Металлургия чёрных, цветных и редких металлов. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
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
Статья научная
В статье исследуется метод электрошлакового переплава (ЭШП) по одноэлектродной схеме с прошивающим дорном для производства полых заготовок. Основная проблема данной технологии – зарастание головки дорна каплями электродного металла, нарушающее формирование отверстия заданной геометрии. Для её решения предложено вращение расходуемого электрода вокруг собственной оси, обеспечивающее перераспределение потока жидкого металла за счёт центробежных сил. Экспериментальная часть выполнена методом физического моделирования с использованием сплава Вуда (имитация металла) и глицерина (шлаковая ванна), что обеспечило соответствие критериев подобия реальному процессу. Установлено, что при скорости вращения 290–340 об/мин центробежные силы переводят течение металла в радиальное направление, трансформируя оплавляемую поверхность электрода из конической в плоскую. Это исключает контакт капель с дорном, направляя металл в зону между дорном и кристаллизатором. Одновременно наблюдается инверсия шлаковых потоков (с нисходящих на восходящие) и смещение электронного потока подэлектродной зоны, снижающее тепловую нагрузку на дорн. Эксперимент подтвердил аналитическую зависимость для расчёта оптимальной скорости вращения, учитывающую геометрию системы. Показано, что вращение уменьшает массу капель более чем в два раза при умеренных скоростях, однако чрезмерное увеличение оборотов (500 об/мин) ведёт к формированию вогнутой поверхности электрода и росту объёма капель. Результаты доказывают возможность управления тепловым центром шлаковой ванны, что делает одноэлектродную схему ЭШП конкурентоспособной с многоэлектродными аналогами. Технология позволяет снизить затраты на производство электродов, сохраняя качество заготовок, и открывает перспективы для промышленного внедрения.
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
