Институт металлургии Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия:
Красиков С. А., вед. науч. сотр., эл. почта: sankr@mail.ru
Уполовникова А. Г., науч. сотр.
Агафонов С. Н., аспирант
Жидовинова С. В., ст. науч. сотр.
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева Кольского НЦ РАН, г. Апатиты, Россия:
Матвеев В. А., зав. лаб.
При использовании методов термодинамического моделирования, дифференциально-термического и рентгенофазового анализов исследованы особенности фазовых превращений компонентов эвдиалитового концентрата при алюминотермическом восстановлении в интервале температур от 100 до 2000 оC. Установлено, что для вероятности протекания процесса температура не является доминирующим фактором и с увеличением расхода алюминия наблюдается последовательное восстановление металлов с образованием силицидов железа, ниобия, титана, циркония, а также выделение свободных форм железа, марганца и кремния. В кинетически активную стадию реакции взаимодействия переходят после образования жидкого алюминия. Эксперименты по алюминотермическому восстановлению эвдиалитового концентрата, проведенные на лабораторной печи сопротивления, с определенным приближением подтвердили термодинамическую оценку и результаты дифференциально-термического анализа (ДТА) и показали перспективность применения стадии алюмино-термического восстановления в технологии комплексной переработки эвдиалитового сырья. При проплавлении шихт, содержащих концентрат, алюминий и добавки флюсующих компонентов в виде оксида и фторида кальция, получены сплавы с содержанием 15–30 % железа, 5–6 % марганца, 15–21 % циркония и 5–6 % титана, пригодные для использования в качестве лигатур при получении специальных сталей. Извлечение циркония в сплав достигало более 70 %, а титана, марганца и ниобия — более 80 %. Рентгенофазовый анализ показал наличие в сплавах свободной формы кремния, силицидов железа, марганца, титана, циркония. Стронций, редкоземельные металлы и радионуклиды в виде урана и тория после восстановления концентрата алюминием практически полностью переходили в шлак.
Выполненные расчеты проводили на оборудовании ЦКП «УРАЛ-М» ИМЕТ УрО РАН.
Работа выполнена при финансовой поддержке УрО РАН по Межрегиональному проекту № 12-С-3-1006 программы фундаментальных научных исследований с Кольским научным центром РАН.
1. Лебедев В. Н. Сернокислотная технология эвдиалитового концентрата // Журн. прикладной химии. 2003. Т. 76, вып. 10. С. 1601–1605.
2. Лебедев В. Н., Руденко А. В. Выделение редкоземельных элементов при солянокислотном разложении эвдиалита // Химическая технология. 2003. № 1. С. 26–29.
3. Захаров В. И., Скиба Г. С., Соловьев А. С., Лебедев В. Н., Майоров Д. В. Некоторые аспекты кислотной переработки эвдиалита // Цветные металлы. 2011. № 11. С. 25–29.
4. Захаров В. И., Майоров Д. В., Алишкин А. Р., Матвеев В. А. О причинах недоизвлечения циркония при кислотной переработке Ловозерского эвдиалитового концентрата // Изв. вузов. Цветная металлургия. 2011. № 5. С. 26–31.
5. Красиков С. А., Матушкина Н. В., Кузас Е. А., Агафонов С. Н., Захаров В. И., Николаев А. И., Алишкин А. Р. О возможности пирометаллургической переработки эвдиалитовых концентратов // Исследования и разработки в области химии и технологии функциональных материалов : материалы Всерос. науч. конф. с международным участием. 27–30 ноября 2010 г. Апатиты. — Апатиты : Изд-во Кольского научного центра РАН, 2010. С. 46–47.
6. Roine A. Outokumpu HSC Chemistry for Windows. Chemical Reaction and Equilibrium Software with Extensive Thermochemical Database. — Pori : Outokumpu Research OY, 2006. — 448 p.
7. Ватолин Н. А., Моисеев Г. К., Трусов Б. Г. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических системах. — М. : Металлургия, 1994. — 352 с.
8. Моисеев Г. К., Вяткин Г. П. Термодинамическое моделирование в неорганических системах : учебное пособие. — Челябинск : ЮУрГУ, 1999. — 256 с.
9. Гасик М. И., Лякишев Н. П., Емлин Б. И. Теория и технология производства ферросплавов. — М. : Металлургия, 1988. — 784 с.
10. Атлас шлаков : справочное издание / под ред. И. С. Куликова ; пер. с нем. — М. : Металлургия, 1985. — 208 с.