Цель - определить наиболее эффективный способ транспорта энергии от возобновляемых источников к центрам ее потребления на расстояния от 1 до 7 тыс. км на основе сравнительного анализа энергетических потерь при транспорте. В качестве энергоносителей рассматриваются электроэнергия и содержащие водород вещества - сжиженный водород, метилциклогексан, аммиак и синтетический метан. Оценка энергетических потерь осуществлялась методом их суммирования на каждом технологическом процессе в соответствующей системе транспорта рассматриваемого энергоносителя. Также учтены качественные оценки удельных инвестиций и воздействия на природную среду при создании и функционировании объектов транспортировки рассматриваемых энергоносителей. Получены численные значения оценок доставленной до потребителя энергии различными энергоносителями. Установлено, что наиболее эффективным энергоносителем на расстояние 4-5 тыс. км является электроэнергия; потери энергии в этом случае достигают 32% (без учета потерь на согласование графиков нагрузки и генерирования электроэнергии). Установлено, что использование метилциклогексана при транспорте энергии от возобновляемых источников становится более эффективным на расстоянии свыше 5 тыс. км. Показано, что суммарные потери при транспорте электроэнергии высокого напряжения на расстояние 7 тыс. км составляют 37%. При когенерационном производстве электрической и тепловой энергии топливными элементами суммарные потери на данное расстояние составляют для, %, соответственно: метилциклогексана - 33, сжиженного водорода - 47, синтетического метана - 67, синтетического аммиака - 70. Отмечено, что при сравнении систем транспортировки энергии, полученной на основе возобновляемых энергоресурсов, важным показателем является минимальная стоимость энергетических услуг для конечного потребителя, а также минимальный уровень негативного воздействия на природную среду. В дальнейшем планируются исследования в области многокритериальной сравнительной оценки для реальных условий функционирования систем транспорта энергии от возобновляемых источников.

Цель - предложить и исследовать метод противоаварийного управления нагрузкой потребителей электроэнергии в реальном времени за счет автоматического переноса питания управляемых электроприемников нагрузки с периода суточного максимума на минимум электропотребления. Исследования выполнялись с использованием программного комплекса RuStab, позволяющего моделировать электромеханические переходные процессы в электроэнергетических системах во времени путем имитации сценариев воздействия на систему возмущений и работы средств релейной защиты и противоаварийной автоматики для сохранения устойчивости электроэнергетических систем. Исследования проводились на тестовой схеме, представляющей реальную систему электроснабжения, выделившуюся в результате возмущения на островной режим с дефицитом мощности. Проведен анализ проблем обеспечения устойчивости системы электроснабжения с установками распределенной генерации, работающими в нормальном режиме синхронно с внешней электроэнергетической системой, при выделении системы электроснабжения на островной режим с дефицитом мощности после аварийного отключения связи с внешней электроэнергетической системой. Негативными факторами с точки зрения обеспечения устойчивости системы электроснабжения являются малые постоянные инерции роторов генераторов и упрощенные системы регулирования. Основные управляющие воздействия для устранения дефицита мощности традиционно связаны с работой автоматической частотной разгрузки. Предложена противоаварийная автоматика управления нагрузкой, заключающейся в переносе управляемых электроприемников потребителей с периода суточного максимума нагрузки на минимум; при этом снижается объем нагрузки, отключаемой автоматической частотной разгрузкой, а освобождаемая генерируемая мощность используется для сохранения электроснабжения ответственных потребителей. Представлен сценарий аварийной ситуации с имитацией работы предлагаемой противоаварийной автоматики. В результате дополнительно сохраняется электроснабжение 17% ответственных потребителей. Выполненные исследования продемонстрировали потенциальную эффективность предложенной противоаварийной автоматики управления нагрузкой в аварийных режимах в плане обеспечения электроснабжения ответственных потребителей. Дальнейшие исследования должны быть связаны с уточнением условий работы автоматики в различных аварийных ситуациях и ее практической реализацией.

Цель - разработка алгоритма минимизации себестоимости электроэнергии фотодизельной системы электроснабжения постоянного тока путем оптимального выбора состава и режимов работы гибридной электростанции с учетом природно-климатических факторов в районе расположения объекта электрификации и графиков его электропотребления. Использовалось имитационное моделирование (в расширении MS Excel) энергетических балансов фотодизельной системы электроснабжения с оптимизацией способом направленного перебора вариантов ее комплектного состава и режимов работы. Разработаны математические модели дизель-генераторной установки, фотоэлектрического энергопреобразования для системы на постоянном токе; численные модели процессов энергопреобразования дизель-генераторной установки с отстройкой от внешне-скоростных характеристик по критерию минимума расхода топлива. Показано, что системы постоянного тока, по сравнению с переменным, обеспечивают возможность эффективного долевого вклада фотоэлектричества в энергетический баланс энергосистемы: по условию устойчивости сетевого инвертора фотоэлектростанции мощность дизельной составляющей не должна быть ниже 60-70% суммарной генерации, тогда как на постоянном токе загрузка дизельных источников может снижаться до технического минимума - порядка 20% их номинала. Для рассматриваемых примеров показана возможность экономии дизельного топлива до 7 т в год. Установлено, что минимальная себестоимость электроэнергии для средних широт России достигается выбором установленной мощности фотоэлектростанции, обеспечивающей генерацию до 80% мощности электропотребления в часы максимума инсоляции летом. Алгоритм минимизации себестоимости электроэнергии показал возможность увеличения среднегодовой балансовой доли фотогенерации фотодизельного энергоисточника (на примере территории Дагестана) до 21,3%. Себестоимость производимой электроэнергии составила 42,5-43,3 руб/кВт·ч, что на 30% ниже существующего тарифа. Апробация алгоритма на объектах электрификации в Иркутской области и Республике Дагестан позволила проиллюстрировать его по оптимизации основных технико-экономических характеристик (себестоимость вырабатываемой электроэнергии, расход дизельного топлива, вклад фотоэлектростанции на постоянном токе). Результаты работы могут быть использованы при разработке автономных систем электроснабжения различных объектов.

Цель - оптимизация на основе математического моделирования режимов электропотребления генерирующими потребителями в автономной электрической системе с использованием альтернативных источников энергии. Объектом исследований для моделирования выбрана региональная автономная электроэнергетическая система Памира (Республика Таджикистан). В качестве целевой функции выбрана минимизация финансовых расходов на собственное электропотребление, а также их максимизация от продажи и перераспределения потоков электроэнергии. Оптимизация затрат на электропотребление за каждый час суточного интервала осуществлялась методом линейного программирования и продукционных правил «If, …, Then, …» с учетом ограничений на мощность возобновляемых источников энергии: гидроэлектростанций ≤ 43,5 МВт; ветростанций ≤ 10 МВт; солнечной фотоэлектрической станции ≤ 6 МВт; накопителей энергии ≤ 5 МВт. Предложены метод и алгоритм оптимизации электропотребления, позволяющие минимизировать финансовые расходы отдельных электропотребителей, имеющих выбор электроснабжения от возобновляемых (гидроресурсы) и альтернативных (ветровой поток и солнечная инсоляция) источников энергии, включая накопитель энергии, а также получать максимум финансовых доходов от продажи и перераспределения потоков электроэнергии. Получено оптимальное соотношение генерации энергии альтернативными источниками от суточного электропотребления в зимний период (в %): гидроэлектростанциями - 94,8; ветростанциями - 3,8; солнечной фотоэлектрической станцией - 0,5; накопителем энергии - 0,8. Мощность накопителя энергии варьировалась от 2-5 МВт. Установлено, что в летний период в оптимальном выборе источников генерации нет необходимости, так как вся электрическая нагрузка может быть восполнена энергией гидроэлектростанций региона, которая избыточно генерируется и является самой низкой по стоимости. Системный анализ полученных результатов показал, что каждый генерирующий потребитель может самостоятельно минимизировать свои расходы на электроэнергию и максимизировать доходы от взаимного обмена энергией с другими потребителями в зависимости от выбранных альтернативных и возобновляемых источников энергии.

Цель - исследование схемы подключения и анализ работы абсорбционных холодильных машин в газотурбинных и парогазовых циклах для охлаждения воздуха, поступающего в компрессор газовой турбины в период летних ограничений мощности. Для разработки моделей парогазового энергоблока с внедрением в схему абсорбционной машины и без нее использовались методы математического моделирования в программном пакете Microsoft Visual Studio. Установлено, что абсорбционную холодильную машину эффективно использовать при повышении температуры окружающего воздуха выше +15ºС, при этом не требуется дорогостоящей модернизации проточной части газотурбинной установки. Выведены зависимости мощности исследуемых моделей от температуры воздуха, поступающего в комплексное воздухоочистительное устройство. Показано, что при использовании абсорбционных холодильных машин парогазовый энергоблок может работать без отклонений от аттестованной мощности 110 МВт в условиях летних технологических ограничений выработки электроэнергии. Работа газовой турбины на номинальной нагрузке минимизирует изменение разницы температур проточной части, что, в свою очередь, способствует увеличению срока службы оборудования и повышению надежности эксплуатации. Установлено, что работа абсорбционных холодильных машин в составе парогазового блока дает прирост мощности при температуре окружающего воздуха 30ºС до 9,5 МВт для парогазового энергоблока с проектной мощностью 110 МВт. Выявлено, что уменьшение зависимости мощности газовой турбины от температуры окружающего воздуха оказывает положительное влияние на маневренные характеристики в диапазоне от 40 до 100% ее номинальной нагрузки. Показано, что внедрение абсорбционных холодильных машин в парогазовый цикл позволит минимизировать влияние летних ограничений мощности как на парогазовый энергоблок, так и на энергосистему в целом. Установка абсорбционных холодильных машин возможна без существенных изменений конструкции основного и вспомогательного оборудования. В перспективе можно использовать контур охлаждения воздуха предлагаемых абсорбционных холодильных машин в качестве контура антиобледенительной системы газотурбинной установки.

Цель - поддержка процесса принятия решений при определении места размещения электростанции в условиях с большим количеством альтернатив и критериев их оценки: стоимость, условия строительства, перспективы развития района и др. Объектом исследований выбран район в Момском улусе, Республика Саха (Якутия), где намечаются три пункта (П1-П3) строительства тепловой электростанции (в исследовании количество альтернатив дополнено еще тремя пунктами - П4-П6). Используется двухуровневая методика сравнения альтернатив, основанная на применении двух методов многокритериального анализа: метода нахождения многокритериальной полезности и интерактивного метода организации ранжирования предпочтений, а именно - первых двух его модификаций. Выявлено, что на первом уровне анализа, с применением метода нахождения многокритериальной полезности, пункт П1 имеет наивысшую многокритериальную оценку - 0,753. На втором уровне (с помощью интерактивного метода) установлено, что пункты П5 и П2 являются доминирующими среди всех прочих: их положительные потоки f⁺ являются максимальными среди всех альтернатив (0,32 и 0,31, соответственно), а отрицательные потоки f^- имеют наименьшие значения - 0,20 и 0,21. Пары альтернатив (пункты П3 и П1, П4 и П6) являются несравнимыми. С помощью инструмента визуализации подтвержден порядок ранжирования альтернатив: альтернативы П5 и П2 находятся ближе всего к наиболее весомым критериям оценки, ввиду чего и явились наилучшими решениями. Для дальнейших более детальных изысканий на этапе определения цели и обоснования инвестирования в строительство электростанций рекомендуется сосредоточить внимание на альтернативах П5 и П2. Применяемая методика является эффективным средством многокритериального анализа в задаче размещения электростанций с относительно большим количеством сравниваемых альтернатив и критериев их оценки, что обеспечивается снижением нагрузки на лицо, принимающее решение, в процессе сравнения таких альтернатив, а также учетом особенностей анализа альтернатив на двух уровнях.

Цель - разработка методики, позволяющей оценить влияние графиков и объемов плановых ремонтных работ и показателей надежности основного генерирующего оборудования теплоэлектроцентралей на эффективность и надежность их работы, а также создать программно-вычислительный комплекс, реализующий данную методику. Для разработки программно-вычислительного комплекса применялись методы математического моделирования и оптимизации, реализуемые с помощью программно-вычислительного комплекса «Система машинного построения программ», созданного ранее сотрудниками Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева. Оптимизационные расчеты проводились по критерию максимума возможной прибыли от продажи электроэнергии на рынке на сутки вперед с учетом оптимизации состава оборудования и алгоритма формирования оптимизационных задач минимизации недоотпусков энергии потребителям. Посредством программно-вычислительного комплекса выбора периодичности и продолжительности плановых ремонтов проведены два варианта расчетов, отличающихся календарными периодами эксплуатации между двумя последовательными капитальными, средними и текущими ремонтами. Установлено, что при режиме работы теплоэлектроцентрали по варианту, имеющему более длительные периоды эксплуатации между ремонтными работами, возможная прибыль электростанции от продажи электроэнергии на рынке на сутки вперед составит 169,8 млн руб., что на 1,2% больше, чем прибыль при режиме работы с меньшими межремонтными периодами. Определено, что ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям для принятых вариантов составит 10,5 и 10,64 млн руб., а ущерб от недоотпуска тепловой энергии - 37,3 и 37,7 млн руб., соответственно. Разница в размере ущерба для рассматриваемых вариантов от недоотпуска электроэнергии составила 1,3%, от недоотпуска тепловой энергии - 1%. Проведенная ориентировочная экономическая оценка ущерба от возможных аварийных перерывов энергоснабжения потребителей на примере промышленно-отопительной теплоэлектроцентрали позволила сделать вывод о пригодности разработанной методики для выбора графиков и объемов плановых ремонтных работ основного генерирующего оборудования.

Цель - разработать методику и программное обеспечение для оценки выработки электроэнергии солнечными электростанциями с использованием комбинации параметрических моделей поступления солнечной радиации и данных многолетних климатических наблюдений наземными метеостанциями. Для расчета солнечной радиации используются модель на основе оценок фактора мутности Линке, модель Берлаге, изотропная модель оценки отраженной радиации, анизотропная модель Perez для определения рассеянной радиации. В расчете используются данные многолетних измерений нижней и общей облачности, температуры и прозрачности атмосферы, представленные в климатических справочниках и находящиеся в открытом доступе сети Internet. Разработана трехэтапная методика, реализованная в среде Delphi в виде компьютерной программы Sun-MCA, которая позволяет определять выработку электроэнергии солнечными электростанциями с часовой детализацией, проводить оценку и представлять в виде графиков суммарную солнечную радиацию и ее составляющие на горизонтальную и наклонную поверхности, общую и нижнюю облачности, температуру, выработку электроэнергии фотоэлектрическими преобразователями. Проведен расчет выработки электроэнергии трех намеченных к строительству солнечных электростанций: двух сетевых в Республике Бурятия и Омской области, а также одной в зоне децентрализованного электроснабжения в Иркутской области. Проведен расчет экономических показателей солнечных электростанций: коэффициенты использования установленной мощности составили от 14,6 до 18,6%, возможные отклонения выработки электроэнергии солнечными электростанциями от средних месячных значений достигают 15-26% в отдельные месяцы. Предложенная методика обеспечивает приемлемую точность оценки при почасовой детализации расчета возможной выработки электроэнергии. Отклонения оценок годовых сумм солнечной радиации, полученных по предлагаемой методике от расчетных значений Nasa Power, составляют менее 10% для рассмотренных районов.

Цель работы заключается в развитии научно-методологического базиса в решении задач динамики механических колебательных структур с дополнительными контурами, допускающими вариативные подходы в формировании вибрационных полей взаимодействующих элементов. Рассматривается оригинальный способ оценки и изменения динамических состояний механических колебательных систем с несколькими степенями свободы и сосредоточенными параметрами, используемых в качестве расчетных схем вибрационных технологических машин. Используются методы структурного математического моделирования, в рамках которых сопоставляются структурная схема эквивалентной в динамическом отношении системы автоматического управления и исходный объект. Предложена технология построения математических моделей с возможностями отображения динамических свойств, привносимых в исходную систему дополнительными связями в виде механических упруго-инерционных цепей. Показаны возможности изменения в системе межпарциальных свойств и на этой основе - реализации специфических режимов оценки и формирования соответствующих структур распределения амплитуд колебаний точек протяженных рабочих органов. Разработана технология построения математических моделей, отражающих основные свойства распределения колебаний. Получены аналитические соотношения, отражающие основные эффекты и возможности динамических взаимодействий элементов систем. Показаны возможности выбора и изменения режимов и динамических состояний вибрационных машин. Предложены варианты конструктивно-технических вариантов реализации технологий изменения динамических состояний систем. Показано использование введенных понятий о передаточных функциях межпарциальных связей, определяющих закономерности распределения амплитуд колебаний рабочего органа в специфических режимах вибрационных динамических состояний и структуру вибрационного поля. Предложены аналитические выражения для определения частот колебаний рабочего органа, при которых реализуются характерные режимы движений, создающие необходимые условия формирования движения рабочих сред в вибрационных технологических машинах.

Цель - адаптация робототехнического комплекса на базе промышленного робота для 3D-печати изделий из металла методом дуговой сварки, разработка системы технологического процесса для печати реальной детали и определение потенциала имеющегося оборудования для получения качественных изделий из металла. Для 3D-печати изделий из металла использовался робототехнический комплекс на базе промышленного робота KUKA KR 210 R2700 prime (Германия) и сварочного аппарата Lorch SpeePulse S3 mobil (Германия). 3D-модели объектов для печати создавались в программном обеспечении Autodesk Fusion 360. Для разделения моделей на слои применялась специальная программа для 3D-печати Ultimaker Cura. Симуляция процесса печати и программирование промышленного робота выполнялось при помощи программного обеспечения RoboDK (Канада). Разработан технологический процесс 3D-печати прототипа импеллера от этапа проектирования до изготовления готового изделия из металла. Приведена подробная методика адаптации промышленного робота KUKA для процесса 3D-печати металлических изделий с использованием метода дуговой сварки. После того, как 3D-модель импеллера была создана в системе автоматизированного проектирования, она была разрезана на слои в программе-слайсере. В ходе предварительных экспериментов были определены оптимальные технологические параметры скорости движения горелки при наплавке 3 мм/с для 3D-печати заготовок из углеродистой стали. При помощи сварочного аппарата и сварочной проволоки был напечатан прототип импеллера из углеродистой стали. Разработанный технологический процесс для 3D-печати изделий из металла методом дуговой сварки доказал, что промышленный робот совместно со сварочным аппаратом может быть использован в качестве промышленного 3D-принтера. В дальнейшем планируется разработка технологического процесса финишной обработки деталей после 3D-печати, а также печать деталей из дорогостоящих материалов и сплавов, содержащих титан и никель.

Цель - определение объема воздуха, омывающего нагретые поверхности пар трения тормозных устройств транспортных средств барабанно-колодочного типа, являющего фрикционным узлом закрытого типа, при их вынужденном охлаждении. Объектом исследований явился барабанно-колодочный тормоз закрытого типа транспортного средства. При моделировании использованы основные гидравлические зависимости, учитывающие местные и линейные потери. Для проведения анализа вынужденного охлаждения серийного фрикционного узла использовался пакет Microsoft Excel и методы математической статистики. В качестве критериев были приняты объем и расход воздуха, проходящего между зазором рабочих пар трения тормоза барабанно-колодочного типа. Разработана модель охлаждения с учетом местных аэродинамических (сопротивления на входе и выходе из полости тормозного механизма) и линейных потерь (на трение, нагрев и вихреобразование). На основе разработанной модели выявлено, что при вынужденном режиме охлаждения в диапазоне температур от 65 до 300°C расход воздуха изменялся от 0,0000086 до 0,000021 м³/с, тогда как при принудительном режиме при неизменном диапазоне температуры он увеличился на 63,7%. При увеличении входных отверстий в полости тормозного механизма с 0,0025 до 0,005 м и выходных с 0,005 до 0,01 м расход воздуха при вынужденном охлаждении увеличивался на 14%, а при принудительном - на 22%. Для реализации последнего была предложена конструкция встроенной системы принудительного охлаждения в колодку тормоза барабанно-колодочного типа, которая позволяет доставлять охлаждаемый воздух в непосредственный зазор между парами трения, минуя тормозной щит тормоза барабанно-колодочного типа. Разработанная модель обеспечивает определение количественной оценки эффективности охлаждения фрикционного узла тормоза барабанно-колодочного типа от изменения конструктивных параметров (диаметра входных и выходных отверстий в полости тормозного механизма, внутреннего диаметра тормозного барабана, зазора между рабочими поверхностями фрикционного узла), что позволяет проектировать новые фрикционные узлы.

Цель - исследовать возможность применения эффективной пружинно-массово-демпферной модели, позволяющей уменьшить требуемую оперативную память и увеличить производительность расчетов при проведении анализа влияния расстройки параметров рабочих колес турбомашин, вводимой путем добавления к лопаткам дополнительных масс, на их колебания и долговечность. С использованием пружинно-массово-демпферной модели рабочего колеса с расстройкой параметров, доработанной для расчета вынужденных колебаний путем учета переменной возбуждающей нагрузки, а также метода конечных элементов и методов расчета долговечности был проведен анализ долговечности реального рабочего колеса турбомашины. Сравнение расчетных данных с использованием уточненной пружинно-массово-демпферной модели с данными эксперимента, проведенного в Бранденбургском техническом университете, показало хорошую точность (3-4% для низших форм колебаний) расчетов свободных колебаний с использованием данной пружинно-массово-демпферной модели. Также были проведены расчеты долговечности рабочего колеса и сравнение результатов пяти вариантов распределения массы лопаток по ободу рабочего колеса. Разработаны рекомендации по сборке рабочих колес. Приведенные результаты расчетов свободных колебаний реального рабочего колеса в сравнении с результатами эксперимента, демонстрируют достаточно малую погрешность, что позволило применить разработанную модель для решения задач анализа влияния расстройки параметров колебаний рабочих колес турбомашин на долговечность. При этом показано, что поскольку данная модель содержит лишь 2 степени свободы, ее использование позволит на порядки уменьшить объем требуемой оперативной памяти, что имеет большое значение при моделировании современных конструкций, отличающихся сложной формой. На основании анализа результатов расчета долговечности различных вариантов распределения дополнительных масс лопаток разработана рекомендация соблюдать при сборке рабочих колес турбомашин «пилообразный» закон расположения расстроенных лопаток на ободе колеса.

Цель - установка закономерности влияния параметров окислительного обжига молибденитого концентрата (температуры, количества добавки Са(ОН)₂ к концентрату и продолжительности процесса) на степень выделения серы, рения и молибдена в газовую фазу. Объектом исследований явился сульфидный молибденовый концентрат, полученный из опытно-промышленной партии руды Южно-Шамейского месторождения с содержанием Мо 37% масс. и Re 0,005% масс. Окислительный обжиг гранулированной шихты, состоящей из концентрата и гидроксида кальция, осуществляли при непрерывной подаче воздуха 10 м³/ч во вращающейся трубчатой печи RHTH 50/150/16 (Nabertherm, Германия). Анализ химического состава твердых материалов проводили атомно-абсорбционным и рентгенофазовым методами анализа. Показано, что в процессе окислительного обжига гранулированной шихты при температуре 600°С, продолжительности 120 мин и соотношении по массе молибденовый концентрат : гидроксид кальция = 1:1, сера на 95,8% остается в огарке в виде CaSO₄, рений и молибден - на 100% в виде Ca(ReO₄)₂ и СаМоО₄. Установлено, что увеличение соотношения по массе гидроксида кальция к молибденовому концентрату приводит к возрастанию степени связывания серы, а увеличение температуры - наоборот, снижает вероятность образования нелетучих соединений на основе рения и серы. Определены параметры процесса водной обработки огарка, при которых извлечение Re в раствор составило 83,2%: продолжительность - 90 мин, температура - 90°С, соотношение твердой и жидкой фаз = 1:4. Предложенный метод окислительного обжига молибденитого концентрата обеспечивает полное отсутствие рения и молибдена в газовой фазе, а содержание серы в ней не превышает предельно допустимых концентраций, что исключает необходимость использования дорогостоящей системы пылегазоочистки. Для дальнейшего разделения молибдена и рения предложена водная обработка огарка, позволяющая максимально перевести рений в раствор с последующим возможным его выделением сорбционным методом.

Цель - изучение условий сернокислотного атмосферного окисления измельченного золотомедного флотоконцентрата с получением твердого золотосодержащего продукта, пригодного для извлечения золота цианированием, и максимальный перевод меди в сульфатный раствор с последующим ее выделением в товарный продукт. Объектом исследований явился золотомедный концентрат, основными минералами меди в котором являются халькопирит и теннантит. Эксперименты по атмосферному окислению флотоконцентрата проводились в лабораторном реакторе при температуре 90-95ºС в сернокислой среде при использовании в качестве окислителя технического кислорода и воздуха. Для анализа химического состава растворов использовались атомно-абсорбционный, атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой, титриметрический методы анализа. Состав твердых фаз изучен пробирно-гравиметрическим, пробирно-атомно-абсорбционным, химическим методами анализа. В ходе исследований по подбору оптимальных параметров кондиционирования флотоконцентрата перед цианированием выявлено, что крупность частиц материала должна составлять не менее 80% класса -20 мкм, что способствует повышению последующего извлечения золота цианированием на 56,0% и снижению расхода реагента на 21,0 кг/т (в сравнении с прямым цианированием без предварительных обработок). С целью снижения расхода кислорода в процессе атмосферного окисления и увеличения извлечения меди предложена трехстадиальная схема процесса в режиме барботажа воздухом в течение 8 ч, окисления кислородом 2 ч и окисления воздухом 8 ч; при этом извлечение меди в раствор составило 90,1%, золота при последующем цианировании - 95,4%, а расход NaCN снизился до 8,1 кг/т. Атмосферное окисление золотомедного флотационного концентрата, предварительно измельченного до крупности частиц 20 мкм, в сернокислой среде путем барботажа пульпы кислородом и воздухом позволяет достигнуть высоких показателей по извлечению меди в сульфатный раствор и золота при цианировании твердого продукта атмосферного окисления с одновременным снижением расхода цианида.

Цель - разработать эффективный способ переработки упорного золото-мышьяковистого флотоконцентрата с использованием сернокислотного автоклавного окисления в присутствии хлорида натрия с последующим цианированием для извлечения благородных металлов. В качестве объекта исследований выбран флотационный концентрат, полученный из смешанных руд месторождения «Иккижелон» (Северный Таджикистан), в котором основными ценными компонентами являются золото и серебро; основная масса золота связана с сульфидными минералами железа (общее содержание Fe - 32,70 %), среди которых существенно преобладают пирит и арсенопирит (общее содержание As - 12,90 %). Эксперименты по сернокислотному автоклавному окислению флотоконцентрата в присутствии NaCl проводились в лабораторном автоклаве Parr серии 4532 при температуре 220ºС в течение 60 мин. Цианирование кеков проводилось в течение 24 ч при концентрации NaCN 0,2%. Для определения концентрации элементов в растворе и содержания компонентов твердой фазы использовался метод оптико-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связной плазмой Varian 730-ES Axial Eur (Австралия). Установлено, что после сернокислотного автоклавного (с добавлением хлорида натрия) окисления флотоконцентрата благородные металлы в растворе практически отсутствуют. Общее извлечение золота и серебра из флотоконцентрата в кек составило ~ 99,9% и 99,3%, соответственно. Извлечение Au при цианировании полученных окисленных кеков во всех опытах составило 96,5-98,13%. Показано, что благодаря добавлению хлорида натрия в процессе автоклавного окисления исследуемого материала удалось увеличить извлечение Ag до 54,9-62,1% при цианировании и снизить расход NaCN на 24,69%. Добавление NaCl в процесс сернокислотного автоклавного окисления золотосодержащего мышьяковистого флотоконцентрата, полученного из руды месторождения «Иккижелон», позволяет (по сравнению с классической схемой переработки) сократить образование аргентоярозита AgFe₃(SO₄)₂(OH)₆ за счет образования хлоридных форм серебра. При этом достигается высокий уровень извлечения данного металла при последующем цианировании твердого продукта автоклавного окисления и снижение расхода реагента.

Цель - изучение влияния параметров процесса электролиза (криолитового отношения, температуры электролита и содержания фторида кальция в расплаве) на основные технико-экономические показатели работы ванн с обожженными анодами ОА-300М на силу тока 313 кА. Проведение в течение месяца комплексных замеров технологических параметров (температуры расплава, уровней металла и электролита) и оценка их влияния на выход по току и удельный расход электроэнергии 5 электролизеров осуществлялись в филиале ПАО «РУСАЛ Братск» г. Шелехов. Целевые значения параметров для корпуса электролиза рассчитывались как среднее арифметическое индивидуальных целевых значений параметров работающих электролизеров корпуса. Заданное напряжение на ваннах поддерживалось равным 3,92 В. Комплексный замер параметров производился через каждые 34 ч. Отбор проб электролита для определения криолитового отношения производили через три дня - на четвертый - в процессе проведения комплексного замера. Основные технико-экономические показатели исследуемых электролизеров составили выход по току 89,1-99,7%, удельный расход технологической электроэнергии 11941-13361 кВт·ч/т. Установлено, что только два электролизера из пяти в период исследований характеризовались стабильным технологическим режимом и производительностью, следовательно, поддерживаемые на них значения основных параметров являются оптимальными. При электролизе криолит-глиноземных расплавов на электролизерах ОА-300М можно достигнуть высоких значений выхода по току (97,1-99,7%), наименьшего удельного расхода технологической электроэнергии (11941-12260 кВт·ч/т) при криолитовом отношении, поддерживаемом в пределах 2,21-2,35, температуре электролита в интервале 954-968°С и содержании CaF₂ в расплаве ~ 5%. Поскольку на данном типе электролизеров фторид кальция образуется в электролите из оксида кальция, попадающего в процесс с сырьем (глиноземом), то необходимо контролировать в нем содержание CaO.

Цель - изучение возможности повышения электропроводимости катодных блоков, входящих в состав подины электролизеров производства алюминия, и процесса синтеза диборида титана низкотемпературным методом для его последующего использования в катодах. Для изучения фазовых переходов исходного и модифицированного TiO₂, полученных в различных атмосферах (аргон, вакуум, воздух), использовали термогравиметрический метод анализа; для изучения состава изучаемых проб - рентгенофазовый метод. Модифицирование катодного блока осуществлялось через стадию подготовки навески углеграфитовой массы с добавкой низкотемпературного TiO₂ до 15 масс. %. Измерение электропроводимости экспериментальных образцов катодных блоков проводилось на установке со статичным их закреплением с мультиметром Elitech ММ 300. Проведенные термодинамические расчеты реакций взаимодействия основных титан-, борсодержащих компонентов показали теоретическую возможность получения TiO₂. Установлено, при температуре 1050°С и продолжительности синтеза 4 ч достигается выход порошка TiO₂ 97%. Получены лабораторные образцы катодных блоков, модифицированных низкотемпературным TiO₂, при прокалке при температуре 1000-1500°С в течение 4 ч и последующей графитации (при 2200°С продолжительностью 24 ч). При сравнении электропроводимости модифицированных и традиционных катодных блоков установлено, что образцы с содержанием 12,5 масс. % TiO₂ имеют на 35% меньше значение электропроводимости - 32 мкОм·м. На основе проведенных лабораторных исследований установлено, что максимальное извлечение в условиях низкотемпературного синтеза диборида титана - 97,5% - достигается при температуре 1050°С и продолжительности 180 мин в вакууме (0,101 МПа). На основе термодинамических расчетов и проведенных экспериментов предложена принципиальная технологическая схема низкотемпературного синтеза диборида титана. Оптимальное содержание TiO₂ в катодном блоке для увеличения его электропроводимости варьируется от 7,5 до 12,5 масс. %. Внедрение низкотемпературного TiO₂ в катодные блоки позволяет снизить энергопотребление электролизеров до 986 кВт∙ч/т, что составляет 7,5% экономии.

Цель - исследование возможности получения ферросплава из пылей производства ферросиликомарганца ТОО «Таразский металлургический завод». Объектом исследований явилась пыль с содержанием, % масс: 53,3 MnO, 24,0 SiO₂, 5,4 MgO, 9,6 CaO, 3,8 Al₂O₃, 1,5 Fe₂O₃, 1,8 ZnO, 0,6 PbO. Термодинамическое моделирование проводилось с использованием программного комплекса HSC-5.1, определение оптимальных параметров процесса - с использованием ротатабельного плана второго порядка (план Бокса-Хантера). Электроплавка окомкованных на чашевом грануляторе пылей проводилась совместно с коксом, стальной стружкой (как источником железа в шихте) в дуговой одноэлектродной печи мощностью до 15 кВ·А. Установлено, что в равновесных условиях взаимодействие компонентов пылей с углеродом в присутствии железа при температуре более 1300⁰C происходит с образованием силицидов марганца, а при температуре более 1400°C - с образованием FeSi; увеличение количества углерода в шихте от 14 до 30% от массы пыли позволяет повысить извлечение кремния в сплав при 1800°C на 44,7%, марганца - на 92%; в температурной области 1600-1800°C в присутствии 20-30% углерода от массы пыли возможно извлечение в сплав 56,4-79,3% Si, 67,7-84,3% Мn с получением ферросиликомарганца марок МnС22 и МnС25. При электроплавке пылей увеличение количества углерода от 18 до 36% и стальной стружки от 2 до 6% позволило повысить извлечение в сплав Si с 20,9 до 60%, Мn - 68,3-82,1% и сократить продолжительность плавки на 16-18%. Методом термодинамического моделирования определено влияние температуры на равновесное распределение кремния и марганца, цинка и свинца в системе «компоненты пыли- углерод-железо», равновесную степень перехода кремния, марганца и железа в ферросплав и содержание этих металлов в сплаве. В результате экспериментов по электроплавке гранулированных пылей совместно с 30% кокса и 6% стальной стружки получен ферросиликомарганец марки МnС22 с содержанием 20,5% кремния и 65,8% марганца.