Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ИЗВЛЕЧЕНИЮ ЦЕРИЯ ИЗ РАСТВОРОВ КОНЦЕНТРАТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ И ЭКСТРАКЦИОННЫМ МЕТОДАМИ
Get PDFIn order to extract cerium from rare-earth metals (REM) recovered from Russian raw materials, the following modern domestic equipment was selected: OXITRON-58L-O2 diaphragm electrolyzer manufactured by LLC «Delfin Aqua» with the purpose of Ce(III) to Ce(IV) oxidation; EC-10FA centrifugal extractor manufactured by LLC «LIT» with the purpose of Ce(IV) extraction from the sum of REM. These units were used in the studies performed to identify conditions that would lead to cerium oxidation to a 4-valent state with the electrochemical method as well as to recover and clean Ce(IV) from rare-earth metals with the solvent extraction method. The experiments were performed with standardized test solutions of cerium nitrate and process solutions obtained using loparite concentrate from the Solikamsk Magnesium Plant. The conditions were identified and equipment operation modes were designed in order to enable the chosen electrolyzer model to achieve a degree of cerium oxidation in REM process solutions over 99 % at power consumption below 0,8 kW/h per 1 kg of CeO2, and extract cerium from REM concentrate solution using the laboratory cascade of 20 centrifugal extractors with further production of 99,6 % pure CeO2.Осуществлен выбор современного отечественного оборудования для извлечения церия из концентратов редкоземельных металлов (РЗМ), выделенных из российского сырья: диафрагменный электролизер OКСИТРОН-58Л-О2, изготовленный ООО «Делфин Аква», для проведения процесса окисления Ce(III) до Ce(IV); экстрактор центробежного типа модели ЭЦ-10ФА производства ООО «ЛИТ» для извлечения Ce(IV) из суммы РЗМ. На данном оборудовании проведены исследования режимов окисления церия до 4-валентного состояния электрохимическим методом, а также извлечения и очистки Се(IV) от РЗМ методом жидкостной экстракции. Эксперименты выполнены на модельных растворах нитрата церия и технологических растворах, полученных из лопаритового концентрата Соликамского магниевого завода. Определены условия и разработаны режимы работы оборудования, позволяющие на выбранной модели электролизера достичь степени окисления церия в технологических растворах РЗМ более чем на 99 % при расходе электроэнергии не более 0,8 кВт/ч на 1 кг СеО2, а на лабораторном каскаде из 20 экстракторов центробежного типа выделить церий из раствора концентрата РЗМ и получить СеО2 чистотой 99,6 %
ВЛИЯНИЕ ОТЖИГА НА ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ И ТВЕРДОСТЬ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ЛИСТОВ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, СОДЕРЖАЩИХ ДО 0,5 % Zr
Get PDFThe study covers the influence of multi-stage annealing (up to 650 °C) on the value of electrical resistivity and hardness of low-alloy hot-rolled sheets made of aluminum alloys containing up to 0,5 wt.% of Zr. Experimental samples were produced in conditions close to those implemented in industrial machines for continuous casting and rolling. Testing methods including heat treatment were described. The structure of the cast (initial structure) as well as the structure of deformed experimental samples was analyzed. The graphs of the specific electrical resistivity (ρ) and hardness dependence on the temperature of the last annealing stage were drawn according to the results of the physical and mechanical tests. It was determined by computational and experimental techniques that the ρ value depends mainly on zirconium content in aluminum solid solution. The optimal ratio between zirconium content in alloy and annealing temperature providing the best combination of hardness and electrical resistivity was defined. Проведено исследование влияния многоступенчатого отжига до 650 °С на величину удельного электросопротивления и твердость горячекатанных листов низколегированных алюминиевых сплавов, содержащих до 0,5 мас.% Zr. Экспериментальные образцы получены в условиях, приближенных к реализуемым на промышленных установках непрерывного литья и прокатки. Описаны методики проведения испытаний, в том числе термической обработки. Осуществлен металлографический анализ литой (исходной) структуры, а также структуры экспериментальных образцов, прошедших деформацию. По результатам выполненных физико-механических испытаний построены зависимости удельного электросопротивления (ρ) и твердости от температуры последней ступени отжига. Расчетными и экспериментальными методами установлено, что величина ρ в основном зависит от концентрации циркония в твердом растворе алюминия. Определено оптимальное соотношение между концентрацией циркония в сплаве и температурой отжига, позволяющее получить наилучшее сочетание характеристик твердости и удельного электросопротивления.
СИЛОВЫЕ УСЛОВИЯ ПРЕССОВАНИЯ ЛЕГКОСПЛАВНЫХ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ СО СПИРАЛЬНЫМ ОРЕБРЕНИЕМ
Get PDFFollowing I.L. Perlin’s technique based on active and reactive forces balance, the formula was suggested to calculate extrusion force for spiral-finned drill pipes. The spiral pipe cross section was regarded as a smooth tube with a screw arrangement of metal fibers and external spiral fins. A component introducing energy spent for the screw motion of metal was added to the formula. It was shown that the extrusion force obtained by the modified formula is 28 % higher than the same for a smooth pipe of equal area. It was discovered that the increase of fin helix angle leads to the increase of force compared to that of longitudinally finned pipes. На основе методики И.Л. Перлина, основанной на балансе активных и реактивных сил, предложено уравнение для расчета усилия прессования бурильных труб со спиральным оребрением. Поперечное сечение спиральной трубы представлено в виде гладкой трубы с винтовым расположением волокон металла и внешних спиральных ребер. В формулу добавлена составляющая, учитывающая энергию, затрачиваемую на винтовое движение металла. Показано, что усилие прессования, полученное по модернизированной формуле, на 28 % больше, чем для равновеликой по площади гладкой трубы. Выявлено, что увеличение угла подъема спирали ребер приводит к росту усилия по сравнению с таковым для продольно-оребренных труб.
АНАЛИЗ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ РУЛОННОЙ ЗАГОТОВКИ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА, ПОЛУЧЕННОЙ БЕССЛИТКОВОЙ ПРОКАТКОЙ
Get PDFThe paper reviews structural changes after processing the roll billet manufactured of lightweight Al–Mn–Fe–Si aluminum alloys by ingotless rolling. It was also proposed to identify the texture by the generalized pole density index and to set the structural element dimensions depending on the field of coherent X-rays scattering. Correlating the findings with the phases of the material, as well as evaluating the matching of hardening with the cold rolling plastic deformation, the place of annealing between the passes was defined by selection and due to convergence of the generalized pole density value after its determination by X-ray patterns of the roll billet samples and the strip after each pass. При анализе структурных изменений ленты при обработке рулонной заготовки, полученной бесслитковой прокаткой из легких алюминиевых сплавов системы Al–Мn–Fe–Si, предложено идентифицировать текстуры по показателю обобщенной полюсной плотности и установить размеры структурных элементов в зависимости от области когерентного рассеяния рентгеновских лучей. Соотнося полученные данные с фазами материала, а также оценивая согласование упрочнения с пластической деформацией при холодной прокатке, определено место отжига между проходами подбором, за счет сближения значения обобщенной полюсной плотности после его определения с помощью рентгенограммы образцов рулонной заготовки и ленты после каждого прохода.
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ГРАДИЕНТНЫМ НАГРЕВОМ
Get PDFThe study covers extrusion of preheated aluminum-alloy billets at hydraulic presses within the «heating – metal forming» production complex. Billets are preheated in a multi-section induction heater ensuring a predetermined temperature difference along the billet length. To provide the most favorable conditions for isothermal extrusion, a special task of parametric optimization of the forming process was formulated and solved to a maximum accuracy for the die temperature approaching its maximum permissible value specified by process requirements. The billet state as regards its temperature after loading into the press container was considered as a control parameter at the forming stage. The study used a special alternance method designed to optimize distributed parameter systems. This method is based on mathematical models developed for billet temperature fields at the heating and forming stages. Исследован процесс прессования предварительно нагретых заготовок из алюминиевых сплавов на гидравлических прессах технологического комплекса «нагрев – обработка давлением». Стадия нагрева реализуется в многосекционном индукторе, обеспечивающем заданный перепад температуры по длине заготовки. Для создания наиболее благоприятных условий изотермического прессования сформулирована и решена специальная задача параметрической оптимизации процесса прессования на максимум точности приближения температуры в фильере матрицы к ее максимально допустимой согласно технологическим требованиям величине. В качестве управляющего воздействия на стадии прессования рассматривается температурное состояние заготовки после ее загрузки в контейнер пресса. Для решения задачи приме- няется специальный альтернансный метод оптимизации систем с распределенными параметрами, который реализуется на базе разработанных математических моделей температурных полей заготовки на стадиях нагрева и прессования.
ПРОДУКТЫ КЛАССИФИКАЦИИ И ТОНКОГО ГРОХОЧЕНИЯ ЗАМКНУТОГО ЦИКЛА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МЕДНО-ЦИНКОВОЙ РУДЫ
Get PDFThe study covers the possibility to improve the quality of copper-zinc ore prior to its enriching using screens for hydraulic fine screening in closed grinding cycles. The paper presents the results obtained when studying the products of copper-zinc ore separation in the RWS 75 hydrocyclone and in the Kroosh ULS 1,5×0,6 screen. It was found that the use of screens (in contrast to hydrocyclones) for hydraulic fine screening in closed cycles for copper-zinc ore grinding will: 1) reduce the circulating load in closed grinding cycles and the circulation of fine size grades with the oversize product; 2) decrease potential overgrinding of ore minerals; 3) enhance the «quality» of enriched raw materials by increasing the mass fraction of size grades optimal for subsequent flotation, as well as by lowering the content of coarse size grades in the final product of the cycle and reducing the transition of copper into fine size grades. Исследована возможность повышения качества медно-цинковой руды перед обогащением при применении грохотов для тонкого гидравлического грохочения в замкнутых циклах измельчения. Приведены результаты изучения продуктов разделения медно-цинковой руды в гидроциклоне RWS 75 и грохоте Kroosh ULS 1,5×0,6. Установлено, что применение грохотов (по сравнению с гидроциклонами) для тонкого гидравлического грохочения в замкнутых циклах измельчения мед- но-цинковых руд позволит: снизить циркулирующую нагрузку в замкнутых циклах измельчения и циркуляцию тонких классов крупности с надрешетным продуктом; сократить потенциальное переизмельчение рудных минералов; повысить «качество» обогащаемого сырья путем увеличения массовой доли классов крупности, оптимальных для последующего флотационного обогащения, а также за счет уменьшения содержания крупных классов крупности в конечном продукте цикла и снижения перехода меди в тонкие классы крупности.
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПЛАВКИ МЕДЕЭЛЕКТРОЛИТНОГО ШЛАМА
Get PDFThe Outotec’s Chemical Reaction and Equilibrium Software HSC Chemistry software was used to make balance calculations for multicomponent equilibrium compounds in a heterophase gas-liquid-solid system under oxidizing fusion of the decoppered anode slime with sulfur, selenium and tellurium dioxides entering the gas phase, while the compounds of lead, copper, antimony, iron, and aluminum are concentrated in silicate slag. The study findings are as follows: under optimal conditions for the oxidizing fusion of the mixture (100 kg) of the anode slime (O2 » 0,9 kg; SiO2 ³ 6 %; CaO ~ 3 %; t = 1200 °C), lead, antimony and arsenic almost completely pass into silicate slag, while copper and silver (over 91 %) pass into matte. Selenium is distributed between the gas phase (49,8 %), matte (24,1 %), and metal phase (26,1 %); while tellurium is distributed between the fumes (14,4 %), silicate slag (8,4 %), and matte (77,2 %). С помощью программы «Outotec’s Chemical Reaction and Equilibrium Software HSC Chemistry» выполнены балансовые расчеты многокомпонентных составов равновесия в гетерофазной системе газ–жидкость–твердое при окислительной плавке обезмеженного медеэлектролитного шлама, в процессе которой в газовую фазу переходят диоксиды серы, селена и теллура, а в составе силикатного шлака концентрируются соединения свинца, меди, сурьмы, железа и алюминия. В ходе работы установлено следующее. При оптимальных условиях окислительной плавки шихты (100 кг) электролитного шлама (О2 » » 0,9 кг, SiO2 ³ 6 %, СаО » 3 %, t = 1200 °С) свинец, сурьма и мышьяк практически полностью переходят в силикатный шлак, а медь и серебро (свыше 91 %) – в штейн. Селен распределяется между газовой фазой (49,8 %), штейном (24,1 %) и металлической фазой (26,1 %), а теллур – между возгонами (14,4 %), силикатным шлаком (8,4 %) и штейном (77,2 %).
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ РАСКИСЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ЧЕРНОВОЙ МЕДИ УГЛЕРОДОМ
Get PDFVarious stages of copper charcoal deoxidation kinetics were mathematically described with regard to the reduction stage of blister copper fire refining. It was demonstrated that the process rate was controlled by carbon mass transfer in the melt volume with metal oxygen recovery occurring to a 2-stage scheme. In order to intensify copper deoxidation it was considered reasonable to blow-in fine coal directly into the molten metal volume with inert or natural gas.Применительно к восстановительной стадии огневого рафинирования черновой меди выполнено математическое описание различных этапов кинетики раскисления меди древесным углем. Показано, что скорость процесса контролируется массоотдачей углерода в объеме расплава и восстановление кислорода металла осуществляется по 2-стадийной схеме. Для интенсификации раскисления меди признано целесообразным вдувание мелкодисперсного угля непосредственно в объем жидкого металла инертным или природным газом
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ МЕЖДУ ОТЛИВКОЙ ИЗ СПЛАВА АК7ч (A356) И ФОРМОЙ ИЗ ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩЕЙ СМЕСИ
Get PDFDetermined the iHTC (interface Heat Transfer Coefficient) between AK7ch (A356) aluminum alloy casting and no-bake mold. The heat transfer coefficient is determined by minimizing the error function values, representing the difference between the experimental and calculated temperature in the mold values during pouring, solidification and cooling. Determined the values of the heat transfer coefficient above the liquidus temperature of the alloy hL = 900 W/(m2·K) and below the solidus temperature hS = 600 W/(m2·K).Changing of the heat transfer coefficient within hL = 900÷1200 W/(m2·K) and hS = 500÷900 W/(m2·K) has no sufficient effect on the error value, and it remains within ~22 °C. It was shown the usability of the simplified approach using constant heat transfer coefficient h = 500 W/(m2·K), whereas error value is 23,8 °C. Changing of iHTC as function of height of the cylindrical ingot was experimentally confirmed. This owes to the different values of metallostatic pressure applied to the solid skin of the solidifying casting, leads to closer contact of the metal and mold in the bottom of the casting.Коэффициент теплопередачи h определяли между цилиндрической отливкой из алюминиевого сплава АК7ч (А356) и формой из холоднотвердеющей смеси на фурановом связующем путем минимизации значения функции ошибок, отражающей разницу между экспериментальными и расчетными значениями температур в форме при заливке, затвердевании и охлаждении. Выше температуры ликвидуса сплава (617 °С) найденное значение коэффициента теплопередачи равно hL = 900 Вт/(м2·К). Ниже температуры солидуса сплава (556 °С) коэффициент hS = 600 Вт/(м2·К). Изменение величины коэффициента теплопередачи в интервалах hL = 900÷1200 Вт/(м2·К) (выше температуры ликвидуса сплава) и hS = 500÷900 Вт/(м2·К) (ниже температуры солидуса) практически не влияет на величину функции ошибок, которая остается в пределах ~22 °С. Показано, что допустимо использование упрощенного подхода, когда задается постоянная величина h = 500 Вт/(м2·К), что приводит к ошибке 23,8 °С. Экспериментально, на примере цилиндрической отливки, подтверждено изменение коэффициента теплопередачи по высоте отливки, связанное с различной величиной металлостатического давления, действующего на возникающую твердую корку отливки во время ее затвердевания, что обусловливает более плотный контакт металла и формы в нижней части отливки
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПЕЧИ-КОВША ПРИ ПУЗЫРЬКОВОЙ ПРОДУВКЕ РАСПЛАВА ГАЗОМ. СООБЩЕНИЕ IV
Get PDFA significant effect on heat transfer during copper fire refining in a ladle furnace is caused not only by forming and motion of gas bubbles in a melt, but also by the volume content of gas bubbles. The presented mathematical model analyzes the effect of melt gas fullness during blowing and gas temperature under the cover on an average temperature of the melt being refined.Значительное влияние на теплообмен при проведении огневого рафинирования меди в печи-ковше оказывают не только формирование и движение газовых пузырей в расплаве, но и объемное содержание в нем газа в виде пузырей. В представленной математической модели рассмотрено влияние газонаполненности расплава при продувке и температуры газов под крышкой на среднюю температуру рафинируемого расплава