможность использования магния в качестве поверхностно-активной добавки, позволяющей удалить кислород с поверхности дисперсных частиц и восстановить кремний из его оксида. Определено, что способ получения литейных силуминов путем введения предварительно нагретого до 300 °С аморфного микрокремнезема в расплав алюминия (t = 900 °С) совместно с потоком аргона (с последующим интенсивным перемешиванием) обладает наибольшей эффективностью, поскольку позволяет получать алюмокремниевые сплавы с содержанием Si более 6 мас.% и микроструктурой, соответствующей доэвтектическим литейным силуминам. Промышленная реализации предложенного метода позволит повысить эффективность существующего технологического процесса получения силуминов за счет экономии ресурсов на приобретение товарного кристаллического кремния. Более того, внедрение этой технологии будет способствовать снижению экологической нагрузки на окружающую среду за счет сокращения объемов и последующей ликвидации шламовых полей, являющихся полигонами для хранения пыли систем газоочистки кремниевого производства, содержащей до 95 мас.% аморфного микрокремнезема