Preview

iPolytech Journal

Расширенный поиск
Том 27, № 3 (2023)
Скачать выпуск PDF

МАШИНОСТРОЕНИЕ

462-471 347
Аннотация

Цель  – исследовать  силы  резания на  единичном  зерне  при воздействии  его  на  обрабатываемый материал. Аналитическое исследование проведено на модели единичного абразивного зерна в виде стержня с закругленной по радиусу вершиной, действующего на обрабатываемый материал. Для расчета интенсивности деформации пластически оттесняемого материала заготовки под действием единичного зерна использован метод линий скольжения (метод  характеристик).  В  результате  проведенных  аналитических  исследований  – пластического деформирования материала, оттеснения заторможенной зоны и трения ее о поверхность зерна при движении вверх в виде стружки, трения зерна о пластически деформированный материал, а также воздействия динамической составляющей пластического деформирования – разработаны математические модели по всем перечисленным факторам. Доказана значимость динамической составляющей в общем балансе сил, связанных с пластическим деформированием, путем определения отношения динамического напряжения на линии разрыва к пределу текучести на сдвиг. На примере расчета данной зависимости для материалов Д16Т и 30ХГСА установлено, что целесообразно учитывать динамическую составляющую силы резания при скорости соударения единичного зерна с обрабатываемой поверхностью свыше 50 м/с. Приведены графики зависимости относительной силы на зерне от относительной глубины внедрения зерна. Предложенная методика расчета сил резания на единичном зерне позволяет рассчитывать суммарную силу взаимодействия единичного зерна с обрабатываемым материалом. Для перехода к заданным способу обработки и обрабатываемому материалу необходимо определить количество зерен, участвующих в контакте, продолжительность контакта, скорость резания. Имея эти данные, можно рассчитывать производительность процесса и показатели качества обработанной поверхности.

472-481 239
Аннотация

Цель  работы  –  разработка  технологии,  обеспечивающей  повышение  эксплуатационных  свойств поверхностного слоя готовых полиамидных деталей с целью увеличения износостойкости без изменений их нагрузочной  способности.    Для  изучения  процесса  пропитки  образца  из  полиамида-6  смесью  моторного  масла  и гексана использовались натурные экспериментальные методы исследования по разработанному алгоритму на лабораторной установке. В работе применялся программный код для управляющей платы, работающий совместно с программным комплексом PowerGraph, необходимым для обработки полученных данных. В ходе проведенного исследования выбран метод сушки образцов размерами 4х50х50 мм в электрическом поле высокой частоты (до 2500 Гц), позволяющий равномерно за короткое время нагреть и удалить влагу из полимера. Использован закон Дарси, описывающий процесс пропитки полиамида маслом. С целью повышения эффективности пропитки, понижения вязкости наполнителя определен его состав: смесь моторного масла М-8В и гексана в пропорциях от 8:2 до 4:6, соответственно. Разработана и автоматизирована установка на основе оборудования УЗП-2500 с внедрением в нее управляющей платы и датчиков для замеров показаний о силе анодного тока и температуры полиамидного образца. Также в установку встроено регулирующее устройство мощностью высокочастотного генератора, работающего в диапазоне тока 0,25…0,35 А. При использовании режимов обработки (температура полиамидного образца – 75ºC, содержание гексана в смеси – 40%) определен метод контроля температуры сушки путем отключения высокочастотного генератора на 700 мс. Проведенные исследования позволяют разработать новый технологический процесс маслонаполнения полиамидных деталей, работающих в узлах трения, на заданную глубину при известных значениях скорости пропитки. Полученные результаты направлены на повышение износостойкости поверхностного слоя готовых полиамидных деталей, применяемых в тележках железнодорожных вагонов, испытывающих на себе трение и износ, с целью увеличения ресурса их работы.

482-489 187
Аннотация

Цель экспериментальных исследований – подтверждение теоретических результатов, полученных на математической модели двухмассной ударной системы. Объектом исследования является физическая модель двухмассной ударной системы, которая исключает передачу реактивной составляющей на базовую машину.   Модель состоит из корпуса, инерционной массы, упругого элемента, ударной части. В рабочем положении сжатый упругий элемент располагается между инерционной массой и ударной частью и удерживается от разъединения собачками. Высоту разъединения ударной массы определяет положение хомута, который разъединяет в свободном падении движущиеся ударную часть и инерционную массу. В исследованиях использованы основные положения теории подобия, теории планирования и обработки результатов эксперимента. В качестве независимого фактора принята высота разъединения инерционной массы и ударной части; функцией отклика служит энергия единичного удара, которая определяется по диаметру отпечатка конуса ударной части на деревянной основе. На основании метода анализа физических законов составлены критерии подобия ударного механизма, предложены зависимые и независимые индикаторы, а также формулы перехода от параметров натуры к параметрам модели. По результатам исследований установлено, что суммарная площадь продувочных отверстий должна быть не менее половины поперечного сечения корпуса физической модели. Получена зависимость диаметра отпечатка конуса ударной части на деревянной основе от энергии удара. Подтверждена адекватность математической модели, описывающей процессы, происходящие в ударном устройстве. Показано, что максимальное расхождение результатов математического и физического моделирования рабочего процесса ударного механизма с повышенной энергией единичного удара составило 18%. Таким образом, проведенные исследования подтвердили результаты, полученные на математической модели ударного механизма. Дальнейшие исследования следует направить на доработку физической модели, позволяющей регистрировать зависимость высоты отскока инерционной массы от параметров ударного механизма.

490-500 195
Аннотация

Цель – разработка инструмента для центробежно-ударной обработки и определение режимов обработки, увеличивающих микротвердость поверхности.  Реализовано экспериментальное исследование, где в качестве технологических параметров центробежно-ударной обработки предложены натяг, количество рабочих ходов, частота вращения упрочнителя и подача. Эксперименты проводились на плоских фрезерованных образцах из алюминиевого сплава Д16Т. Был спроектирован и изготовлен опытный вариант ротационного упрочнителя с унификацией крепления. В ходе эксперимента выявлено, что вклад частоты вращения упрочнителя в изменение средней микротвердости выше, чем для продольной подачи. Отмечено значительное влияние натяга на поверхностную микротвердость: после обработки ротационным упрочнителем она возрастает. Показано, что данное увеличение в большей степени зависит от технологического натяга и в меньшей степени – от частоты вращения инструмента, которые рекомендуется повышать.  Установлено, что увеличение натяга в 2 раза позволило добиться роста микротвердости на 70 HV 0,1 или на 42 HV 0,1 при увеличении частоты вращения инструмента на 200 об/мин. Однако при этом технологические параметры необходимо назначать с учетом работоспособности конструкции упрочнителя. Показано, что слабо влияющим фактором на повышение микротвердости является продольная подача. Таким образом, опытный образец спроектированного инструмента позволяет выполнять обработку как на станках фрезерной, расточной, так и шлифовальной групп с числовым программным управлением за счет унифицированного узла крепления. Это обеспечивает достаточную технологическую гибкость процесса и позволяет ориентировать его на упрочнение плоскостей и радиусов сопряжения. Прогнозируемое увеличение поверхностной микротвердости образца из Д16Т при помощи ротационного упрочнителя составляет 38,5% от исходной в исследуемой области экспериментирования при достаточной производительности.

501-510 193
Аннотация

Цель  –  получение  экспериментальных  данных  и  оценка  возможности  достоверного  определения значений остаточных напряжений поверхностного слоя металла сверлением зондирующих отверстий и методом цифровой корреляции изображений. Экспериментальные образцы изготавливались и впоследствии обрабатывались свободным ортогональным резанием и поверхностным пластическим деформированием по схеме качения на специальном станке с числовым программным управлением. Далее с использованием того же станка выполнялось сверление зондирующих отверстий с видеосъемкой изображения поверхности до и после сверления. По изменению спеклов изображений методом цифровой корреляции изображений определялись смещения материальных частиц на поверхности образца, после чего дифференцированием полученных значений перемещений определяли значения радиальных деформаций. Статистический анализ выборки значений радиальных деформаций на одинаковом  расстоянии  от  центра  отверстия  при  изменении  угла  поворота  путем  разложения  в  ряды  Фурье  с вычислением периода распределения показал, что распределение является периодическим. Установлено, что периодограммы, построенные по экспериментальным данным, имеют локальные максимумы при значении периода, близком к 180 градусам. Это обстоятельство обусловливает неизменность вычисляемых значений главных компонент остаточных напряжений и угла их поворота при выборе для расчета значений радиальных деформаций в произвольных точках вокруг отверстия. В работе изложен подход, позволяющий определить остаточные напряжения путем сверления зондирующих отверстий и оценки перемещений материальных частиц на поверхности образца, обусловленных перераспределением остаточных напряжений. Для аналитического описания экспериментальных данных предложено использовать аппроксимирующую периодическую функцию, установлен физический смысл ее коэффициентов.

511-517 201
Аннотация

Цель работы – снизить инструментальные затраты за счет сокращения времени на проектирование покрытий  на  твердосплавном  отечественном  металлорежущем  инструменте  путем  применения  атомарно-силового подхода. Объектом исследования являются покрытия на твердом сплаве группы карбидов вольфрама, например: покрытия карбидом титана ТiC, нитридом титана ТiN, титаном Ti или нитридом сложносоставного покрытия смеси титана, хрома и алюминия (Ti,Cr,Al)N. Для выбора наиболее рациональных покрытий применен метод расчета функционалов межатомных систем с использованием функциональной плотности одиночных атомов. Наиболее простой мерой, позволяющей снизить расходы на проектирование металлорежущего инструмента для изготовления деталей, выполненных из труднообрабатываемых материалов, является разработка покрытий для данного вида инструментов. Рассмотрены различные схемы расположения атомов в материале покрытия по отношению к твердосплавному материалу ВК8. Рассчитанные величины энергии взаимодействия атомов материала покрытия между собой и с материалом твердого сплава составили от 3,04 до 3,5 Дж/м2. Установлена взаимосвязь результатов расчета с эксплуатационным параметром металлорежущего инструмента по коэффициенту трещиностойкости К1с (МПа.√м). Главным результатом проведенных исследований является то, что расчетным методом определена величина адгезии для атомов материала покрытий, указанных выше, с атомами карбида вольфрама и кобальта, уложенных в разные масштабные конфигурации. Это позволяет классифицировать покрытия с позиций обеспечения максимальных эксплуатационных свойств инструментального материала. Предполагается, что чем выше величина адгезии, тем лучше эксплуатационные свойства. Это подтверждено экспериментально и по значениям коэффициента трещиностойкости К1с. Таким образом, выбраны наиболее рациональные варианты покрытий под заданные условия эксплуатации металлорежущего инструмента, что позволяет сократить затраты на проектирование инструмента и обеспечивает возможность прогнозирования эксплуатационных свойств инструмента на этапе его проектирования.

ЭНЕРГЕТИКА

518-526 273
Аннотация

Цель – получение зависимостей, описывающих параметры потока при суперкавитационном обтекании препятствия, часто встречающемся в различных элементах теплоэнергетических систем и установок, а также предложение доступного и достоверного метода для анализа массивов экспериментальных данных течений в таких системах. Натурное моделирование кавитационных процессов выполнялось на циркуляционном гидродинамическом стенде. Был исследован процесс суперкавитационного обтекания конусов с диаметрами основания 15,45 мм и 21,75 мм с углами раскрытия 154° и 127°, соответственно, в рабочем участке диаметром 30 мм. Полученные экспериментальные данные представляли собой четырехмерный массив, который описывал зависимость длины каверны, возникающей за препятствием, и давление в ней от скорости потока и температуры. Из-за сложности обработки и визуального представления данный массив экспериментальных данных был разбит на два трехмерных массива. Аппроксимация полученных данных выполнялась методом сглаживания локально оцененной диаграммы рассеивания. Выполненная аппроксимация с использованием метода локальной полиномиальной регрессии показала, что момент перехода от парогазовой к паровой кавитации не зависит от геометрических размеров препятствия. Также в результате обработки экспериментальных данных была получена зависимость, соответствующая процессу перехода к паровой кавитации. Предложено эмпирическое уравнение, описывающее такой переход. Таким образом, метод сглаживания локально оцененной диаграммы рассеивания (локальной полиномиальной регрессии) наглядно показал взаимосвязь между обрабатываемыми данными. Предложенное эмпирическое уравнение позволяет определить критическую длину каверны, соответствующую переходу от парогазовой кавитации к паровой, и может быть использовано при проектировании и эксплуатации теплоэнергетического оборудования.

527-538 279
Аннотация

Цель – развитие метода принятия технических решений в части системы генерации при вводе мощностей малых гидроэлектростанций в Республике Тыва с учетом надежности функционирования оборудования и неопределенности части исходной информации.  В качестве исходной информации используются цены на применяемое оборудование, стоимость дизельного топлива в будущем времени и др. В данных исследованиях использован метод комплексного анализа эффективности технических решений автономной системы генерации от малой гидроэлектростанции, расположенной в Тоджинском районе Республики Тыва на основе системного подхода. Для адекватной оценки надежности функционирования гидроэнергетических агрегатов использован логико-вероятностный метод на основе кинетической теории дерева отказов. Метод позволяет учесть отказы используемого оборудования, а также незапланированные отключения агрегатов из-за дефицита гидроресурсов р. Большой Енисей (межень, пересыхание, частичное промерзание реки). Создание системы генерации от малой гидроэлектростанции для населенных пунктов Тоджинского района Республики Тыва позволяет покрыть нагрузку до 2 500 кВт, что способствует сокращению затрат на покупку, доставку и хранение дизельного топлива, при этом дизельные генераторы используются как резервные источники электроэнергии. Были рассмотрены 3 варианта состава малой гидроэлектростанции, отличающиеся количеством и установленной мощностью гидрогенерирующих агрегатов: 5х500 кВт; 4х630 кВт и 3х800 кВт. Таким образом, при помощи метода многокритериальной оптимизации из трех предлагаемых вариантов выбран оптимальный вариант системы генерации от малой гидроэлектростанции с тремя гидроагрегатами (мощностью 800 кВт каждый), учитывая надежность и неопределенность части исходной информации.

539-551 216
Аннотация

Цель  –  разработка  простого  и  эффективного  способа  идентификации  параметров  моделей фотоэлектрических  преобразователей,  доступного  для  широкого  практического  применения.  В  качестве  базовой модели  фотоэлектрического  преобразователя  принята  экспоненциальная  модель  с  одним  диодом  и  пятью параметрами, которая обеспечивает простую интеграцию в популярный математический пакет схемотехнического моделирования   MatLab/Simulink. Для идентификации параметров моделей фотоэлектрических преобразователей использовался  оригинальный  метод,  основанный  на  поиске  минимума  среднеквадратичной  ошибки  между модельными  и  экспериментальными  вольт-амперными  характеристиками.  Апробация  предлагаемого  метода проведена путем определения параметров моделей промышленных фотоэлектрических модулей, изготовленных по разным технологиям: тонкопленочного Shell ST40, монокристаллического Shell SP70 и поликристаллического Kyocera KC200GT.  Разработана  методика  построения  математических  моделей  фотоэлектрических  преобразователей, позволяющая воспроизводить их электрические характеристики, которая легко реализуется в популярном табличном процессоре  Excel  с  установленной  надстройкой  «Поиск  решения».  Установлено,  что  предлагаемый  способ идентификации параметров моделей фотопреобразователей является универсальным и может использоваться для построения моделей фотоэлектрических модулей и солнечных элементов широкой номенклатуры. Показано, что модельные  вольт-амперные  характеристики  рассматриваемых  фотоэлектрических  модулей  хорошо  согласуются с  экспериментальными  характеристиками  в  широком  диапазоне  изменения  температуры  и  освещенности, соответствующих реальным условиям их эксплуатации. Показано, что математические модели фотоэлектрических преобразователей,  параметры  которых  определены  по  предлагаемому  методу  идентификации,  обеспечивают более  высокую  точность  в  отображении  их  электрических  характеристик  в  сравнении  с  моделями,  параметры которых идентифицированы с помощью других известных аналитических и численных методов. Таким образом, в результате  проведенных  исследований  разработан  простой  и  эффективный  способ  построения  математических моделей  фотоэлектрических  преобразователей,  не  требующий  применения  программирования  и  разработки специализированных численных алгоритмов. Это позволяет использовать его для решения множества технических задач, связанных с проектированием и эксплуатацией фотоэлектрических систем.

552-564 252
Аннотация

Цель  – исследовать  силы  резания на  единичном  зерне  при воздействии  его  на  обрабатываемый материал. Аналитическое исследование проведено на модели единичного абразивного зерна в виде стержня с закругленной по радиусу вершиной, действующего на обрабатываемый материал. Для расчета интенсивности деформации пластически оттесняемого материала заготовки под действием единичного зерна использован метод линий скольжения (метод  характеристик).  В  результате  проведенных  аналитических  исследований  – пластического деформирования материала, оттеснения заторможенной зоны и трения ее о поверхность зерна при движении вверх в виде стружки, трения зерна о пластически деформированный материал, а также воздействия динамической составляющей пластического деформирования – разработаны математические модели по всем перечисленным факторам. Доказана значимость динамической составляющей в общем балансе сил, связанных с пластическим деформированием, путем определения отношения динамического напряжения на линии разрыва к пределу текучести на сдвиг. На примере расчета данной зависимости для материалов Д16Т и 30ХГСА установлено, что целесообразно учитывать динамическую составляющую силы резания при скорости соударения единичного зерна с обрабатываемой поверхностью свыше 50 м/с. Приведены графики зависимости относительной силы на зерне от относительной глубины внедрения зерна. Предложенная методика расчета сил резания на единичном зерне позволяет рассчитывать суммарную силу взаимодействия единичного зерна с обрабатываемым материалом. Для перехода к заданным способу обработки и обрабатываемому материалу необходимо определить количество зерен, участвующих в контакте, продолжительность контакта, скорость резания. Имея эти данные, можно рассчитывать производительность процесса и показатели качества обработанной поверхности.

565-573 365
Аннотация

Цель – исследование соответствия фактического электропотребления расчетному  в распределительных электрических сетях с преобладанием коммунально-бытовых потребителей ряда городов Челябинской области. Для исследования соответствия между удельной электрической нагрузкой, установленной нормативной документацией, и фактической на одну квартиру по данным электропотребления в ряде городов Челябинской области проанализировано среднегодовое электропотребление коммунально-бытовыми потребителями с определенным количеством квартир за 2021-2022 гг. Анализ соответствия среднегодового электропотребления коммунально-бытовыми  потребителями  рассматриваемых  объектов  проводился  на  основе  действующего  метода  расчета  электрической нагрузки за рассматриваемый период согласно СП 256.1325800.2016. Определено расхождение между реальной электрической нагрузкой на квартиру и ее нормативным значением, установленным действующими в настоящее время нормативными документами, которое составило по электропотреблению от минус 48 до 300%. Для рассматриваемых 16 объектов принадлежности городов Челябинской области произведены сравнения расхождения фактической электрической нагрузки с установленными нормативными значениями. Расхождение между фактической и удельной нагрузками на квартиру составило для 6 квартир от минус 58 до 155%. Для повышения точности прогноза электропотребления в распределительных электрических сетях с преобладанием коммунально-бытовых потребителей и расчета электрических нагрузок предлагается новый показатель – обобщенный коэффициент неопределенности Ai, значения которого определены для рассматриваемого периода. Таким образом, с использованием предложенного коэффициента рекомендованы методы прогнозирования электропотребления в распределительных электрических сетях с преобладанием коммунально-бытовых потребителей и расчета электрических нагрузок. При применении разработанных методов отклонения в прогнозных расчетах в относительных величинах не превысят 10%.

МЕТАЛЛУРГИЯ

574-582 252
Аннотация

Цель – определение оптимальных параметров приготовления и дозировки активной затравки (мелкодисперсного гидроксида алюминия) для стабилизации процесса разложения алюминатного раствора в процессе декомпозиции в цикле Байера. Лабораторные испытания были проведены на температурно-контролируемой вращающейся водяной бане фирмы «Intronics» (Австралия). Проведение гранулометрического анализа полученного гидроксида алюминия осуществляли с помощью системы автоматического анализа изображения ВидеоТест, с использованием микроскопа Axioskop-40 фирмы «Carl Zeiss» (Германия), оснащенного программой Image Analysis. Проведены лабораторные исследования по получению мелкодисперсного гидроксида алюминия (активной затравки) при смешивании щелочно-алюминатного раствора и производственно-оборотной воды в различных соотношениях. Установлена очередность заполнения растворов – сначала производственно-оборотная вода, затем охлажденный  щелочно-алюминатный  раствор.  Определены  оптимальные  условия  для  получения  активной  затравки: время выдерживания раствора 48–72 ч при температуре 50°С и соотношении алюминатного раствора и оборотной воды 60 и 40%, соответственно. Проведены лабораторные исследования по дозированию полученной активной затравки в головные декомпозеры процесса декомпозиции.  Показано, что использование активной затравки в непрерывном режиме декомпозиции позволяет стабилизировать гранулометрический состав продукционного гидроксида алюминия. Установлено, что присутствие активной затравки позволяет снизить начальную температуру процесса декомпозиции с 62 до 58°С без изменения гранулометрического состава гидроксида алюминия. Помимо этого, было подтверждено положительное влияние введения активной затравки на увеличение степени разложения алюминатного раствора до 1,5%. Таким образом, по результатам проведенных исследований установлено, что использование нового метода приготовления и дозирования активной затравки в головные декомпозеры позволяет интенсифицировать процесс декомпозиции при производстве глинозема.

583-597 419
Аннотация

Цель – уточнение известных исторических этапов производства алюминия и глинозема до перехода к современной отраслевой структуре с использованием электрометаллургического способа Эру-Холла и их технической  значимости  в  контексте  современного  металлургического  комплекса.  Анализ  исторических  этапов формирования научного знания о глиноземе, алюминии и технологии их производства при использовании химических способов получения металлического алюминия, включая классификацию и технический анализ используемых технологических процессов, и их сырьевой базы. Показано, что формирование научного знания о глиноземе и алюминии преимущественно связано с практической потребностью использования квасцов и отчасти глинистых минералов. Высокая термодинамическая устойчивость соединений алюминия и отсутствие дешевых источников электроэнергии с момента целенаправленного поиска методов его получения в элементарном состоянии и практически до 90-х годов XIX в. являются причинами развития и применения металлотермических способов, пионером освоения которых стал Анри Сент-Клер Девиль и его коллеги. Установлено, что с 1854 по 1890 г. производство алюминия химическим способом было связано с использованием двойного хлорида (NaCl·AlCl3), природного криолита или синтезированных фтористых солей. В качестве исходных материалов в этот период использовались готовые технические реагенты (сульфат алюминия, аммиачные квасцы, гидроксид алюминия) и природное сырье (криолит, боксит, глина), а добыча и переработка боксита были преимущественно связаны с производством квасцов и сульфата алюминия, потребляемых легкой промышленностью. Несмотря на ограниченный спрос в чистом оксиде алюминия на этапе металлотермического получения алюминия, движущей силой развития современных технологий производства глинозема стала потребность в химической продукции, что обеспечило разработку и освоение технологических процессов переработки бокситов, составляющих основу металлургического комплекса с получением алюминия способом Эру-Холла.

598-610 442
Аннотация

Цель исследования – изучение возможности получения раствора силиката натрия (жидкого стекла) с  использованием  техногенного  сырья  для  последующего  применения  в  металлургической  практике.  Объектом исследования являлся промышленный отход производства фторида алюминия – кремнегель, представляющий собой тонкодисперсный порошок диоксида кремния с содержанием влаги более 55% масс. Кремнегель был подготовлен путем проведения его очистки с использованием низкоконцентрированного раствора серной кислоты. Процесс получения жидкого  стекла  проводился  с  использованием  системы  реакторов  HEL  Auto-Mate  Reactor  System.  Определение содержания кремния в растворе осуществлялось на анализаторе Shimadzu EDX-7000P рентгенофлуоресцентным методом.  Для  определения  щелочи  в  полученном  продукте  был  использован  титриметрический  метод  анализа. Проведение  предварительного  процесса  очистки  позволило  получить  кремнегель  с  содержанием  аморфного диоксида  кремния  более  98%  масс.  По  результатам  исследования  были  установлены  оптимальные  параметры процесса  получения  жидкого  стекла:  температура  –  100°С,  время  процесса  –  4,5  ч,  скорость  перемешивания  – 300 об/мин и концентрация исходного щелочного раствора – от 10 до 17,5% масс. Полученный раствор жидкого стекла имел массовое содержание диоксида кремния от 16,65 до 23,77% масс. и силикатный модуль от 2,72 до 3,16, что удовлетворяет требованиям товарной продукции, реализуемой в различных отраслях промышленности. На основе проведенных экспериментов предложены оптимальные параметры процесса получения жидкого стекла из техногенного сырья – кремнегеля. Жидкое стекло с полученными характеристиками в дальнейшем может быть использовано в качестве связующего материала в металлургических процеcсах.

611-621 290
Аннотация

Цель  –  оценка  возможности  гидрометаллургической  переработки  золошлаковых  отходов  с  целью извлечения из них редких и редкоземельных элементов. В качестве объекта исследований были приняты золошлаковые отходы Читинской ТЭЦ-2. Для определения химического элементного состава продуктов сжигания угля использовалась атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой. С целью предварительной концентрации редких и редкоземельных элементов проводилась электромагнитная сепарация на магнитных сепараторах золошлаковых отходов класса крупности -0,5+0,3 мм, -0,3+0,1 мм. Для выщелачивания редких и редкоземельных элементов из исследуемых образцов изучалась возможность применения в качестве выщелачивающих агентов  серной,  соляной  и  азотной  кислот,  а  также  царской  водки,  при  одновременном  использовании  ультразвукового воздействия. Установлено, что электромагнитная сепарация золошлаковых отходов классов крупности -0,5+0,3 мм и -0,3+0,1 мм позволяет в существенной степени концентрировать редкие и редкоземельные элементы в магнитной фракции: титан (до 25%), циркон (до 33%), иттрий (до 50%), лантан (до 150%), церий (до 5%). Определено, что с ростом продолжительности ультразвуковой обработки при выщелачивании металлов из золошлаковых отходов серной кислотой наблюдается равномерное увеличение содержания галлия в 7,25 раза (с 0,008 до 0,058 г/дм3); при разложении царской водкой также наблюдается концентрирование этого же элемента в 3 раза (с 0,008 до 0,024 г/см3), причем ультразвуковая обработка позволяет добиться незначительного увеличения концентрации; при выщелачивании серной кислотой (продолжительность ультразвукового воздействия 5 минут) наблюдается повышение содержания рубидия в 4 раза (с 0,108 до 0,457 мг/дм3). Таким образом, наиболее эффективным для извлечения редких и редкоземельных элементов из золошлаковых отходов Читинской ТЭЦ-2 является кислотное выщелачивание в комбинации с электромагнитной сепарацией и ультразвуковой активацией пульпы.

ПЕРСОНАЛИЯ



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4004 (Print)
ISSN 2782-6341 (Online)