Технический университет УГМК, Верхняя Пышма, Россия¹ ; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия²

С. И. Холод, заместитель заведующего кафедрой металлургии^1,2, эл. адрес: hsi503@yandex.ru

АО «Уралмеханообр», Екатеринбург, Россия

В. П. Жуков, ведущий научный сотрудник лаборатории окускования и физико-механических испытаний, докт. техн. наук, профессор, эл. адрес: zhukov.v.p@mail.ru

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия.
С. В. Мамяченков, заведующий кафедрой металлургии цветных металлов, докт. техн. наук, профессор, эл. адрес: s.v.mamiachenkov@urfu.ru
В.В. Рогачев, доцент кафедры металлургии железа и сплавов, канд. техн. наук, эл. адрес: v.v.rogachev@urfu.ru

Современный процесс анодной плавки характеризуется периодичностью, высокой энергоемкостью и недостаточно эффективным регулированием нормативных режимов технологии. В частности, окончание операций окисления и восстановления контролируется методом визуальной оценки состояния поверхности твердых образцов, периодически отбираемых ложечных проб расплава. Полученная таким способом информация не обеспечивает достоверность и полноту протекания стадий окисления и восстановления расплава, что не позволяет оперативно управлять ходом плавки, снижает удельную производительность процесса и приводит к дополнительному расходу топливно-энергетических ресурсов и огнеупорных материалов. Для поиска оптимальных режимов операций окисления и восстановления расплавов предложена математическая модель непрерывного определения концентрации кислорода в расплаве меди, основанная на изменении электросопротивления металла во времени, которое в процессе плавки изменяет значение физической величины (являясь свидетельством изменения концентрации примесных элементов в расплаве), вследствие чего появляется возможность определения момента времени завершения подачи дутья и осуществления корректировки режимов продувки, что создаст предпосылки для сокращения расхода топливно-энергетических ресурсов и повышения производительности рафинирования. Предложенная модель определения концентрации кислорода в процессе плавки меди достаточно проста в исполнении и реализации, обладает удовлетворительной воспроизводимостью результатов, что представляет безусловный интерес для совершенствования технологии огневого рафинирования меди.

1. Quiroz Cabascango V. E., Bazhin V. Yu. Combustion optimization in gas burners of reverberatory furnaces during the melting of nickel alloys // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1728. 012019. DOI: 10.1088/1742-6596/1728/1/012019
2. Sharikov Y. V., Quiroz Cabascango V. E. Mathematical modeling of mass, heat and fluid flow in a reverberatory furnace for melting nickel-containing raw materials // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1753. 012064. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012064
3. Пат. 2779418 РФ. Устройство для производства анодной меди / Лисиенко В. Г., Чесноков Ю. Н., Холод С. И., Рогачев В. В., Кисе лев В. В. ; заявл. 09.12.2021 ; опубл. 06.09.2022 Бюл. № 25.
4. Davenport W. G., King M., Schlesinger M., Biswas A. K. Extractive metallurgy of copper. – 4th edition. – Oxford : Pergamon, 2002.
5. Biswas A. K., Davenport W. G. Extractive metallurgy of copper. – 3th edition. – Oxford : Pergamon, 1994.
6. Gerlach J., Herfort P. The rate of oxyden uptake by molten copper // Metall. 1968. Vol. 22, No. 11. Р. 1068–1090.
7. Gerlach J., Schneider N., Wuth W. Oxyden absorption during blowing of molten Cu // Metall. 1972. Vol. 25, No. 11. Р. 1246–1251.
8. Frohne O., Rottmann G., Wuth W. Processing speeds in the pyrometallurgical refining of Cu by the top-blowing process // Metall. 1973. Vol. 27, No. 11. Р. 1112–1117.
9. Zhukov V. P., Mastyugin S. A., Khydyakov I. F. Аbsorption of oxyden by molten copper during top blowing with steam – air mixtures // Soviet Non-Ferrous Metals Research. 1986. Vol. 14, No. 5. Р. 371–375.
10. Аглицкий В. А. Пирометаллургическое рафинирование меди. – М. : Металлургия, 1971. – 319 с.
11. Жуков В. П., Скопов Г. В., Холод С. И., Булатов К. В. Пирометаллургия меди : в двух книгах. – М. : Ай Пи Ар Медиа, 2023. Кн. 2. –322 с.
12. Сафаров Д. Д. Кинетика окисления сплавов на основе меди газовой фазой переменного состава : дис. … канд. хим. наук. – Свердловск, 1983. – 171 с.
13. Белоусов А. А., Пастухов Е. А., Алешина С. Н. Влияние температуры, парциального давления кислорода на кинетику окисления жидкой меди // Расплавы. 2003. № 2. С. 3–6.
14. Martin T., Utigard T. The kinetics and mechanism of molten copper oxidation by top blowing of oxygen // JOM. 2005. Vol. 57. P. 58–62.
15. Белоусов В. В., Климашин А. А. Высокотемпературное окисления меди // Успехи химии. 2013. Т. 82, Вып. 3. С. 273–288.
16. Barton R. G., Вrimасоmbе J. K. Influence of surface tensiоndrivеn flоw оf the kinetics of охуgеn absorption in molten copper // Metallurgical Transactions В. 1977. Vol. 8. P. 417–427.
17. Лямкин С. А., Танутров И. Н., Свиридова М. Н. Кинетика окисления расплавленной меди кислородом газовой фазы // Расплавы. 2013. № 2. С. 83–89.
18. Аветесян А. А., Чатилян А. А., Харатян С. Л. Кинетические особенности начальных стадий высокотемпературного окисления меди // Химический журнал Армении. 2013. T. 66, № 3. С. 407–415.
19. Жуков В. П., Холод С. И., Демин А. И., Меньшиков В. А. Исследование кинетики окисления меди методом дифференциально-термографического анализа // Современные тенден ции в области теории и практики добычи и переработки минерального и техногенного сырья : материалы Междунар. научно-техн. конф., 6–7 ноября 2024 г. – Екатеринбург : АО «Уралмеханобр». С. 284–287.
20. Kumar H., Kumagai S., Kameda T., Saito Y. et al. Highly efficient recovery of high-purity Cu, PVC, and phthalate plasticizer from waste wire harnesses through PVC swelling and rod milling // Reaction Chemistry & Engineering. 2020. Vol. 5, Iss. 9. P. 1805–1813.
21. Martins T. R., Mrozinski N. S., Bertuol D. A., Tanabe E. H. Recovery of copper and aluminium from coaxial cable wastes using comparative mechanical processes analysis // Environmental Technology. 2021. Vol. 42, No. 20. P. 3205–3217.
22. Namil Um, Seon-Oh Park, Cheol-Woo Yoon, Tae-Wan Jeon. A pretreatment method for effective utilization of copper product manufacturing waste // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021. Vol. 9, Iss. 4. 105509. DOI: 10.1016/j.jece.2021.105509
23. Досмухамедов Н. К., Жолдасбай Е. Е., Нурлан Г. Б., Курмансеитов М. Б. Влияние металлов-примесей на физико-химические свойства сверхчистой меди // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 1. С. 25–30.
24. Как изменяется сопротивление при нагреве металлов. – URL: https://electrik.info/main/fakty/298-kak-izmeryaetsya-soprotivleniepri-nagreve-metallov.html (дата обращения: 25.03.2025).
25. Лагутин М. Б. Наглядная математическая статистика : учебное пособие. – М. : Лаборатория знаний, 2023. – 475 с. 

26. Фролов А. Н. Краткий курс теории вероятностей и математической статистики : учебное пособие для вузов. – 2-е изд., стер. – СПб. : Лань, 2023. – 304 с.
27. Классические методы статистики: t-критерий Стьюдента. – URL: https://r-analytics.blogspot.com/2012/03/t.html (дата обращения: 25.03.2025).
28. t-критерий Стьюдента для независимых совокупностей. – URL: https://medstatistic.ru/methods/methods.html (дата обращения: 25.03.2025).