за 2011 год.

ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЗА 2011 г.
КАФЕДРА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЗОЛОТА
д.т.н., проф. Тарасов В.П.
Заведующий кафедрой
Научные достижения 2011 года
Основные направления научных работ кафедры:
-
разработка технологий рационального природопользования ресурсов цветных,
редких и благородных металлов;
-
разработка
ресурсосберегающих
и
экологически
чистых
технологий
производства цветных, редких и благородных металлов и их соединений;
- вторичная металлургия цветных, редких и благородных металлов;
Разработка
технологий
рационального
природопользования
ресурсов
цветных, редких и благородных металлов
В рамках контракта с индийской фирмой «НАЛКО» в 2011 годука федрой ЦМиЗ
завершены исследования по созданию эффективной безотходной технологии комплексной
переработки
частично
эффективность
латеризированных
индийских
последовательно-комбинированного
кондалитов.
варианта
Установлена
Байер-гидрохимия.
Результаты работы легли в основу разрабатываемого технологического регламента
переработки высококремнистого алюминиевого сырья. Внедрение технологии обеспечит
рациональное природопользование.
Руководитель работы: проф., д.т.н. Николаев И.В.
В рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного
потенциала высшей школы 2009-2011» с целью развития теоретических основ о
механизме формирования и выделения конденсированных и газообразных фаз в
барботажных пирометаллургических процессах прямой выплавки чернового свинца из
сульфидных концентратов проведены исследования равновесного распределения свинца,
меди и серы между конденсированными и газообразными фазами в зависимости от
парциального давления кислорода, состава шлака и температуры, изучение физикохимических свойств высокосвинцовистых шлаков. Проведены исследования и получены
прямые экспериментальные данные по распределению меди между продуктами плавки в
интервале
рабочих
температур
процесса
Ванюкова
1040-1280
о
С.
Данные
по
распределению между продуктами свинцовой плавки могут служить справочным
материалом
для
теоретических
прогнозирующих
расчетов,
математического
моделирования металлургических процессов, выбора технологических режимов ведения
процесса плавки и при принятии конструктивных решений по металлургическому
агрегату.
Руководитель работы: проф., к.т.н.Федоров А.Н.
По заказу ООО «ИНТЕГРА РУ» выполнены исследования по переработке
отвалов аммиачно-карбонатного выщелачивания обожженных окисленных никелевых
руд. Опробованы два гидрометаллургических варианта переработки – солянокислотный и
сернокислотный. Выявлена перспективность сернокислотного варианта.
Руководитель работы: проф,. д.т.н. Медведев А.С.
В рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного
потенциала высшей школы 2009-2011»разработаны и опробованы в лабораторном
масштабе
способы
переработки
низкосортных
вольфрамитовых,
шеелитовых
и
молибденитовых концентратов, обеспечивающие повышение сквозного извлечения
вольфрама и молибдена из руд в конечные продукты и в целом – более рациональное
природопользование сырьевых ресурсов. По всем разработанным вариантам достигнуто
повышение сквозного извлечения металлов из руд в товарные продукты не менее, чем на
10 %.
Руководитель работ: проф. Медведев А.С.
В рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические
кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., в рамках реализации мероприятия №
1.2.1 Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов
наук по проекту «Совместная переработка красного шлама и титансодержащего сырья с
получением концентрата редкоземельных металлов, железа и титана» на 3 этапе
достигнуты следующие результаты:
В работе как наиболее перспективный с экономической и экологической точки
зрения был выбран пирометаллургический способ переработки отходов глинозёмного
производства.
Анализ
литературных
данных
показывает,
что
пирометаллургическая
переработка красных шламов сводится к восстановлению оксида трёхвалентного железа
карботермическим способом с шлакующей добавкой (CaO), с получением чугуна и
глинозёмистого шлака. Расчет шихты ведут из расчета полного восстановления железа и
получения двухкальциевого силиката и двенадцатикальциевого алюмината а так же
перовскита.
Проведённое термодинамическое моделирование показало большую вероятность
3
протекания предполагаемых реакций.
С целью подтверждения данных были проведены эксперименты на вакуумной
лабораторной печи с использованием компонентов, входящих в состав красных шламов.
Результаты опытов подтвердили правильность предположений. Были определены
кинетические
параметры
-
энергия
активации
процесса
карботермического
восстановления железа (кинетические кривые были обработаны для начального периода
(30 минут)). Энергию активации определяли графически по тангенсу наклона прямой в
координатах lg(dα/dt) от 1/(T·103). Энергия активации EA процесса алюминотермического
восстановления кальция из перовскита равна 45,4 кДж/моль. Порядок реакции n равен 1.
При
карботермическом
восстановлении
красного
шлама,
получается
ниобийсодержащий чугун и шлак сложного состава, переработка которого с получением
концентрата (плава) РЗМ, диоксида титана или хлорида титана, кальция в металлическом
виде или в сплаве с алюминием или кремнием ставит следующую технологическую
задачу.
На основе имеющихся и полученных данных о существующих способах
переработки
отходов
глинозёмного
сырья
и
проведенных
экспериментальных
исследований сделан вывод о перспективности пирометаллургической переработки
отходов глинозёмного производства, так называемых «красных шламов». Преимуществом
по сравнению с гидрометаллургическими способами переработки является отсутствие
больших объёмов агрессивных жидкостей и необходимость их хранения, фильтрации и
влагоотделения. Пирометаллургический способ позволяет получить сразу несколько
видов ценных продуктов – жидкий чугун (в ряде случаев и «природнолегированный»
танталом и ниобием, пригодный для производства феррониобия), кальциево-силикатный
шлак, содержащий оксиды ряда РЗМ, титана, скандия и иттрия. Отходящий газы содержат
остаточный свинец и цинк в виде возгонов.
Процесс возможно осуществлять как в руднотермических печах, так и в печах с
жидкой ванной, обеспечивающих хороший выход и извлечение. В настоящее время идёт
процесс разработки вакуумной печи непрерывного действия, позволяющей значительно
сократить издержки на нагрев и восстановление сырья, решая попутно вопрос утилизации
отходящих газов и возгонов.
Руководитель работ: проф., д.т.н. Кулифеев В.К.
Инновационные разработки:
1.
Разработка технологии переработки окисленных никелевых руд с
использованием в качестве сульфатизатора пирита и пирротина.
4
Оптимизирован процесс сульфидирования окисленной никелевой руды и ее
расплава пиритом, пирротином и элементарной серой, обеспечивающий минимальные для
шахтной плавки и процесса Ванюкова потери серы с отходящими газами при
максимальном извлечении никеля в никелевый штейн.
Руководители работ: проф. Быстров В.П., доц. Комков А.А
2.
Разработка
методики
оценки
эффективности
охлаждения
водоохлаждаемых элементов печи Ванюкова
Методика
позволит
еще
в
период
предпускового
разогрева
оценить
эффективность работы водоохлаждаемого элемента, что предотвратит аварийные
осановки печи во время ее эксплуатации и увеличит срок службы металлургического
агрегата – печи Ванкова.
Руководители работ: проф., д.т.н. Быстров В.П., проф., к.т.н.Федоров А.Н., доц.,
к.т.н. Комков А.А.
3. Разработка технологии получения оксида алюминия высокой чистоты,
пригодного для производства лейкосапфиров.
Разрабатываемая технология сочетает в себе достаточно простое аппаратурные
решения при получении оксида алюминия чистотой 99,98-99,995 % и оптимальное
соотношение  и  модификаций, пригодного для получения монокристаллов
лейкосапфира методами зонной плавки или Вернейля. Технология уникальна и не имеет
аналогов в России и за рубежом.
Руководитель работ: доц., к.т.н. Лысенко А.П.
4. Разработка экологически безопасной технологии производства диоксида
циркония.
Внедрение технологии обеспечит производство диоксида циркония
для
плавленолитых бадделеиткорундовых огнеупоров, применяемых в черной и цветной
металлургии.
Руководитель работы: проф., д.т.н. Соколов В.А.
5. Разработка технологи изготовления огнеупорных материалов для футеровки
установок остеклования радиоактивных отходов.
Руководитель работы: проф., д.т.н. Соколов В.А.
5
6. Разработка технологии получения тонкодисперсоного гидроксида (оксида)
алюминия с заданными свойствами.
Внедрение технологии обеспечит сырьем различные отрасли промышленности
такие как: производство катализаторов, антипирена, пигментов и т.п.
Руководитель работы: проф., д.т.н. Николаев И.В., Воробьев И.Б.
7. Исследование процесса автогенной плавки первичного свинцового сырья в
печи Ванюкова.
Цель исследований – замена дорогостоящего кокса на низкосортный уголь и
получение два типа свинца – чернового и обогащенного благородными металлами.
Разрабатываемая
технология
будет
способствовать
снижению
энергоемкости
производства и повышению комплексности использования сырья.
Руководитель работ: проф. Федоров А.Н.
8. Разработка и испытание новых конструкций анодного массива для снижения
расхода электроэнергии алюминиевого электролизера на силу тока 300 кА.
Основная цель производителей алюминия во всем мире является повышение
выхода по току при одновременном расходе электроэнергии. Новая конструкция анодного
блока обеспечит снижение рабочего напряжения электролизера и уменьшит расход
электроэнергии на 1200-1500 кВт.ч/т Al.
Руководитель работ: доц. Лысенко А.П.
9. Разработка эффективной схемы обескремнивания алюминатных растворов
глиноземного производства.
Разработана двухстадийная схема обескремнивания алюминатных растворов
глиноземного производства с получением цеолита и железистого гидрограната.
Руководители работы: асс. Киров С.С., с.н.с. Захарова В.и., проф., д.т.н. Николаев
И.В., ст. пр. Хайруллина Р.Т.
10. Разработка эффективной технологии обеднения шлаков от плавок на богатые
штейны.
Изучены закономерности распределения примесей свинца, цинка, мышьяка и
сурьмы в условиях восстановительной барботажной обработки шлаков газовыми смесями
с контролируемым парциальным давлением кислорода.
Руководители работ: доц., к.т.н. Комков А.А., асп. Камкин Р.И.
11.
Разработка
технологии
производства
строительных
материалов
из
маложелезистых шлаков.
Исследованы закономерности высокотемпературного превращения шлаковых
расплавов цветной металлургии в клинкер для производства строительных материалов.
6
Результаты исследований легли в основу разрабатываемой технологии переработки
шлаков цветной металлургии в цементный клинкер с доизвлечением ценных компонентов
в железистый чугун, что решит проблему утилизации отвальных шлаков.
Руководитель работ: проф., д.т.н. Быстров В.П.
Разработка
ресурсосберегающих
и
экологически
чистых
технологий
производства цветных, редких и благородных металлов и их соединений
По проекту № 2.1.2/234 «Изучение физико-химических и технологических основ
процесса получения кальция совмещенным процессом «диссоциация-восстановление»
карбоната кальция» аналитической ведомственной целевой программы “Развитие
научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)” мероприятие: № 2. «Проведение
фундаментальных исследований, в области естественных, технических и гуманитарных
наук. Научно-методическое обеспечение развития инфраструктуры вузовской науки»
раздел: № 2.1. «Проведение фундаментальных исследований в области естественных,
технических и гуманитарных наук» подраздел: № 2.1.2. «Проведение фундаментальных
исследований в области технических наук» был представлен итоговый отчет о
проделанной работе, содержащий следующие результаты научной работы:
В
работе
проведены
термодинамические
и
кинетические
исследования
проведения процесса восстановления кальция из комплексного титансодержащего сырья
(перовскита).
Полученные данные свидетельствуют о возможности ведения такого процесса
при различных условиях (в вакууме и в условиях защитной атсомферы) различными
восстановителями, такими как углерод, ферросилиций, алюминий.
При проведении исследований определены скорости протекания процесса в
зависимости от условий, типа восстановителя. Показано, что выход кальция по
экспериментальным
данным
не
превышает
65-70
%,
что
достигается
при
алюминотермическом восстановлении кальция из его оксида. Попутно исследована
возможность получения ферросилиция, силикокальция и ферросиликокальция при
карботермическом восстановлении метала из перовситового сырья. Анализ полученных
данных свидетельствует о возможности протекания такого рода процесса, что требует
проведения дополнительных исследований. Тем не менее, необходимо отметить, что по
результатам эксперимента сделан вывод о практически полном удалении кальция из
исходного материала в ходе ведения вакуумного карботермического восстановления
кальция в присутствии оксидов железа и кремнезёма. Кальций получен как в
7
металлическом (конденсированном) состоянии на стенках конденсатора, так и в виде
карбида кальция, в случае поддержания в системе восстановительной атмосферы. Остаток
(шлак) содержит смесь карбида титана и железа, ферросилиция и незначительные
включения силикокальция.
Таким образом, установлена возможность получения кальция при переработке
комплексного татансодержащего сырья, в частности перовскита, что позволяет более
полно использовать исходное сырьё, расширить сырьевую базу кальция. Немаловажным
также является возможность осуществления процесса на существующем оборудовании
титановых производств.
Руководитель работ: доц., к.т.н. Кропачев А.Н.
На кафедре ЦМиЗ для ООО «Интермиксмет» ведется комплекс работ по
совершенствованию технологий производства лигатур Al-Ti, Al-Sr,Al-(5-10%) Zr,
обеспечивающие повышение качества товарной продукции и снижение ее себестоимости
за счет применения более дешевого сырья, получение более легких интерметаллидов,
снижение потерь и энергоемкости процесса производства.
Руководитель работ: проф. Москвитин В.И.
По
инициативе
кафедры
ЦМиЗ
активно
продолжается
разработка
комбинированного варианта переработки сульфидного медного концентрата после
обогащения руд Удоканского месторождения. Получение меди из сульфидных
концентратов, исключающее образование и выделение сернистых газов в атмосферу,
основано на хлорирующем низкотемпеатурном обжиге концентрата и последующей
гидрометаллургической
переработке
продукта
обжига.
Образующиеся
продукты
выщелачивания могут быть использованы для производства калийных удобрений и
получения катодной меди. Технологическая схема опробованная в лабораторных условиях
полностью исключает выброс сернистых газов в атмосферу и обеспечивает извлечение
меди в товарный продукт не менее, чем на 95 %.
Руководитель работы: проф., д.т.н. Медведев А.С.
Инновационные разработки:
1. Исследование способа переработки ильменит-хром-гематитового концентрата
Цель исследований – комплексная переработка сырья сложного состава с
получением кондиционного ильменитового концентрата.
Руководитель работы: проф., к.т.н. Ракова Н.Н
8
2. Разработка научных основ прогнозирования реакционной способности
механически активированных концентратов редких металлов
Исследования направлены на разработку эффективной системы подходов оценки
реакционной
способности
фаз
концентратов
редких
металлов
с
применением
рентгеноструктурного анализа
Руководители работы: доц., к.т.н. Богатырева Е.В., с.н.с., д.т.н. Ермилов А.Г.
3.
Совершенствование
пирометаллургического
способа
переработки
вольфрамитовых концентратов.
Цель исследований – снижение энергоемкости переработки вольфрамитовых
концентратов, в том числе и низкосортных, способом спекания. Технология обеспечит
более рациональное и экономичное использование минерального сырья. Продуктом
технологии
является
искусственный
шеелит
пригонный
для
производства
ферровольфрама.
Руководитель работы: доц., к.т.н. Богатырева Е.В.
4.
Разработка
низкотемпературного
содового
вскрытия
шеелитовых
концентратов.
Исследована возможность низкотемпературного (100 оС) вскрытия шеелитового
концентрата (35,6 % W) растворами соды. Для интенсификации содового выщелачивания
применена предварительная механоактивация концентрата в «сухом» режиме.
Руководители работы: доц., к.т.н. Богатырева Е.В., с.н.с., д.т.н. Ермилов А.Г.
5. Разработка экологически безопасной технологии производства диоксида
циркония.
Внедрение технологии обеспечит производство диоксида циркония
для
плавленолитых бадделеиткорундовых огнеупоров, применяемых в черной и цветной
металлургии.
Руководитель работы: проф., д.т.н. Соколов В.А.
6.
Разработка новых эффективных способов извлечения скандия из различного
сырья.
Проведены исследования растворимости соединений скандия в различных
системах, что позволило определить условия, обеспечивающие максимальную и
минимальную растворимость гексафторскандата аммония.
Руководитель работы: доц., д.т.н. Соколова Ю.В.
7.
Исследование процесса получения гидрооксодиалюмината лития (ГОДАЛ)
из растворов с последующей конверсией ГОДАЛ в гидромоноалюминат лития
(ГМАЛ).
9
Руководитель работы: доц., к.т.н. Леонова Л.М.
Вторичная металлургия цветных, редких и благородных металлов
В рамках госконтракта №02.740.11.0687 в рамках федеральной целевой
программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 20092013 годы по теме: «Разработка ресурсосберегающих технологических процессов
извлечения цветных, редких и благородных металлов из многокомпонентных материалов
электронного лома и химических источников тока». Целью работы является создание
научных основ комплексной переработки электронного лома и на этой базе разработка
технологических процессов и оборудования для извлечения из электронного лома
различных драгоценных и цветных металлов.Проведены исследования по оптимизации
процесса аффинажа электролизом медного коллектора после плавки электронного лома.
Исследования показали возможность использования в процессе электролитического
выделения золота из медного коллектора серной кислоты, что способствует более
избирательному извлечению золота в шлам. При оптимальных режимах – 60-65оС и
плотности тока 380-450 А/м2 достигнуто среднее извлечение золота в шлам – 99,9%,
серебра – 78 %.
Руководитель работы: проф., д.т.н. Стрижко Л.С.
По договору с ОАО «Щёлковский завод вторичных драгоценных металлов» на
создание (передачу) научно-технической продукции № 018/11-501 (тема 1341015) ведутся
работы по теме: «Разработка технологии извлечения цветных металлов из низкопробного
вторичного лома». На основании литературных данных, опыта работы завода и
собственных исследований, проведённых в университете, рассмотрена возможность
пирометаллургической технологий отделения цветных металлов от серебра. Особое
внимание уделяется утилизации цветных металлов и его последующей реализации.
Проводится экономическая оценка различных технологий.
Руководитель работы: проф., д.т.н. Стрижко Л.С.
Инновационные разработки:
1. Исследование процесса переработки отработавшего электролита магниевого
производства.
Реализация технологии позволит получать из отработашего электролита
производства магния флюс и Mg-Са сплав на бездиафрагменном магниевом электролизере
при силе тока 125 кА.
Руководитель работы: доц., к.т.н. Лысенко А.П.
10
2. Создание технологии переработки оксидно-солевых отходов алюминиевой
промышленности.
Вовлечение
в
переработку
оксидно-солевых
отходов
алюминиевой
промышленности обеспечит получение покровных флюсов и сплава на основе алюминия
и
кремния
пригодного
для
раскисления
стали.
Внедрение
технологии
будет
способствовать рациональному природопользованию и повышению экологической
безопасности предприятий вторичной металлургии.
Руководитель работы: доц., к.т.н. Лысенко А.П.
Выполнение хоздоговорных и госбюджетных работ
1. Г/б «Разработка технологии извлечения свинца и других
цветных металлов и аккумуляторного лома» Руководитель работ: проф.,
д.т.н. Стрижко Л.С.
2. Г/б
«Совместная
переработка
красного
шлама
и
титансодержащего сырья с получением концентрата редкоземельных
металлов, железа и титана» Руководитель работ: проф., д.т.н.Кулифеев
В.К.
3. Г/б «Изучение физико-химических и технологических основ
процесса получения кальция совмещенным процессом «диссоциациявосстановление» карбоната кальция» Руководитель работ: доц., к.т.н.
Кропачев А.Н.
4. Г/б «Физико-химические основы технологий переработки
вольфрамовых и молибденовых концентратов» Руководитель работ:
проф., д.т.н Медведев А.С.
5. Г/б «Разработка теоретических основ технологии прямой
выплавки чернового свинца из сульфидных концентратов с применением
барботажного процесса» Руководитель работ: проф., к.т.н Федоров А.Н.
6. Г/б: «Разработка теоретических основ высокоэффективных,
ресурсосберегающих, экологически чистых процессов в черной и цветной
металлургии» Руководитель работ: проф., к.т.н Федоров А.Н.
7. Международный
технологии
получения
контракт
глинозема
из
«Разработка
частично
латеризированных
кондалитов» Руководитель работ: проф., д.т.н Николаев И.В.
11
эффективной
8. Г/б
«
Разработка
ресурсосберегающих
технологических
процессов извлечения цветных, редких и благородных металлов из
многокомпонентных материалов электронного лома и химических
источников тока» Руководитель работ: проф., д.т.н. Стрижко Л.С.
9. Г/б «Проведение исследований по разработке технологии
регенерации газоочистных растворов алюминиевого производства с
получением фторида кальция и выводом сульфатов» Руководитель работ:
доц., к.т.н. Кропачев А.Н.
10.
Х/д
«Разработка
технологии
извлечения
цветных
металлов из низкопробного вторичного лома» Руководитель работ: проф.,
д.т.н. Стрижко Л.С.
Основные публикации
Приведены в приложении
Защита диссертационных работ в 2011 году.
1.
Сухарев Артем Викторович - диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук «Разработка технологии и оборудования для
высокотемпературного алюминотермического восстановления кальция
из оксида» по специальности 05.16.02 «Металлургия черных, цветных и
редких металлов».
2.
Пересади Сергей Сергеевич - диссертация на соискание ученой степени
кандидата
технических
наук
«Разработка
технологии
извлечения
благородных металлов из медно-магнетитовых золотосодержащих
концентратов Быстринского месторождения» по специальности 05.16.02
– «Металлургия черных, цветных и редких металлов», технические науки.
3.
Щелкунов Владимир Владимирович - диссертация на соискание ученой
степени кандидата технических наук «Процессы штейнообразования при
плавках окисленных никелевых руд» по специальности 05.16.02 –
Металлургия черных, цветных и редких металлов.
4.
Александров Павел Владимирович - диссертация на соискание ученой
степени
кандидата
гидрометаллургического
технических
способа
наук
извлечения
«Разработка
молибдена
из
полупродуктов обогащения руд Бугдаинского месторождения» по
специальности
05.16.02 – «Металлургия
черных,
цветных
и
редких
металлов», технические науки.
5.
Со Ту - диссертация на соискание ученой степени кандидата технических
наук
«Физико-химические
переработки
сульфидного
12
основы
медного
комбинированного
концентрата
способа
Удоканского
месторождения» по специальности 05.16.02 – «Металлургия черных,
цветных и редких металлов», технические науки.
6.
Камкин Ростислав Игоревич - диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук «Оптимизация технологии извлечения меди
и сопутствующих элементов при барботажном восстановительном
обеднении многокомпонентных шлаков» по специальности 05.16.02 –
«Металлургия черных, цветных и редких металлов», технические науки.
Тарасов Вадим Петрович- заведующий кафедрой, проф. д.т.н.
Тел. (495)236-40-17
E-mail: vptar@mail.ru
13