Achievements in the titanium production development

Titanium sponge process flowchart includes the following main operations: concentrates reduction melting (example for concentrate from the Obukhovskoe field, the Republic of Kazakhstan), chlorination of obtained titanium slug, refining of industrial tetrachloride and ma gnesium-thermic reduction of titanium tetrachloride purified from any impurities. This paper presents the results of material flows balance studies and quality analysis of the technological products. It is shown that stillage bottoms pulp feed on the melt mirror of potassium chloride electrolyte with a speed less than 2,5 t/h excludes the temperature overshoot within 570 - 620 °C of titanium tetrachloride vapors sublimation. Chlorinator melt bubbling in the process initial period with dried air (nitrogen) can significantly improve the quality of titanium products

ИСПАРЕНИЕ КАДМИЯ ИЗ РАСПЛАВОВ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПРИМЕСЕЙ

The continuous weighing technique has been used for determination of cadmium evaporation degree (α) and rate (V) from binary alloys with nickel, copper and silver (2 wt.% each) at the temperature of 400–500 °C and the pressure of 13–2660 Pa with liquidus line transition from the liquid solution range to the impurity crystallization range under the isothermal conditions. The αand V change curves in time are characteristic for the impurity accumulation processes in the residue and the growing effect of the diffusion factor of more volatile component – cadmium supply to the evaporation surface. When the system passes the liquidus line, the V(τ) curves show a specific kink with V value decrease caused by the evaporation mechanism change. The cadmium evaporation rate in the two-phase field of coexistence cadmium intermetallic compound and liquid solutions on its basis is comparable to that from homogeneous alloy and it is admissible in the process technology.Методом непрерывного взвешивания определены степень (α) и скорость испарения (V) кадмия из бинарных сплавов с никелем, медью и серебром (по 2 мас.%) при температурах 400–500 °С и давлениях 13–2660 Па с переходом линии ликвидуса из области жидких растворов в область кристаллизации примеси в изотермических условиях. Кривые изменения α и V во времени характерны для процессов накопления примесей в остатке и нарастания влияния диффузионного фактора подвода к поверхности испарения более летучего компонента – кадмия. При переходе системой линии ликвидуса на кривых V(τ) отмечен характерный излом с понижением величины V, обусловленный сменой механизма процесса испарения. Скорость испарения Cd в двухфазной области сосуществования интерметаллидов кадмия и жидких растворов на его основе сопоставима с таковой из гомогенного сплава и приемлема в технологическом процессе

Decomposition of a Synthetic Copper Sulfoarsenide

We have studied the thermal behavior of synthetic lautite, a copper sulfoarsenide widespread in nature. The material was characterized by thermogravimetric analysis under nonisothermal and isothermal conditions. Using the data thus obtained, equations of nonisothermal formal kinetics, and the Kazeev-Erofeev-Kolmogorov equation with the Sakovich correction, we assessed kinetic parameters. Lautite decomposition to copper sulfides has been shown to be accompanied by the formation of tennantite as an intermediate phase. The sublimates consist of an alloy of arsenic sulfides. The E (a) values obtained under nonisothermal conditions suggest that synthetic CuAsS dissociation is a kinetically controlled process. The E (a) values obtained under isothermal conditions suggest that, at a temperature of 500A degrees C, the lautite decomposition process switches from intermediate to diffusion control

Vacuum-Distillation Extraction of Selenium from Selenium-Containing Preliminary Products and Materials

Результаты многолетних исследований коллектива лаборатории вакуумных процессов АО «Институт металлургии и обогащения» легли в основу разработки экологически безопасной вакуум-дистилляционной технологии извлечения селена из различных селенсодержащих промпродуктов и материалов с последующим его рафинированием до марочного состояния в соответствии с ГОСТ 10298-79. Технология и аппаратура апробированы на многих видах материалов, в том числе на техническом и черновом селене, производимом ТОО «Казцинк» и ТОО «Корпорация Казахмыс», селенсодержащих пылях рукавных фильтров аффинажного производства и шламах сернокислотного производства ТОО «Корпорация Казахмыс», шламах никелевого производства ГМК «Кольская», селенсодержащих концентратах ОАО «Красцветмет». В данной работе на примере нескольких видов материалов показана эффективность разработанной вакуум-дистилляционной технологии и аппаратуры, позволяющих получать в одну стадию дешёвым безреагентным способом марочный селен с содержанием более 99,5 % основного компонентаThe results of long standing studies by collective of the laboratory of vacuum processes JSC “Institute of Metallurgy and Ore Benefication” provided the basis for the development of environmentally friendly vacuum-distillation technology of selenium extract from the various selenium-containing middling products and materials with further refinement to the slate condition in accordance with GOST 10298-79. The technology and equipment has been tested on different raw materials, including: technical and crude selenium produced by Kazzink LLP and Kazakhmys Corporation LLP, selenium-containing bag filter fumes of refinery production and drilling cutting of sulfuric production produced by Kazakhmys Corporation LLP, sludge of nickel production produced by Kolsky MMC, selenium-containing concentrates Krastsvetmet JSC. Potential of developed vacuum-distillation technology and equipment, allowing to receiving the selenium containing more than 99.5 % of the main component within one step by cheap reagentless method, is shown in this article an example of several form of material

Получение двойных сплавов ниобия с легкоплавкими металлами осаждением наночастиц

Binary niobium alloys with tin, lead and cadmium were obtained by precipitation of nanosized metal particles dispersed in lowpressure plasma using the thermal fluctuation melting effect. The thermal fluctuation melting effect implies that a small particle is in the quasi-liquid state up to a certain critical size which, if exceeded due to steam condensation or fusion (coalescence) of other quasiliquid particles, results in the drop crystallization. The critical sizes of particles being in the quasi-liquid state and capable of coalescing and forming an alloy – solid solution – were found: Nb – 2.1÷2.2 nm, Sn – 0.4 nm, Pb – 0.6 nm, Cd – 3.2 nm. The following concentrations were determined as the boundary of a range where solid metal solutions exist in niobium, at%: Sn – 25.5, Pb – 23.0, Cd – 64.5. The solid solution is a crystal lattice of the niobium as a matrix metal comprising lead, cadmium and tin atoms. The Nb matrix lattice parameters change with additional stresses arising in it up to its destruction due to the fact that the atom sizes of embedded metals differ from those of matrix niobium. The body-centered cubic lattice parameters of solid solutions increase with the rising Pb, Cd и Sn concentrations since they have larger atomic sizes as compared to niobium. A change in the crystal lattice growth rate was observed for lead and cadmium alloys due to a change in the impurity atom arrangement in the niobium matrix lattice. The critical sizes of metal particles obtained were used to estimate surface tension parameters at the crystal/melt interface as follows: 1.17–1.22 J/m2 for Nb, 1.15·10–2 – for Sn; 1.48·10–2 – for Pb; 0.142 – for Cd. Refractory niobium alloying with tin, lead and cadmium is an example of using the size effect to produce new materials.Осаждением распыленных в плазме низкого давления наноразмерных частиц металлов c использованием эффекта термофлуктуационного плавления получены двойные сплавы ниобия с оловом, свинцом и кадмием. Эффект термофлуктуационного плавления предполагает пребывание малой частицы в квазижидком состоянии до некоторого критического размера, превышение которого в результате конденсации пара или слияния (коалесценции) других квазижидких частиц приводит к кристаллизации капли. Найденные критические размеры, при которых частицы находятся в квазижидком состоянии и способны к коалесценции и образованию сплава – твердого раствора, составляют, нм: для Nb – 2,1÷2,2, Sn – 0,4, Pb – 0,6, Cd – 3,2. Границей области существования твердых растворов металлов в ниобии определены концентра- ции, ат.%: Sn – 25,5, Pb – 23,0, Cd – 64,5. Твердый раствор представляет собой кристаллическую решетку матричного металла – ниобия, в которой размещены атомы свинца, кадмия и олова. В связи с тем, что размеры атомов внедряемых металлов отличаются от таковых у матричного ниобия, происходят изменение параметров решетки матрицы (Nb) и возникновение в ней дополнительных напряжений вплоть до разрушения последней. Параметры ОЦК-решетки твердых растворов увеличиваются с повышением концентраций Pb, Cd и Sn в связи с их бóльшими, по сравнению с ниобием, размерами атомов. Для сплавов со свинцом и кадмием отмечена смена темпа роста кристаллической решетки, обусловленная сменой схемы размещения атомов примесей в матричной решетке ниобия. На основании полученных критических размеров частиц металлов оценены величины поверхностного натяжения на границе кристалл–расплав, составившие, Дж/м2: 1,17–1,22 (для Nb); 1,15·10–2 (Sn); 1,48·10–2 (Pb); 0,142 (Cd). Получение сплавов тугоплавкого ниобия с оловом, свинцом и кадмием является примером использования размерного эффекта при изготовлении новых материалов

Vacuum-Distillation Extraction of Selenium from Selenium-Containing Preliminary Products and Materials

Результаты многолетних исследований коллектива лаборатории вакуумных процессов АО «Институт металлургии и обогащения» легли в основу разработки экологически безопасной вакуум-дистилляционной технологии извлечения селена из различных селенсодержащих промпродуктов и материалов с последующим его рафинированием до марочного состояния в соответствии с ГОСТ 10298-79. Технология и аппаратура апробированы на многих видах материалов, в том числе на техническом и черновом селене, производимом ТОО «Казцинк» и ТОО «Корпорация Казахмыс», селенсодержащих пылях рукавных фильтров аффинажного производства и шламах сернокислотного производства ТОО «Корпорация Казахмыс», шламах никелевого производства ГМК «Кольская», селенсодержащих концентратах ОАО «Красцветмет». В данной работе на примере нескольких видов материалов показана эффективность разработанной вакуум-дистилляционной технологии и аппаратуры, позволяющих получать в одну стадию дешёвым безреагентным способом марочный селен с содержанием более 99,5 % основного компонентаThe results of long standing studies by collective of the laboratory of vacuum processes JSC “Institute of Metallurgy and Ore Benefication” provided the basis for the development of environmentally friendly vacuum-distillation technology of selenium extract from the various selenium-containing middling products and materials with further refinement to the slate condition in accordance with GOST 10298-79. The technology and equipment has been tested on different raw materials, including: technical and crude selenium produced by Kazzink LLP and Kazakhmys Corporation LLP, selenium-containing bag filter fumes of refinery production and drilling cutting of sulfuric production produced by Kazakhmys Corporation LLP, sludge of nickel production produced by Kolsky MMC, selenium-containing concentrates Krastsvetmet JSC. Potential of developed vacuum-distillation technology and equipment, allowing to receiving the selenium containing more than 99.5 % of the main component within one step by cheap reagentless method, is shown in this article an example of several form of material

Дистилляционное извлечение теллура из теллурида меди в оксидных формах

The paper presents the results of studies into tellurium extraction from its compounds with copper in the form of oxides by the pyrometallurgical method. Commercial copper telluride of Kazakhmys Corporation LLP containing crystalline phases, wt.%: Cu7Te4 – 36.5; Cu5Te3 – 28.5; Cu2Te – 12.9; Cu2.5SO4(OH)3·2H2O – 16.2 and Cu3(SO4)(OH)4 – 6.0 was used as an object of research. The physical and chemical research and technology experiments showed the fundamental possibility of commercial copper telluride processing by oxidative distillation roasting with the extraction of tellurium into a separate product. Air oxygen was used as an oxidant. It was established that a pressure decrease in the range of 80–0.67 kPa at the same temperature entails an increase in the degree of tellurium extraction. However, the tellurium extraction degree (93.0–98.0 %) at all pressures (within 1 hour) acceptable from the technology point of view is achieved at 1100 °C. Increasing the exposure to 3 hours has a minor beneficial effect. Diffractometric studies of cinders from technology experiments showed a decrease in the content of copper oxides in the pressure range of 80–40 kPa and an increase in the Cu3TeO6 phase content. With a subsequent increase in rarefaction from 40 to 0.67 kPa, there is a noticeable decrease in the amount of cuprite and, as a consequence, a sharp increase in the amount of cuprous oxide. A slowdown in the increase of the copper tellurate volume was noted at pressures of 40–20 kPa, and a sharp drop in its content at pressures below 13.3 kPa. The derived condensate is a free-flowing mixture of crystalline phases of tellurium dioxide (67.7 %) and tellurium oxysulfate (32.3 %). This condensate is a middling product for further production of elemental tellurium.Приведены результаты исследований, направленных на извлечение теллура в форме оксидов пирометаллургическим способом из его соединений с медью. В качестве объекта изучения использован технический теллурид меди ТОО «Корпорация Казахмыс» (Казахстан), содержащий кристаллические фазы, мас.%: Cu7Te4 – 36,5, Cu5Te3 – 28,5, Cu2Te – 12,9, Cu2,5SO4(OH)3·2H2O – 16,2 и Cu3(SO4)(OH)4 – 6,0. В результате проведенных физико-химических исследований и технологических экспериментов показана принципиальная возможность переработки технического теллурида меди окислительно-дистилляционным обжигом с извлечением теллура в отдельный продукт. В качестве окислителя использован кислород воздуха. Установлено, что понижение давления в интервале 80–0,67 кПа при одинаковой температуре влечет за собой повышение степени извлечения теллура. Однако приемлемое с технологической точки зрения значение этого показателя (93,0–98,0 %) при всех давлениях (в течение 1 ч) достигается при температуре 1100 °С. Увеличение экспозиции до 3 ч дает незначительный положительный эффект. Дифрактометрическими исследованиями огарков от технологических экспериментов было отмечено снижение содержания оксидов меди в интервале давлений 80–40 кПа и рост содержания фазы Cu3TeO6. При последующем увеличении разрежения от 40 до 0,67 кПа происходит заметное снижение количества куприта и, как следствие, резкий рост количества оксида одновалентной меди. Для теллурата меди отмечено замедление прироста его объема при давлениях 40–20 кПа и резкое падение его содержания при давлениях ниже 13,3 кПа. Полученный конденсат представляет собой сыпучую смесь кристаллических фаз диоксида теллура (67,7 %) и оксисульфата теллура (32,3 %) и является промпродуктом для дальнейшего получения элементного теллура