Применение универсального ультразвукового реактора для переработки концентратов руд редкоземельных металлов

In recent years, heavy industry has rapidly increased interest in rare earth metals (REE). At the same time, new tasks on completeness of extraction and quality (purity) of REE are set. Providing new requirements for the quality of rare-earth metals can be achieved by two modern methods of ore processing. The first method is traditional leaching, but with the use of modern ultrasonic reactors of a through passage type of domestic production. The second method is leaching with the use of expensive imported impregnated sorbents that require special disposal after the deposition process of the desired fraction of material. The disadvantage of ultrasonic devices for processing of rare-earth metals is that the assigned parameters of the working chamber (length and diameter) are calculated for a specific type of ore being processed. Therefore, ultrasonic reactors operating in the metallurgical industry cannot be used to process all types of REE ores. The aim of the work is to study the efficiency of processing concentrates of ores containing rare earth elements by leaching using a universal ultrasonic reactor suitable for processing various concentrates containing rare earth elements. In this work, alkaline ore processing is carried out in an ultrasonic reactor of a special design, which allows regulation of the dimensions of the reactor working space this makes it possible to configure the reactor for highly efficient ore processing at different initial concentrations of valuable components. As shown by the results of the experiments, the extraction of rareearth metals and other valuable components of the ore in the ultrasonic reactor of this design is not less than 98.3%.В последние годы в тяжелой промышленности стремительно возрос интерес к редкоземельным металлам (РЗМ). Одновременно поставлены новые задачи по полноте извлечения и качеству (чистоте) самих РЗМ. Обеспечение новых требований к качеству РЗМ может быть достигнуто двумя современными методами переработки руды. Первый способ - традиционное выщелачивание, но с применением современных ультразвуковых реакторов проходного типа отечественного производства. Второй способ - выщелачивание с применением дорогих импортных импрегнированных сорбентов, требующих специальной утилизации после проведения процесса осаждения нужной фракции материала. Недостатком ультразвуковых аппаратов для обработки РЗМ руд является то, что назначенные параметры рабочей камеры (длина и диаметр) рассчитываются для конкретного вида обрабатываемой руды, поэтому действующие в металлургической промышленности ультразвуковые реакторы нельзя применять для обработки всех видов руд РЗМ. Целью работы является изучение эффективности переработки концентратов руд, содержащих редкоземельные элементы, методом выщелачивания с применением универсального ультразвукового реактора, пригодного для переработки различных концентратов, содержащих редкоземельные элементы. В работе щелочная обработка руды осуществляется в ультразвуковом реакторе специальной конструкции, допускающей регулирование размеров рабочего пространства реактора. Это позволяет осуществлять настройку реактора на высокоэффективную обработку руды при различной исходной концентрации ценных компонентов. Как показали результаты проведенных экспериментов, извлечение РЗМ и других ценных компонентов руды в ультразвуковом реакторе такой конструкции составляет не менее 98,3 %

ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО И ХИМИКО-МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВОВ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТОМТОР

A study of the particle size distribution, mineral and chemical composition of the complex scandium-rare-earth-niobium Tomtor ore deposit has been conducted. It is shown that the basis of the ore is comprised of phosphates, carbonates and niobates. The main identified minerals are the minerals of crandallite group (gorceixite, goyazite and florencite), pyrochlore and monazite, in addition, clearly identified boehmite, apatite, and quartz. A group of other minerals includes siderite, kaolinite, rutile and some other minerals. It is established that the investigated ore belongs to a mineral variety of the pyrochlore-monazite-crandallite ores of phosphate-rare-metal type with a predominance of crandallite minerals (50%) and relatively low content of pyrochlore (~7%) in its composition. Based on the content of niobium oxide Nb2O5 (~4%) in a sample, the ore can be attributed to the second class according to the accepted classification, i.e. the rich niobium ores, containing from 3,5 to 9% Nb2O5. Tomtor ore deposit is also rich in the mineral content of rare earth elements. On the basis of the conducted research the conclusion about practical impossibility of beneficiation of “Tomtor” ore deposits by traditional methods and economic feasibility of ore processing by the combined pyro - and hydrometallurgy methods is made.Проведены исследования гранулометрического, минерального и химического состава руды комплексного скандий-редкоземельно-ниобиевого месторождения Томтор. Показано, что основу руды составляют фосфаты, ниобаты и карбонаты. Основными идентифицированными минералами являются минералы крандаллитовой группы (горсейскит, гояцит и флоренсит), пирохлор и монацит, кроме того, четко идентифицированы бемит, апатит и кварц. В группу прочих минералов входят сидерит, каолинит, рутил и некоторые другие минералы. Установлено, что исследуемая руда относится к минеральной разновидности пирохлор-монацит-крандаллитовых руд фосфатно-редкометалльного типа с преобладанием в ее составе минералов группы крандаллита (более 50%) и относительно невысоким содержанием пирохлора (~7%). По содержанию в пробе оксида ниобия Nb2O5 (~4%) руда по принятой классификации может быть отнесена ко второму сорту, т.е. к богатым ниобиевым рудам, содержащим от 3,5 до 9% Nb2O5. Руда месторождения Томтор также богата по содержанию минералов редкоземельных элементов. На основании проведенных исследований сделан вывод о практической невозможности обогащения руды месторождения Томтор традиционными методами и экономической оправданности переработки руды комбинированными методами пирои гидрометаллургии

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АМОРФНОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ КОБАЛЬТА

As the title implies the article describes effect of heat treatment on magnetic and mechanic properties amorphous soft magnetic cobalt-based alloy Co57Fe5Ni10Si11B17 obtained quenching from the melt. As you known, for amorphous ferromagnets are characterized by temperature instability of the magnetic and mechanical properties, which can largely degrade operation properties. To study the effect of annealing on the magnetic and physical-mechanical properties amorphous ferromagnet materials is of both scientific and practical interest, as it allows to determine the temperature application limits of the material and to optimize the magnetic properties under the influence of this factor. It is shown that heat treatment can lead to changes in the magnetic properties, and it does not cause structural changes within the resolution of x-ray diffraction. Noted the impossibility of the simultaneous receipt of all the necessary magnetic properties. After the annealing at 773 К and 823 K x-ray diffraction analysis shows a diffuse halo. Only after heat treatment at 873 K displays characteristic peaks that are the result of the last crystallization. Analysis of diffraction patterns allows us to conclude that the structural state of the alloy after heat treatment at 873 K allows us of the is responsible mixture of a solid solution based on α-cobalt and borides Co3B and (Co, Fe)2B. The crystallization temperature of the alloy according to thermal analysis is 833 K. Thus, the processes occurring in the temperature interval 373-473 are the result of topological and compositional streamlining, while increasing the annealing temperature above 473 joined by processes, resulting in fragmented appearance of fine crystalline phases. For the investigated alloy is characterized by intensive (4-5 times) reduction of permeability with frequency, which is natural in accordance with the model of damping of eddy currents. There was a trend to the re-growth of level of magnetic characteristics after annealing at 573 K.This effect is accompanied by intense embrittlement of the material. Appropriate heat treatment should recognize the annealing temperature of 473 К.Рассмотрено влияние термической обработки на магнитные и механические свойства аморфного магнитно-мягкого сплава на основе кобальта состава Co57Fe5Ni10Si11B17, полученного быстрой закалкой из расплава. Для аморфных ферромагнетиков характерна температурная нестабильность магнитных и механических свойств, которые в значительной степени могут ухудшать эксплуатационные свойства. Исследование влияния отжига на магнитные и физико-механические свойства аморфных ферромагнитных материалов представляет как научный, так и практический интерес, поскольку позволяет определить рабочие температуры и оптимизировать магнитные свойства под влиянием этого фактора. Показано, что термическая обработка влияет на магнитные свойства, в то время как ренггеновская дифрактометрия не обнаруживает изменений в структуре. Даже после отжига при 773 К рентгеноструктурный анализ показывает диффузное гало. Только после термической обработки при 873 К появляются характерные пики как результат прошедшей кристаллизации. Анализ дифрактограмм позволяет заключить, что структурное состояние сплава отвечает смеси твердого раствора на основе α-Co и боридов Co3B и (Co, Fe)2B. Температура кристаллизации сплава по результатам дифференциального термического анализа составляет 833 K. Можно сделать вывод, что процессы, происходящие в температурном интервале 373-473 К являются результатом топологического и композиционного упорядочения. При увеличении температуры нагрева свыше 473 К к указанным процессам присоединяются процессы, приводящие к фрагментарному появлению тонкодисперсных (наноразмерных) кристаллических фаз. Проведено также исследование влияния термической обработки на эффективную магнитную проницаемость в переменном магнитном поле. Для исследованного сплава характерно резкое падение проницаемости (в 4-5 раз) с увеличением частоты, что согласуется с моделью затухания вихревых токов. После нагрева до 573 К наблюдается тенденция к повторному росту уровня магнитных характеристик, но это сопровождается интенсивным охрупчиванием материала. Оптимальной термообработкой следует признать отжиг при 473 К

Высокотемпературный обжиг руды месторождения Томтор и его особенности

Research on kinetics of change of phosphorus, niobium, vanadium and titanium content during high-temperature roasting of ore from Tomtor field mixed with active additives: bicarbonate (NaHCO3), sodium carbonate (Na2CO3), alkalis (КОН, NaOH) is conducted. An equation of ore roasting kinetics is proposed and values of constant rate of high-temperature ore roasting for phosphorus, niobium, vanadium and the titanium under various conditions are calculated. Relationships of constant rate of high-temperature ore roasting in the atmosphere of air oxygen, argon and molecular chlorine to the temperature of roasting and content of active additives are obtained. It is established that in the atmosphere of air oxygen, ore roasting is most effective with additions of NaHCO3, Na2CO3, NaOH, taken with the ratio (1:1). It is shown that roasting of ore in admixture with carbonates and alkalis can translate into a solution for subsequent leaching at minimum 95.0% of phosphorus and 44.0% of vanadium contained in the original ore. It is established that the greatest rate of roasting in the atmosphere of oxygen is characterized by ore roasting in a mixture of NaHCO3 and NaOH. The constant rates of that process for phosphorus and vanadium are calculated. It is established that filter cake forming after ore roasting requires further processing because it contains high concentrations of vanadium and other valuable metals.Проведены исследования кинетики изменения содержания фосфора, ниобия, ванадия и титана при высокотемпературном обжиге руды месторождения Томтор в смеси с активными добавками: бикарбонатом (NaHCO3), карбонатом натрия (Na2CO3), щелочами (КОН, NaOH). Предложено уравнение кинетики обжига руды и рассчитаны значения постоянной скорости высокотемпературного обжига руды для фосфора, ниобия, ванадия и титана при различных условиях. Получены зависимости постоянной скорости высокотемпературного обжига руды в атмосфере кислорода воздуха, аргона и молекулярного хлора от температуры обжига и содержания активных добавок. Установлено, что в атмосфере кислорода воздуха обжиг руды проходит наиболее эффективно с добавками NaHCO3, Na2CO3, NaOH, взятыми в соотношении (1:1). Показано, что обжиг руды в смеси с карбонатами и щелочами позволяет переводить в раствор при последующем выщелачивании не менее 95,0% фосфора и 44,0% ванадия, содержащихся в исходной руде. Установлено, что наибольшей скоростью в атмосфере кислорода воздуха характеризуется обжиг руды в смеси с NaHCO3 и NaOH. Рассчитаны постоянные скорости этого процесса для фосфора и ванадия. Установлено, что образующийся после обжига руды кек, требует дополнительной переработки, поскольку содержит высокие концентрации ванадия и других ценных металлов

Технология образования уширенного основания под буронабивные сваи и устройство для ее реализации

The device for formation of the expanded basis under bored piles and technology of its performance is presented. It is shown, that increase of bearing ability of a pile of an offered build is reached by that at insertion of a trunk semiflexible blades run into a ground and are bent, creating the expanded basis under bored piles.Представлено устройство для образования уширенного основания под буронабивные сваи и технология его выполнения. Показано, что повышение несущей способности сваи предлагаемой конструкции достигается тем, что при забивке ствола упругоподатливые лопасти врезаются в грунт и изгибаются, создавая уширенное основание под буронабивные сваи

ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО И ХИМИКО-МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВОВ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ТОМТОР

A study of the particle size distribution, mineral and chemical composition of the complex scandium-rare-earth-niobium Tomtor ore deposit has been conducted. It is shown that the basis of the ore is comprised of phosphates, carbonates and niobates. The main identified minerals are the minerals of crandallite group (gorceixite, goyazite and florencite), pyrochlore and monazite, in addition, clearly identified boehmite, apatite, and quartz. A group of other minerals includes siderite, kaolinite, rutile and some other minerals. It is established that the investigated ore belongs to a mineral variety of the pyrochlore-monazite-crandallite ores of phosphate-rare-metal type with a predominance of crandallite minerals (50%) and relatively low content of pyrochlore (~7%) in its composition. Based on the content of niobium oxide Nb2O5 (~4%) in a sample, the ore can be attributed to the second class according to the accepted classification, i.e. the rich niobium ores, containing from 3,5 to 9% Nb2O5. Tomtor ore deposit is also rich in the mineral content of rare earth elements. On the basis of the conducted research the conclusion about practical impossibility of beneficiation of “Tomtor” ore deposits by traditional methods and economic feasibility of ore processing by the combined pyro - and hydrometallurgy methods is made.Проведены исследования гранулометрического, минерального и химического состава руды комплексного скандий-редкоземельно-ниобиевого месторождения Томтор. Показано, что основу руды составляют фосфаты, ниобаты и карбонаты. Основными идентифицированными минералами являются минералы крандаллитовой группы (горсейскит, гояцит и флоренсит), пирохлор и монацит, кроме того, четко идентифицированы бемит, апатит и кварц. В группу прочих минералов входят сидерит, каолинит, рутил и некоторые другие минералы. Установлено, что исследуемая руда относится к минеральной разновидности пирохлор-монацит-крандаллитовых руд фосфатно-редкометалльного типа с преобладанием в ее составе минералов группы крандаллита (более 50%) и относительно невысоким содержанием пирохлора (~7%). По содержанию в пробе оксида ниобия Nb2O5 (~4%) руда по принятой классификации может быть отнесена ко второму сорту, т.е. к богатым ниобиевым рудам, содержащим от 3,5 до 9% Nb2O5. Руда месторождения Томтор также богата по содержанию минералов редкоземельных элементов. На основании проведенных исследований сделан вывод о практической невозможности обогащения руды месторождения Томтор традиционными методами и экономической оправданности переработки руды комбинированными методами пирои гидрометаллургии

Высокотемпературный обжиг руды месторождения Томтор и его особенности

Research on kinetics of change of phosphorus, niobium, vanadium and titanium content during high-temperature roasting of ore from Tomtor field mixed with active additives: bicarbonate (NaHCO3), sodium carbonate (Na2CO3), alkalis (КОН, NaOH) is conducted. An equation of ore roasting kinetics is proposed and values of constant rate of high-temperature ore roasting for phosphorus, niobium, vanadium and the titanium under various conditions are calculated. Relationships of constant rate of high-temperature ore roasting in the atmosphere of air oxygen, argon and molecular chlorine to the temperature of roasting and content of active additives are obtained. It is established that in the atmosphere of air oxygen, ore roasting is most effective with additions of NaHCO3, Na2CO3, NaOH, taken with the ratio (1:1). It is shown that roasting of ore in admixture with carbonates and alkalis can translate into a solution for subsequent leaching at minimum 95.0% of phosphorus and 44.0% of vanadium contained in the original ore. It is established that the greatest rate of roasting in the atmosphere of oxygen is characterized by ore roasting in a mixture of NaHCO3 and NaOH. The constant rates of that process for phosphorus and vanadium are calculated. It is established that filter cake forming after ore roasting requires further processing because it contains high concentrations of vanadium and other valuable metals.Проведены исследования кинетики изменения содержания фосфора, ниобия, ванадия и титана при высокотемпературном обжиге руды месторождения Томтор в смеси с активными добавками: бикарбонатом (NaHCO3), карбонатом натрия (Na2CO3), щелочами (КОН, NaOH). Предложено уравнение кинетики обжига руды и рассчитаны значения постоянной скорости высокотемпературного обжига руды для фосфора, ниобия, ванадия и титана при различных условиях. Получены зависимости постоянной скорости высокотемпературного обжига руды в атмосфере кислорода воздуха, аргона и молекулярного хлора от температуры обжига и содержания активных добавок. Установлено, что в атмосфере кислорода воздуха обжиг руды проходит наиболее эффективно с добавками NaHCO3, Na2CO3, NaOH, взятыми в соотношении (1:1). Показано, что обжиг руды в смеси с карбонатами и щелочами позволяет переводить в раствор при последующем выщелачивании не менее 95,0% фосфора и 44,0% ванадия, содержащихся в исходной руде. Установлено, что наибольшей скоростью в атмосфере кислорода воздуха характеризуется обжиг руды в смеси с NaHCO3 и NaOH. Рассчитаны постоянные скорости этого процесса для фосфора и ванадия. Установлено, что образующийся после обжига руды кек, требует дополнительной переработки, поскольку содержит высокие концентрации ванадия и других ценных металлов

Production nickel composite materials reinforced with ultrafine powders, obtained from aerospace industry waste

First developed and studied composite materials on a metal substrate (matrix) obtained by the electrodeposition of aerospace industry nickel waste of the elec-trolytes-suspensions based sulfate, chloride, acetate and methanesulfonateon containing ultrafine powders kaolin and bentonite clays. It was established that by using ultrafine powders on electrolyte suspensions, metal matrix composites (MMCs) reinforced by ultrafine uniform-sized elements are produced. New MMCs from electrolyte suspensions with addition of nanosize powders of kaolin and bentonite were obtained as a result of the conducted experiments and had been thoroughly studied. The effect of kaolin and bentonite nanosize powder additive concentration on substrate porosity and its electrochemical properties (corrosion resistance, electrochemical activity) had been established. It was shown that porosity, corrosion resistance and electrochemical activity of MMC are determined by the grain size of ultrafine elements and their concentration in the electrolyte suspension. Consumption of organic additives for the electrolytes that provide the required surface quality of MMC was determined and optimized. © 2020, Univelt Inc. All rights reserved

Production of nanostructured shape memory alloy for the aerospace industry by rolling method

A technology has been developed for obtaining high-strength nanostructured titanium nickelide by intensive plastic deformation in rolling mills. An alternative to powder metallurgy is proposed a technological solution for obtaining a material with a nanostructure, bypassing the stage of directly obtaining powders and their compacting. Experimental data are obtained and theoretical conclusions are drawn about the relationship between the evolution of the defect structure and the nature of the change in the mechanical properties of titanium nickelide under the influence of intense plastic deformations. The offered technology is realized on the usual industrial equipment without use of special expensive installations. © 2021, Univelt Inc. All rights reserved