Металлургия чёрных, цветных и редких металлов. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Особенности твердофазного восстановления компонентов марганцевых руд разного генезиса
Статья научная
Приведены результаты твердофазного восстановления компонентов марганцевых руд разного генезиса, отличающихся содержанием оксидов марганца, железа и фосфора. В качестве образцов использованы природная богатая оксидом марганца мономинеральная руда из Бразилии, железомарганцевый концентрат Жайремского ГОК (Казахстан) с высоким содержанием железа и железомарганцевая руда Селезеньского месторождения (Россия) с относительно высоким содержанием железа и фосфора. Приведены результаты исследования фазового состава исходных руд и распределения основных элементов в рудных материалах. Исследовано влияние температуры, продолжительности выдержки и вида восстановителя на процесс твердофазного восстановления элементов. Эксперименты проведены в лабораторной печи Таммана при температуре 900 и 1000 °С и выдержке в течение 90, 180 и 300 мин. Установлена возможность селективного восстановления железа из комплексных марганцевых руд до металлического состояния не только твердым углеродом, но и моноксидом углерода. При температуре 900 °С в атмосфере СО можно селективно восстановить железо без восстановления P и Mn. С повышением температуры до 1000 °С и продолжительности выдержки в атмосфере СО вместе с железом восстанавливается фосфор. В случае восстановления твердым углеродом при этих условия в металлическую часть переходят железо, фосфор и марганец. Увеличение продолжительности выдержки при температуре 1000 °С сопровождается повышением в металлической фазе концентрации марганца. Во всех экспериментах с появлением новой металлической фазы выделяется и новая оксидная фаза, состоящая из оксидов невосстанавливаемых в условиях эксперимента металлов (магния, алюминия, кремния и марганца).
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты компьютерного моделирования процесса перемешивания электролитического раствора в разработанной портативной установке для получения медной фольги, предназначенной для исследовательских целей. Перемешивание электролитического раствора при получении медной фольги путем электролиза необходимо для поддержания постоянной концентрации ионов меди у поверхности барабана, погруженной в электролит. Это один из контролируемых параметров, влияющих на толщину и качество получаемой полосы, а именно, за счет перемешивания электролитического раствора и поддержания тем самым постоянного состава электролита в зазоре между катодом и анодом частицы меди оседают на поверхность барабана более равномерно, вследствие чего фольга получается с более однородной структурой и одинаковой толщиной по всей длине барабана-катода. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить потери при формировании конечной ширины готовой полосы. В рамках работы было проведено исследование влияния конструктивных элементов емкости для электролита портативной установки для получения электролитической фольги на перемешивание электролитическим раствором. Для оценки зависимости перемешивания электролитического раствора от количества и расположения впускных и сливных отверстий в ванне электролизера моделирование процесса перемешивания электролита проводилось в интегрированном пакете SolidWorks Flow Simulation. Для этого было подготовлено несколько конфигураций ванны для электролита, отличающихся количеством и расположением входных и сливных отверстий. В результате проведенного исследования был сделан вывод о том, зависит ли процесс перемешивания электролита в ванне электролизера от ее конфигурации.
Бесплатно
Статья научная
Руды Бакальского рудного поля относятся к труднообогатимым, ввиду того что соединения железа и магния как в составе основного минерала до обжига - сидероплезита, так и в продукте его обжига по существующему способу подготовки образуют общую кристаллическую решётку. Несмотря на то, что было предложено и опробовано в полупромышленных масштабах множество схем подготовки бакальских сидеритов к металлургическому производству методами пиро- и гидрометаллургии, ни одна из них не была реализована в промышленных масштабах. В работе показано, что термообработка высокомагнезиальных сидеритов в так называемых условиях «мягкого» обжига делает возможным селективное извлечение оксида магния раствором углекислого газа в воде. Установлено, что эффективная энергия активации процесса выщелачивания составляет примерно 45 кДж/моль, что соответствует протеканию процесса в кинетической области. Предложена схема подготовки высокомагнезиальных сидеритов к металлургическому производству методами пиро- и гидрометаллургии, реализация которой позволяет получать железорудный концентрат магнезиальный, содержащий более 58 % общего железа при содержании оксида магния 5-8 %. Сопутствующим продуктом при реализации данной схемы является высокоактивная магнезия, доля оксида магния в составе которой составляет не менее 98 %. Увеличение общего железа не менее чем на 8 % при снижении содержания оксида магния более чем в 2 раза по сравнению с его уровнем в концентрате, получаемом по применяемому ныне способу, позволяет существенно расширить масштабы его применения. Реализация разработанной схемы подготовки высокомагнезиальных сидеритов к металлургическому производству методами пиро- и гидрометаллургии предусматривает комплексное извлечение попутных элементов, что обеспечивает ее экономическую обоснованность.
Бесплатно
Разработка дозатора для подачи мелкодисперсных частиц
Статья научная
В качестве упрочняющих частиц расплав могут выступать оксиды, карбиды, нитриды. Важнейшим достоинством такого рода частиц является их большое количество, приходящееся на единицу объема, что в значительной степени определяет эффективность измельчения кристаллической структуры материалов. Интенсивное развитие методов получения мелкодисперсных частиц сопровождается значительным снижением себестоимости их производства. Это обстоятельство лежит в основе повышения экономической эффективности процесса упрочнения материалов с использованием мелкодисперсных частиц. Для ряда задач, связанных с обеспечением высоких показателей конструктивной прочности изделий ответственного назначения, обсуждаемая технология введения является экономически оправданной уже в сегодняшних условиях. Таким образом, проблема упрочнения материалов при реализации процессов литья является актуальной, имеющей как научное, так и прикладное значение. Несмотря на важность ввода частиц в расплав, существующие дозирующие устройства на рынке представлены преимущественно иностранными фирмами, такими как ALL-FILL Incorporated и LAMBDA. Их продукция имеет высокую цену и сложна в эксплуатации. Так как порошковая металлургия в настоящее время активно развивается, потребность в порошковых дозаторах возрастает, в связи с этим возникает потребность в дозаторе, обладающем низкой ценой и легкостью эксплуатации при сохранении точности дозировки. В данной статье представлена разработка и реализация системы подачи мелкодисперсных частиц в расплав.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены особенности технологического процесса производства алюминиевых сплавов различных марок в электрических миксерах сопротивления в литейном отделении промышленного предприятия. Процесс получения алюминиевых сплавов с заданным химическим составом является сложным физико-химическим процессом, который включает последовательное смешивание алюминия-сырца, полученного методом электролиза, и его взаимодействие с различными лигатурами и флюсами. На этой стадии происходит формирование необходимого химического состава и качества алюминиевых сплавов посредством рафинирования и дегазации расплава. Этот этап производства связан с наличием избыточного количества корректирующих воздействий из-за многозадачности и многофакторности металлургического процесса, что приводит к увеличению времени приготовления расплава, снижению производительности электрического миксера сопротивления и повышению затрат на единицу готовой продукции. Совершенствование технологического процесса формирования алюминиевых сплавов связано с затратностью проведения экспериментальных исследований. В связи с этим важное значение приобретает математическое моделирование с применением программно-инструментальных систем, обеспечивающее высокое качество алюминиевых сплавов в результате прогнозирования конечных параметров химического состава. Поэтому в рамках интенсивной цифровой трансформации металлургической отрасли актуальна разработка и промышленное применение программных средств, позволяющих оптимизировать технологический процесс получения алюминиевых сплавов, снизив энергетические и материальные затраты, а также повысить производительность миксеров литейных отделений.
Бесплатно
Состояние хромовой промышленности России
Статья научная
Проанализировано состояние сырьевой базы и производство сплавов хрома в РФ. Отмечено, что прирост запасов хромовых руд в последнее десятилетие является недостаточным, а основные запасы располагаются в трудных для освоения регионах. В связи с низким качеством руд разрабатываемых месторождений актуальными становятся производство чардж-хрома, изменение стандартов в сторону снижения содержания хрома в феррохроме, использование печей постоянного тока для переработки бедных руд, хвостов обогащения и техногенных отходов. В отличие от производства других ферросплавов, где прослеживается тенденция к созданию небольших специализированных производств, в производстве феррохрома явно выражены укрупнение и создание холдингов, включающих не только рудодобывающие и перерабатывающие предприятия, но и подготовительные производства в виде аглофабрик, а также добычу и подготовку нерудных материалов - известняка и кварцита.
Бесплатно
Структура и свойства жидкого железа
Статья научная
Изучены модели строения жидкого железа. Предположено, что структура расплава формируется зоной кластеров и межкластерным пространством, которые представляют собой по форме щели шириной не более 0,1 нм. По свойствам щели - это элементы физического пространства - вакуума, подобно вакансиям в твердых металлах. При повышении температуры жидкого железа уменьшаются радиусы кластеров, а их количество возрастает, площадь единичного межкластерного разрыва уменьшается, а суммарная площадь и объем межкластерного пространства возрастают. При нагреве расплава может происходить деление межкластерных разрывов, а при охлаждении - объединение вплоть до образования пористости. Кластеры активны, вся их открытая поверхность покрыта активированными атомами, то есть имеющими хотя бы одну свободную связь, возникающую в процессе образования щели. С ростом температуры количество активированных атомов увеличивается. Совершая тепловые колебания, кластеры через активированные атомы постоянно взаимодействуют друг с другом, образуя сообщество кластеров во всем объеме жидкости. Величина и количество кластеров, а также характеристики межкластерного пространства адекватно отражают изменение кинематической и динамической вязкости, плотности и поверхностного натяжения от температуры. Наблюдаемый экспериментально рост электросопротивления жидкого железа при повышении температуры, по-видимому, не связан с изменениями структуры расплава на атомном уровне, а определяется уменьшением количества электронов проводимости. Последнее объясняется увеличением числа электронов, участвующих в укреплении межатомных связей и обеспечении устойчивости кластеров при их измельчении с ростом температуры. Использование различных существующих моделей строения металлических жидкостей позволяет расширить возможности обсуждения представлений о структуре и свойствах изучаемого объекта и раскрытия существенных его особенностей.
Бесплатно
Статья научная
На основе развиваемой авторами электронной теории восстановления предложены технологические схемы и набор оборудования для безотходной технологии переработки комплексных железосодержащих руд и техногенных отходов. Восстановление представляется как физический процесс обмена электронами между восстановителем и катионами металлов в оксидах. Выделение металлической фазы происходит с достаточно большой скоростью даже внутри кусков руды в окружении ионов кислорода без непосредственного контакта металла с восстановителем и без плавления руды и металла. В результате твердофазного восстановления при относительно низкой температуре и использовании в качестве восстановителя обычного энергетического угля получается металлооксидный композит, содержащий практически чистое первородное железо и неразбавленный шлакообразующими добавками концентрат оксидов невосстановленных металлов. Использованием предложенных вариантов технологии решается вопрос не только получения железа из комплексных руд, но и их безотходной переработки с извлечением всех ценных компонентов. Оксидная фаза в металлооксидном композите, получаемом при восстановлении железа из сидеритовой и ильменитовой руд, представлена в основном тугоплавкими оксидами магния или титана. Переработка техногенных отходов на микрометаллургических заводах по предлагаемой схеме позволяет полностью утилизировать шлаки и шламы с получением востребованных продуктов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются сплавы системы «свинец - сурьма», которые характеризуются простой эвтектикой и небольшой взаимной растворимостью компонентов (максимальная 3,5 мас. % Sb) и отличаются высокой механической прочностью, литейными свойствами. Эти сплавы широко применяются в аккумуляторной промышленности для изготовления решеток и в отдельных случаях для отливки анодов для электролиза сернокислых растворов цинка, кадмия и марганца. Сплав ССу3 отличается высокой механической прочностью, литейными свойствами и используется в типографии, для производства подшипников, а также для пайки различных металлов. Сплавы свинца типа Ссу3 используются в кабельной промышленности, где им предохраняют от коррозии телеграфные и электрические провода при подземной или подводной прокладке. Теплоёмкость является важнейшей характеристикой веществ, и по её изменению от температуры можно определить тип фазового превращения, температуру Дебая, энергию образования вакансий, коэффициент электронной теплоёмкости и др. свойства. В работе представлены результаты экспериментального определения теплоемкости сплава ССу3 с кальцием и расчет температурной зависимости изменений термодинамических функций сплавов. Исследования температурной зависимости теплоемкости сплава ССу3 с кальцием проводились в режиме «охлаждения» с применением компьютерной техники и программы Sigma Plot. Установлены полиномы температурной зависимости теплоемкости и изменение термодинамических функций (энтальпия, энтропия и энергии Гиббса) сплава ССу3 с кальцием и эталона (Cu), которые с коэффициентом корреляции Rкорр = 0,999 описывают эти изменения. Показано, что с ростом содержания кальция теплоёмкость исходного сплава уменьшается, а с ростом температуры - увеличивается. Энтальпия и энтропия сплава ССу3 и сплавов с кальцием с ростом температуры увеличиваются, а значения энергии Гиббса уменьшаются.
Бесплатно
Термодинамический анализ распределения серы при ЭШП стали 12Х1МФ под доменным шлаком
Статья научная
С помощью программного комплекса Terra выполнен термодинамический анализ поведения серы при ЭШП стали 12Х1МФ. В качестве компонента флюса использован доменный шлак, содержащий 40…45 % SiO2; 40…42 % CaO; 10…12 % Al2O3; 8…9 % MgO и 1,5…2 % серы в виде CaS. Показано, что при отсутствии CaS во флюсе в процессе ЭШП происходит десульфурация металла, причем по мере наплавления слитка степень десульфурации уменьшается. Однако переплав под флюсами, содержащими от 1 до 5 % СаS, приводит к переходу серы из шлака в металл, при этом повышается содержание кремния (на 0,1…0,2 %) и алюминия (на 0,001…0,002 %) в металле, а в шлаке снижается количество CaS и увеличивается - CaO. Установлено, что в результате перехода серы флюса в наплавленный металл, распределение её по высоте слитка неоднородно. Содержание серы в нижней части слитка выше, чем в верхней части. В связи с этим, перед использованием доменного шлака в качестве компонента флюса ЭШП требуется подвергнуть его предварительной десульфурации.
Бесплатно
Статья научная
Прогнозные ресурсы Суроямского месторождения по категории Р1 превышают 2,2 млрд т титаномагнетитовых руд. Это аналог Качканарского месторождения в Свердловской области. Основным элементом является железо, содержание которого составляет 16,5 %, попутно можно извлекать титан, ванадий и фосфор. Переработку концентратов планируется производить по технологии ITmk3. В данной работе с помощью программного комплекса Terra проведен термодинамический анализ, позволяющий оценить влияние температуры на параметры процессов, протекающих в системе «металл - шлак - газ». Проведена оценка влияния температуры на состав металла. Установлено, что при температуре 500…800 °С металлическая фаза состоит из железа, марганца, серы и углерода. При увеличении температуры (выше 800 °С) из шихты в металл восстанавливаются ванадий, фосфор, титан и кремний. Содержание ванадия достигает максимума при температуре 1100 °С, фосфора - 1250 °С, а содержание титана и кремния растет с повышением температуры. Показано влияние температуры на состав шлаковой фазы. Установлено, что в интервале температуры 500…1100 °С содержание FeO уменьшается с 65 до 0 %. Это приводит к увеличению относительной доли других оксидов (SiO2, Al2O3, CaO, MgO и др.). Доля P2O5 достигает максимума при температуре 1000 °С, TiO2 - 1250 °С, SiO2 - 1350 °С. Определены коэффициенты извлечения элементов из шихты в металл. Установлено, что с повышением температуры коэффициент извлечения железа, марганца, ванадия, фосфора, титана и кремния увеличиваются, а серы - уменьшается. В интервале температуры 1350…1400 °С коэффициент извлечения железа, марганца, ванадия, фосфора 1, титана 0,4…0,6, кремния 0,02…0,07 и серы 0,75…0,79.
Бесплатно
Технико-экономические показатели и энерготехнологический критерий работы ферросплавной электропечи
Статья научная
С повышением мощности ферросплавных печей наблюдается такое негативное явление, как увеличивающийся разрыв между активной мощностью в ванне электропечи и установленной мощностью трансформатора, что не позволяет достичь высоких технико-экономических показателей, ограничивает производительность печей и их эффективность. Для оценки работы ферросплавных агрегатов (как мощных потребителей электроэнергии) использовали комплексный параметр - энерготехнологический критерий ферросплавной электропечи. Целью данной работы было выявление взаимосвязей между энерготехнологическим критерием работы ферросплавной электропечи и технико-экономическими показателями, такими как удельный расход электроэнергии, цеховая себестоимость сплава и производительность электропечи для выплавки ферросилиция и углеродистого феррохрома. Показано, что для печей средней мощности хороший уровень работы при выплавке 75 % ферросилиция соответствует диапазону энерготехнологического критерия от 0,300 до 0,314, при котором удельный расход электроэнергии составляет от 9,0 до 8,6 МВт∙ч/т сплава. Соответственно, для углеродистого феррохрома диапазон энерготехнологического критерия составляет от 0,304 до 0,326, при котором удельный расход электроэнергии находится в области от 3,6 до 3,4 МВт∙ч/т сплава. На основании полученных зависимостей выявлено, что увеличение значений энерготехнологического критерия соответствует снижению удельного расхода электроэнергии и цеховой себестоимости 1 т получаемого ферросплава, а также повышению удельной производительности печи (т/сут) на 1 МВ∙А мощности трансформатора как для бесшлаковых, так и для шлаковых процессов выплавки в электропечах.
Бесплатно
Технологические аспекты производства бессвинцовистых экологически чистых легкообрабатываемых сталей
Статья научная
Произведена оценка возможности получения коррозионностойкой стали АВЦ14Х17Н2, легированной висмутом и кальцием, для обработки резанием на автоматических станках в условиях массового производства. Оценку качества стали производили по химическому составу (рентгеноспектральный анализ), макроструктуре, качеству поверхности слитков и заготовок, механическим свойствам, склонности стали к межкристаллитной коррозии после сенсибилизирующего отжига при 700 °C, производили оценку обрабатываемости стали резанием, определяли характер и фору металлических включений. При изучении качества стали установлено следующее: распределение висмута по высоте и ширине слитка и длине прутков равномерное; висмут в стали находится в виде металлических включений; присутствие висмута в стали не оказывает существенного влияния на структуру мартенситно-ферритной стали; механические свойства коррозионностойкой стали, легированной висмутом и кальцием, находятся на уровне металла, не легированного легкоплавкими элементами; висмут не влияет на склонность стали к межкристаллитной коррозии. Уровень обрабатываемости стали, легированной висмутом и кальцием, оказался выше, чем стали без легкоплавких элементов: количество обрабатываемых деталей в пересчете на 0,1 мм износа инструмента по задней поверхности выросло на 13 %, шероховатость обработанной поверхности снизилась с 2,5 до 1,6 Ra. Стружка стали с висмутом и кальцием имеет форму короткой легко ломающейся спирали и занимает в несколько раз меньший объем.
Бесплатно
Статья научная
В 2023 г. компания ООО «Удоканская медь» завершила строительство первой очереди горно-металлургического комбината (ГМК) и намерена возвести вторую очередь с планируемой ежегодной производительностью до 40 млн т переработанной руды и 400 тыс. т катодной меди. В условиях сложной экономической и геополитической ситуации перед предприятием стоит задача возведения второй очереди ГМК с высокой долей использования отечественных технологий и оборудования. В данной статье описана возможность получения меди из руды Удоканского месторождения с использованием роллер-прессов взамен мельниц полусамоизмельчения, используемых на первой очереди ГМК, а также атмосферного выщелачивания меди с последующими экстракцией/реэкстракцией и электролизом. Описана возможность получения серебра из кека выщелачивания путем цианирования с последующей сорбцией/адсорбцией. В конечном итоге предприятие получит возможность выпускать сульфидный концентрат, катодную медь, удовлетворяющую по химическому составу требованиям Лондонской биржи (LME), и серебро. Данное производство возможно осуществить с использованием до 85 % отечественного оборудования в рудоподготовительном и флотационном цехах и до 80 % - в гидрометаллургическом цехе. Предложены флотореагенты отечественного производства, способные полноценно заменить зарубежные аналоги. Представленные технологии позволят повысить извлечение меди из руды на 1,2-1,5 %. Также были предложены варианты переработки хвостов обогащения и возможность рециркуляции основных ресурсов (вода, кислоты). Рассмотрен вариант создания временного хвостохранилища и возможность частичного использования отходов путём доставки железнодорожным транспортом на предприятия, которые специализируются на производстве строительных материалов.
Бесплатно
Химико-термическая обработка отвальных никелевых шлаков с целью извлечения никеля и железа
Статья научная
Оценивается возможность и эффективность применения метода химико-термической обработки (ХТО) отвальных никелевых шлаков хлорсодержащими реагентами с осаждением никеля на железной подложке в шихте. Магнитная сепарация обработанных шлаков извлекает металлические образования после ХТО в концентрат, переплавка которого позволяет получить ферроникель. Немагнитный концентрат и шлак от переплава магнитного концентрата может быть использован в цементной промышленности и в строительстве в качестве щебня или наполнителя бетонов.
Бесплатно
Черная металлургия России в динамике (1970-2018 гг.)
Статья научная
Черная металлургия является одной из наиболее значимых отраслей России. Она включает в себя добычу железной руды, углей, шлакообразователей, производство чугуна, стали, лигатур, проката и др. Объемы производства товарной железной руды, чугуна, стали можно принять как интегрирующие показатели отрасли, в совокупности характеризующие ее состояние. За рассмотренный период времени отрасль претерпела ряд крупномасштабных изменений как внутри страны - изменились формы собственности, география и технологии, - так и в мире. В статье проводится анализ развития металлургической отрасли в контексте общемировых тенденций и с учетом как экономических, так и политических факторов. В качестве источников информации выступают отчеты Международной металлургической ассоциации (World Steel Association), доклады Министерства природных ресурсов и экологии РФ, Росстата и др.
Бесплатно
Экологически чистое производство как элемент устойчивого развития металлургических предприятий
Статья научная
Металлургический промышленный комплекс создаёт большую нагрузку на экологический баланс биосферы. Вопросы, связанные с охраной окружающей среды и экономным использованием ресурсов, рассматриваются совместно со второй половины двадцатого века. Мировая концепция охраны природы и ресурсосбережения представляет собой общемировой процесс, базис которого определяется достижениями в кибернетике (анализ сложных систем), экологии (системный подход к биосферным процессам) и технике (научно-техническая революция). Общепринятую схему этого процесса обычно представляют в виде цепочки: контроль - предотвращение - управление. С позиций защиты окружающей среды металлургическая отрасль является одной из самых проблемных. Фискальный подход за нарушения законодательства в сфере охраны окружающей среды является недостаточным. Организация глобального рециклинга и управления движением природных, вторичных и техногенных ресурсов, в том числе и металлов, должна стать основным фактором развития мировой индустрии. В статье представлен пример расчета платежей за вредные выбросы и сбросы в окружающую среду металлургическим предприятием. Также приведен расчет экономической выгоды от применения безотходного оборудования и переработки некоторых загрязняющих веществ этими очистными сооружениями. В статье показано, что установка очистных сооружений приносит не только пользу для окружающей среды, но и создаёт экономическую выгоду для металлургических предприятий. Внедрение на промышленных предприятиях малоотходных и безотходных технологий будет решать две задачи - сохранение и восстановление окружающей среды, а также способствовать устойчивому развитию предприятия.
Бесплатно
Электронный механизм восстановительных процессов в доменных и ферросплавных печах
Статья научная
Существующие варианты теории твёрдофазного восстановления железа базируются на атомно-молекулярных представлениях и рассматривают восстановление как обмен между молекулами оксидов и восстановителем атомами кислорода. Но в твёрдых оксидах и металлах нет ни атомов, ни молекул, есть только ионы и связывающие их электроны. Окислительно-восстановительные реакции - это процесс обмена не атомами, а электронами. Поэтому с позиций атомно-молекулярных представлений невозможно создать непротиворечивую теорию процессов, протекающих на другом - электронном уровне. Развиваемая авторами электронная теория восстановления описывает электро- и массоперенос в газовой и конденсированных фазах, обмен электронами между восстановителем и оксидом, перераспределение электронов между катионами и анионами в решётке оксида и превращение кристаллической решётки оксида в решётку металла, а также влияние на эти процессы давления и температуры. Согласно теории непосредственным результатом извлечения одного аниона кислорода из кристаллической решётки на поверхности оксида является образование анионной вакансии и двух связанных с ней свободных электронов. В комплексных и бедных рудах вакансии и электроны рассеиваются в объёме оксида, накапливаются и сливаются у катионов, уровень Ферми которых ниже химического потенциала электронов в вакансиях. Известные из экспериментов и практики получения чугуна и ферросплавов результаты объяснены участием в окислительно-восстановительных реакциях в слое твёрдых реагентов заряженных частиц низкотемпературной плазмы. Плазма образуется вследствие термоэлектронной эмиссии с поверхности восстановителя и термической ионизации газов. Показано, что карботермическое восстановление активных металлов, а также железа из прочных комплексных оксидов происходит только твёрдым углеродом. При этом через плазму осуществляется встречный перенос углерода на поверхность оксида и оксида на поверхность углерода, в результате которого на поверхности каждого из них образуются оболочки карбидов. Образование карбидов отравляет поверхность, тормозит и останавливает восстановление. Оплавление и стекание материала оболочек переводит восстановление в кинетический режим и обеспечивает его эффективное протекание.
Бесплатно
Статья научная
Мировое производство и потребление цинка постепенно приводит к увеличению его рециклинга. Железистые и медистые пыли от переработки оцинкованного и латунного лома являются одним из основных источников вторичного цинка. Применение технологии вельцевания позволяет вовлекать указанные источники в производство металлического цинка. Вельц-окись является продуктом вельцевания цинксодержащей шихты. Для использования вельц-окиси в технологии производства цинка необходимо выполнить предварительное удаление хлоридов. Нагрев и прокаливание цинксодержащих продуктов электромагнитным полем сверхвысокой частоты является перспективным методом для использования в металлургии. В лабораторных условиях исследовано влияние технологических параметров прокаливания в электромагнитном поле сверхвысокой частоты на эффективность удаления хлорид-иона из цинксодержащего продукта. Исследования проводились с применением метода математического планирования экспериментов. Для проведения исследований использовалась лабораторная микроволновая печь с аспирацией для улавливания образующих возгонов и специальной теплоизоляцией. Подтверждена возможность прокаливания цинксодержащих продуктов при воздействии электромагнитного поля сверхвысокой частоты. В ходе исследований были выявлены зависимости исходной массы образца, мощности излучения электромагнитного поля СВЧ и длительности прокаливания на эффективность удаления хлорид-иона из цинксодержащего продукта. Для наглядного отображения результаты проведенных исследований представлены в виде графиков и таблиц зависимости изменений мощности, длительности прокаливания и исходной массы на эффективность удаления хлорид-иона из цинксодержащего продукта. При мощности микроволной печи 1400 Вт, длительности процесса прокаливания 600 с и исходной массе образца 20 г показана возможность удаления хлоридов из цинксодержащего продукта до их остаточного содержания 0,05 мас. %.
Бесплатно
