Исследование шлака циклонной плавки для выбора направления его дальнейшего использования

И. Н. Танутров, М. Н. Свиридова, С. О. Потапов

АННОТАЦИЯ

На металлургическом предприятии Дальнего Востока (район поселка Новошахтинский Приморского края) в процессе переработки германийсодержащего сырья Павловского буроугольного месторождения образуются отходы производственного процесса – гранулированный шлак, отправляемый на складирование. В целях утилизации данного техногенного образования необходимо предложить энергоресурсоэффективный безопасный для окружающей среды способ переработки отходов металлургического предприятия с соблюдением экологических норм. В соответствии с современными требованиями необходимо решить вопрос с утилизацией шлака циклонной плавки до начала эксплуатации объекта. В проектной документации рекомендовано использование шлака циклонной плавки в строительстве или производстве строительных материалов. Для определения направления утилизации шлака циклонной плавки необходимы сведения о химическом, гранулометрическом составах шлака, а также свойствах материала при взаимодействии с водой. Методом восстановительно-сульфидирующей циклонной плавки с добавками флюса и сульфидизатора проведено экспериментальное получение в лабораторных условиях гранулированного шлака, сходного по свойствам к шлаку циклонной плавки, получаемого на предприятии. Получены образцы шлака для дальнейшего изучения. С использованием современных методов и подходов, примененных в ходе выполнения работы, определены составы и свойства шлаков и добавок, химический анализ шлака на макрокомпоненты, рентгенофазовый анализ, необходимые для экологической оценки. Физико-химические и органолептические показатели шлака определены в соответствии с существующими стандартами. Так, максимальный размер частиц шлака, не более 10 мм, содержание в материале частиц размером более 5 мм, не более, 9.70%, что соответствует ГОСТ 5578E94. Определены также плотность и влажность шлака. Найдено, что при взаимодействии с водой образующийся раствор характеризуется слабой щелочной реакцией, не препятствующей использованию материала в промышленном процессе. Показано, что полученный шлак пригоден для последующей его утилизации.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

расплавленный шлак, водная грануляция, германийсодержащее сырье, переработка, циклонная плавка, свойства.

DOI: 10.1134/S023501061902004X

Влияние погодных условий на показатели работы алюминиевых электролизеров казахстанского электролизного завода

В. А. Лебедев, Ж. Ж. Камзин

АННОТАЦИЯ

По среднемесячным данным ОА “КЭЗ” с января 2010 г. по март 2011 г. для двух серий электролиза, работающих на заводе, выполнен регрессионный анализ зависимостей среднего напряжения, выхода по току, удельного расхода электроэнергии от давления паров воды в атмосферном воздухе в районе завода (PН2О). Увеличение PН2О на 10 мм рт. ст. практически не оказывает влияния на величину рабочего напряжения, повышает выход по току на 0.48–0.63%, снижает удельный расход электроэнергии на 73–78 кВт • ч/т. Наблюдаемые закономерности объяснены уменьшением содержания фтора в поступающем в к.г.р. фторированном глиноземе, за счет удаления из него совместно с парами воды фтористого водорода, образующегося при гидролизе AlF3, Na3AlF6 и десорбции при нахождении фторированного глинозема в зоне действия пробойников АПГ.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

фторированный глинозем, содержание фтора, давление паров воды, среднее напряжение, выход по току, удельный расход электроэнергии, регрессионный анализ.

DOI: 10.1134/S0235010619020026

Исследование влияния фазового состава и структуры на микротвердость литых сплавов системы Cu–Ce–La

О. В. Самойлова, Е. А. Трофимов

АННОТАЦИЯ

Система Cu–Ce–La представляет интерес как для производства бронз с добавлением редкоземельных металлов, так и для производства аморфных сплавов. В ходе настоящей работы было проведено исследование фазового состава, структуры и микротвердости 13 литых образцов сплавов системы Cu–Ce–La, относящихся к медному углу фазовой диаграммы данной системы. Экспериментальные образцы были исследованы методами оптической микроскопии, растровой электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа, методом атомно-эмиссионного анализа с индуктивно связанной плазмой, методами рентгенофазового и термического анализов. Также на образцах была измерена микротвердость по Виккерсу HV. В структуре образцов по границам зерен твердого раствора на основе меди обнаружено наличие эвтектики, в состав которой, по данным микрорентгеноспектрального анализа, входят медь, лантан и церий. Данные рентгенофазового анализа указывают на наличие в образцах помимо твердого раствора на основе меди также соединений Cu6Ce и Cu6La. Определена объемная доля эвтектической составляющей в структуре образцов (которая равна доли площади, занимаемой эвтектикой на площади шлифов образцов). С увеличением концентраций церия и лантана в составе образцов доля эвтектической составляющей также увеличивается. Данные термического анализа указывают на наличие помимо двойных эвтектик также тройного эвтектического равновесия. Показано наличие сильной корреляционной зависимости между долей эвтектической составляющей в структуре и микротвердостью экспериментальных образцов. С увеличением доли эвтектики в структуре образцов показатель микротвердости HV также увеличивается. Полученные результаты могут представлять интерес для практикующих материаловедов при анализе влияния добавок редкоземельных металлов на фазовый состав, структуру и механические характеристики медных сплавов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

система Cu–Ce–La, фазовый состав сплавов, структура, микротвердость медных сплавов.

DOI: 10.1134/S0235010619020038

Высокотемпературные калориметрические исследования CaO–MgO–Al2O3–SiO2 шлаков

A. Корытцева, A. Навротски

АННОТАЦИЯ

Методом дроп-калориметрии измерены энтальпии растворения шлакообразующих оксидов в шлаке CaO–SiO2–Al2O3–MgO при 1450 C. Энтальпии растворения становятся более экзотермичными в порядке Fe2O3, MgO, Al2O3, CaO, SiO2, что отражает относительно оснóвный характер этого шлака с низким содержанием кремнезема. Наблюдаемые тенденции согласуются с имеющимися других расплавов, при этом наблюдаемые различия в величинах отражают различия в кислотно-щелочном характере расплавов. Полученные результаты дают достоверные данные для будущего моделирования теплового баланса как сталеплавильных печей, так и разнообразных процессов в геологических и керамических системах.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

калориметрия, шлак, энтальпия, оксид железа, оксид алюминия, оксид кремния.

DOI: 10.1134/S0235010619010092

Мезоскопическая модель конденсации металлического пара

А. Е. Коренченко, А. Г. Воронцов, Б. Р. Гельчинский

АННОТАЦИЯ

Построена вычислительная схема для мезоскопического описания процесса нуклеации на основе статистического анализа результатов молекулярно-динамического моделирования пересыщенного металлического пара. Параметры, входящие в уравнения скорости роста кластеров и тепловыделения при конденсации, найдены прямым статистическим подсчетом в методе молекулярной динамики. Результаты скорости формирования кластеров, полученные методом молекулярной динамики, хорошо согласуются с разработанной численной моделью.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

мультимасштабное моделирование, конденсация, металлические кластеры.

DOI: 10.1134/S0235010619010080

Влияние кальцийсодержащих добавок на извлечение оксида алюминия из красных шламов глиноземного производства

С. А. Бибанаева, В. Н. Корюков, В. М. Скачков,

Н. А. Сабирзянов, В. М. Уфимцев, Э. М. Лебедева

АННОТАЦИЯ

Приведены результаты экспериментального изучения влияния кальцийсодержащих реагентов на процесс высокотемпературного автоклавного извлечения оксида алюминия из красных шламов, полученных из бокситов Тиманского месторождения по параллельному способу Байер-спекание. Методами РФА и ЭДРА определен фазовый состав продуктов взаимодействия. Показано повышение извлечения оксида алюминия из красных шламов при использовании в процессе поверхностно-карбонизированной извести.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

красные шламы, переработка, довыщелачивание, оксид кальция.

DOI: 10.1134/S0235010618050031

Компьютерное моделирование многокомпонентных расплавов металлургических шлаков

Э. В. Дюльдина, Б. Р. Гельчинский, В. Н. Селиванов

АННОТАЦИЯ

Основываясь на экспериментальных данных о плотности, в приближении модели ионной связи в работе впервые осуществлено молекулярно-динамическое моделирование многокомпонентных оксидно-фторидных металлургических шлакообразующих систем: SiO2–CaO–Al2O3–MgO–CaF2–Na2O–K2O–FeO, проведено обсуждение результатов и сопоставление с литературными экспериментальными и расчетными данными. Полученная модель свидетельствует о слабой температурной зависимости структуры исследуемого расплава. Выявлена повышенная диффузионная подвижность ионов фтора, а также ионов щелочных металлов по сравнению с другими элементами.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

расплав, металлургический шлак, компьютерное моделирование, структура, свойства.

DOI: 10.1134/S0235010618050055

Модельное исследование взаимодействия жидкого металла и дисперсных стальных включений при литье по газифицируемым моделям

Б. С. Воронцов, Н. В. Нестеров

АННОТАЦИЯ

Разработана математическая модель взаимодействия жидкого металла с внедренными в пенополистирол литейной модели металлическими включениями, учитывающая кинетику заполнения формы, влияние термодеструкции пенополистирола и теплообмен основного сплава и материала наполнителя. Приведены результаты эксперимента по получению опытных образцов литьем по газифицированным моделям, подтверждающие прогнозы математического моделирования.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

математическая модель, взаимодействие металлических частиц с расплавом, локальное легирование, литье по газифицированным моделям, композиционные материалы.

DOI: 10.1134/S0235010618050158

Термодинамический анализ совместного алюминотермического восстановления ZrO2 и Nb2O5

С. Н. Агафонов, А. А. Пономаренко, А. С. Русских

АННОТАЦИЯ

В данной работе изучали совместное алюминотермическое восстановление оксидов циркония и ниобия. В работе применяли термодинамическое моделирование металлотермических реакций, дифференциально-термический (DTA) и рентгено-фазовый (РФА) анализы. Выполненное исследование может служить научной основой для разработки перспективных металлотермических технологий получения редкометалльных сплавов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

термодинамическое моделирование, алюминотермическое восстановление, сплав, цирконий, алюминий, ниобий, оксиды.

DOI: 10.7868/S023501061901002X

Изучение процессов получения сплавов системы Fe–Si–Ni–Cr методом термодинамического моделирования

В. А. Салина, В. И. Жучков, О. В. Заякин

АННОТАЦИЯ

Приведены результаты термодинамического моделирования процесса восстановления элементов системы, содержащей, мас. %: 40 Cr2O3; 21 FeO; 15 Al2O3; 6 SiO2; 16 MgO; 2 CaO; 0.006 P2O5 при увеличении содержания СаО до основности 3.15. В качестве восстановителя – ферросиликоникель (28% Fe, 65% Si; 7% Ni). Для моделирования использован программный комплекс HSC Chemistry 6.12, разработанный Outokumpu Research Oy (Финляндия), в базу данных которого введены новые термодинамические константы для соединения CrO и скорректированы – CaCr2O4. Установлено, что повышение степени восстановления хрома на 32.7% (с 64 до 95.1%) происходит в интервале увеличения основности шлака с 0.07 до 1.86. Рациональная основность шлака составляет 1.86–1.9. Повышение расхода восстановителя от 0.5 до 1.05mвосст позволяет увеличить степень восстановления хрома на 52.4% и достигнуть значения 95.1%. Химический состав полученного металла, мас. %: 50.4 Cr; 1.97 Si; 3.3 Ni; 0.21 Al; 0.0050 P; Fe – остальное. Результаты моделирования могут быть использованы для расчета процесса восстановления элементов хромовой руды с использованием ферросиликоникеля.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

термодинамическое моделирование, система, силикотермия, основность, расход восстановителя, степень восстановления, ферросиликохромникель.

DOI: 10.7868/S0235010619010183