Научный архив: статьи

Актуальность работы. Функционирование золотоизвлекательных фабрик (ЗИФ), использующих цианидное выщелачивание, создаёт значительную техногенную нагрузку на компоненты природной среды. Наибольшую опасность представляют эмиссии токсичных веществ в атмосферу и долговременное воздействие хвостохранилищ, что требует совершенствования методов геоэкологической оценки и защитных мероприятий. Цель исследования. Комплексная оценка воздействия технологических процессов ЗИФ на окружающую среду и обоснование инженерно-технических решений для минимизации негативных последствий. Методы исследования. Применены аналитический обзор и систематизация источников эмиссий, инструментальные замеры, расчётно-аналитический метод определения выделений вредных веществ, математическое моделирование пылеобразования, а также геоэкологическое прогнозирование поведения техногенных массивов. Результаты. Установлено, что основными загрязнителями являются циановодород (HCN), щелочные аэрозоли, хлор, оксиды азота и пыль, содержащая тяжёлые металлы. Представлена методика расчёта пылевых выбросов. Показано, что наибольшие геоэкологические риски смещаются в пострекультивационный период из-за активизации микробиологических процессов в хвостохранилищах. Обоснована необходимость перехода к сгущённым хвостам и долгосрочному геохимическому мониторингу. Предложен комплекс природоохранных мер, включающий герметизацию оборудования, хемосорбционную очистку газов и применение геосинтетических экранов. Главные выводы подтверждают, что обеспечение экологической безопасности ЗИФ достижимо лишь при сквозном проектировании защитных барьеров на всех этапах жизненного цикла предприятия. В качестве перспектив обозначены направления исследований по биорекультивации, цифровому мониторингу и снижению солесодержания оборотных вод

Индий относится к классу редких рассеянных металлов, т. е. встречающихся в малых количествах и практически не образующих собственных минералов, а входящих изоморфно в решетки других. По данным на 2025 год, мировые запасы индия оцениваются в 16 тыс. т, из которых экономически извлекаемыми считаются 11 тыс. т. Оценки эти очень приблизительные. Более точно оценить запасы индия сложно из-за того, что он извлекается как побочный продукт.

C использованием концепции мультифрактального формализма разработана методика расчета мультифрактальных характеристик изображений исследуемых структур. Изображение сканируется с помощью сканера или цифровой видеокамеры и передается в компьютер в виде файла в графическом формате ВМР (256 оттенков серой шкалы). Далее изменением текущей палитры интерактивно подбирается пороговое значение уровня серого, при котором данное изображение переводится в монохромный формат. После этого образ изображения копируется с экрана в оперативную память, представляется в виде двоичного массива и моделируется набором взаимопроникающих фрактальных подмножеств, на основе которых рассчитываются две зависимости, описывающие исходное множество как мультифрахтал - спектр сингулярностей f(α) и спектр размерностей Реньи D(q)

Показано, что соотношения, полученные для стеклообразных полимеров, как для эвклидовых объектов, не совсем корректны, поскольку с их помощью описываются частные случаи ситуации предельных (крайних) размерностей. Представление структуры полимеров, как фрактальных объектов, открывает возможность для их характеристики однородными показателями - фрактальными размерностями, что приводит к более общим фундаментальным соотношениям между разными структурными уровнями и свойствами полимеров. Это и позволило предложить название новой концепции как неэвклидова физика полимеров

В статье анализируются современные проблемы и перспективы устойчивого развития экономики промышленной отрасли (на примере черной металлургии России) в условиях повышенной экономической волатильности, геополитической напряженности и санкционных ограничений. Обосновывается актуальность исследования, связанная с необходимостью обеспечения национальной безопасности и технологического суверенитета страны, а также с глобальным трендом на устойчивое развитие. Рассмотрены различные подходы к изучению устойчивого развития промышленности, выделены нерешенные проблемы, связанные с несовершенством нормативно-правовой базы и недостаточной мотивацией предприятий к внедрению принципов устойчивости. Представлены данные о выпуске основной продукции черной металлургии в России за 2021-2024 гг., определены вызовы, которые влияют на развитие черной металлургии и базовые детерминанты устойчивого развития экономики промышленной отрасли. В ходе исследования выделены перспективные направления устойчивого развития черной металлургии РФ. Результаты исследования могут быть использованы для разработки научно обоснованных рекомендаций по формированию перспективных направлений устойчивого развития экономики промышленной отрасли, направленных на повышение конкурентоспособности, снижение негативного воздействия на окружающую среду, улучшение социальных условий и обеспечение долгосрочного экономического роста.

ГОСТ 1497– 2023 «Металлы. Методы испытаний на растяжение» устанавливает в качестве основы для оценивания показателей прочности и пластичности механических свойств стали стандартный образец утвержденного типа. Однако до создания в 2024 году стандартного образца утвержденного типа механических свойств стали марки 12Х18Н10Т ГСО 12792-2024 в распоряжении метрологических служб не было стандартного образца утвержденного типа для оценивания пластичности. Единственно доступный до 2024 года стандартный образец утвержденного типа механических свойств стали марки 20 ГСО 11854-2021 аттестован только по показателям прочности.

Цель исследования – разработать и аттестовать стандартный образец механических свойств стали, аттестованный по показателям пластичности – относительному удлинению после разрыва δ5 и относительному сужению после разрыва ψ.

Исходный материал для изготовления стандартного образца – прокат сортовой горячекатаный круглого сечения по ГОСТ 2590– 2006 из стали марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632– 2014. Однородность материла исследована по ГОСТ 1497– 2023 одновременно с определением аттестованных значений и значений абсолютных расширенных неопределенностей аттестованных значений стандартного образца. Измерения в уральском филиале ВНИИМ им. Д. И. Менделеева проведены по методике измерений относительного удлинения после разрыва при статическом растяжении образцов сталей М.265.002/RA. RU.311866/2024; по методике измерений относительного сужения площади поперечного сечения после разрыва при статическом растяжении образцов сталей М.265.003/RA. RU.311866/2024. Использованы средства измерений: Государственный рабочий эталон единицы силы 1-го разряда в диапазоне значений от 2 до 200 кН; эталон единицы длины 4-го разряда – микроскоп видеоизмерительный серии MBZ, MBZ‑500ТТ ЧПУ. Оценивание однородности материала стандартного образца соответствует разделу 7 ГОСТ ISO Guide 35–2015.

В статье представлены: описание процесса разработки стандартного образца утвержденного типа механических свойств стали марки 12Х18Н10Т ГСО 12792-2024; методология применения; реальный пример использования стандартного образца для контроля точности результатов измерений механических свойств при статическом испытании металлов на растяжение.

Стандартный образец утвержденного типа механических свойств стали марки 12Х18Н10Т ГСО 12792-2024 предназначен для аттестации и валидации методик измерений механических свойств при статическом испытании металлов на растяжение, контроля точности результатов измерений показателей пластичности при статическом испытании металлов на растяжение, контроля испытательных разрывных машин в части проверки программного обеспечения по ГОСТ 1497– 2023.

На примере смесей полиэтилентерефталат/полибутилентерефталат показано сильное влияние топологии расплава, характеризуемой индексом связности, на их свойства. Качественное изменение топологии при нулевом индексе связности снижает прочность на сдвиг аутогезионного соединения компонент на три порядка. Обнаружена зависимость совместимости компонент от структуры расплава.

Цель – расчет показателей магнитной гидродинамики алюминиевого электролизера для сравнения разных видов ошиновок, используемых на ваннах с анодом Содерберга. Для проведения расчетов электрических параметров электролизера (токораспределения по блюмсам и анодным штырям) и характеристик магнитного поля использовалась компьютерная программа «Blums V5.07» (ООО «Полифем», Россия). С помощью программы «MHD-Valdis» (разработчик В. Бояревич, университет Гринвич, Великобритания) были получены данные по скоростям циркуляции и перекосу металла в электролизере. В ходе выполнения исследований были построены математические модели электролизера типа С-8БМ (С-8Б) с различными конструкциями ошиновки. Выбраны 3 варианта ошиновок, на которых испытывалась установка перемычки, предназначенной для замыкания токораспределения анодной ошиновки электролизера. Данные типы ошиновок выполнялись в 2 вариациях: с перемычкой и без нее. По полученным данным рассчитанных скоростей циркуляции и перекоса металла была выполнена оценка возможности модернизации ванн с анодом Содерберга без значительных капитальных затрат. При использовании 1-го типа ошиновки достигнуты наилучшие значения распределения тока по блюмсам с диапазонами, составляющими ~757 А (для варианта без перемычки) и ~656 А (для модернизированного варианта с замкнутыми рядами), и по анодным штырям с диапазонами ~1754 А и ~1609 А, соответственно. Показано, что при использовании 3-го варианта ошиновки токораспределение после установки перемычки между анодными шинами незначительно ухудшается. По полученным результатам можно сделать вывод, что при модернизации электролизера С-8БМ (С-8Б) с различными видами ошиновок токораспределение по блюмсам и анодным штырям, характеристики магнитного поля (компоненты By и Bz), а также скорости циркуляции и перекос металла не оказывают значительного влияния на эффективность работы данного электролизера, что способствует более быстрому переходу на ведение электролиза на ваннах ЭкоСодерберг и без значительных экономических затрат.

Цель – выбор конструкции фильтра и режима промывки осадка гидрометаллургической переработки полиметаллического шлама для минимизации объема промывных вод и получения качественного осадка – прекурсора железооксидного пигмента. Изучение химического состава объекта исследований – пульпы после солянокислой обработки полиметаллического шлама – проводилось методами атомно-абсорбционной спектрофотометрии, рентгенофлуоресцентной спектрометрии, а гранулометрического состава – методом лазерной дифракции. В результате изучения химического состава установлено, что в жидкой фазе содержится, г/дм3: MgCl2 90,5–105,6; AlCl3 35,8–37,6; NiCl2 8,1–9,0; FeCl3 24,5–27,1; CrCl3 5,9–6,5; MnCl2 2,1–2,4; HCl 6,5–7,7. Твердые частицы, содержащиеся в пульпе, представлены двумя выраженными группами частиц со следующими размерами: от 0,1 до 1 мкм и от 1 до 120 мкм. Установлено, что разделение пульпы с использованием модели камерно-мембранного фильтр-пресса с вертикальным расположением плит позволяет минимизировать объем промывных вод до Т: Ж=1:1, возвратить захваченный осадком маточный раствор в технологический цикл и получить качественный промытый осадок с минимальным содержанием остаточных солей (0,5% масс.). Оптимальная температура пульпы, поступающей на фильтрование, соответствует 80°С, температура воды для промывки – 60º С. Установлено, что лимитирующей стадией процесса разделения пульпы является промывка осадка, которая осуществима методом вытеснения при условии использования подкисленной воды с рН 1,5. Определено, что следует использовать фильтровальные салфетки, изготовленные из 100% полипропилена, с удельным весом ткани 540 г/м2 ± 10%, воздухопроницаемостью при 200 Па 6 л/дм2 в минуту ± 30% и максимальной рабочей температурой не менее 90º С. Таким образом, выполнен расчет удельной производительности фильтр-пресса и выбрана стандартная машина с вертикальным расположением плит и поверхностью фильтрования 500 м2 для разделения пульпы после гидрометаллургической переработки 8000 т/год влажного полиметаллического шлама.

Цель – разработка рациональной технологии переработки хвостов флотации медно-цинковой руды с целью извлечения золота с использованием ультранизких (10–30 мг/дм3 ) концентраций NaCN. Для изучения вещественного состава исходного материала применяли методы пробирно-атомно-абсорбционного, атомно-эмиссионного с индуктивно-связанной плазмой и рентгеноструктурного анализов. Концентрацию NaCN в растворе определяли титриметрическим и фотометрическим методами, рН – потенциометрическим методом анализа. На стадии лабораторных исследований определены оптимальные условия цианирования лежалых хвостов флотационного обогащения медно-цинковой руды, прошедших предварительную известковую обработку: массовая доля класса минус 0,071 мм – 70,5%, продолжительность – 8 ч, расход NaCN – 0,3 кг/т (при концентрации 30 мг/дм3 ), Ж: Т=1:1. Показано, что при данных условиях извлечение золота составило 32,0–33,6%. Доизмельчение хвостов флотации до крупности 90% класса минус 30 мкм обеспечивает повышение извлечения золота до 41,5–44,7% при расходе NaCN 0,6 кг/т той же концентрации и Ж: Т=1,5:1. На основании полученных результатов проведены укрупненно-лабораторные испытания по цианированию лежалых хвостов по двум вариантам (на хвостах исходной крупности и на доизмельченных), которые подтвердили показатели, полученные на лабораторной стадии. Установлено, что вариант с предварительным измельчением хвостов обогащения на данном этапе представляется экономически нецелесообразным ввиду высоких расходов NaCN (0,6 кг/т против 0,3 кг/т) и активного хлора (5,6 кг/т против 1,2 кг/т). По результатам проведенных опытно-промышленных испытаний на пробе хвостов флотации, поступающих с золотоизвлекательной фабрики, массой 67 т (с содержанием Au 1,35 г/т) извлечение золота составило 31,9% при расходе NaCN 0,135 кг/т. По результатам проведенных технологических исследований рекомендована принципиальная схема извлечения золота из хвостов флотации медно-цинковой руды на основе применения ультранизких концентраций цианида натрия. Ожидаемая прибыль составит 1276,74 млн руб/год, рентабельность – 88% (при сроке окупаемости 1,4 г).

Сорбция ацетальдегида является критическим фактором для полимерных материалов, используемых для получения продовольственной тары. В свою очередь, для полимерных смесей совместимость их компонент является базовым показателем, определяющим их свойства. Поэтому в настоящей работе исследована взаимосвязь коэффициента сорбции ацетальдегида и совместимости смесей полиэтилентерефталат/полибутилентерефталат. Для этой цели характеристики структуры смесей и связанного с ней свободного объема трактуются в рамках фрактального анализа и мультифрактального формализма. Такой подход позволяет учет особенностей как смесей (в том числе и степени кристалличности), так и сорбируемого вещества (ацетальдегида). При этом для характеристики уровня совместимости исследуемых смесей как функции их состава использовано отношение скачков теплоемкости при постоянном давлении вблизи температуры стеклования компонент смеси. Наиболее важным выводом предложенного анализа является снижение сорбции ацетальдегида для смесей, совместимых в аморфной фазе. Минимальное значение этого параметра реализуется для смеси с равным содержанием компонент. Характер взаимодействий полимер—сорбируемое вещество можно определить использованием постоянной потенциала Леннарда-Джонса. Такой анализ позволил выяснить, что в рассматриваемой системе реализуются только взаимодействия отталкивания. Это означает, что увеличение постоянной потенциала Леннарда-Джонса, связанной со структурой смеси, приводит к снижению коэффициента сорбции. Таким образом, представленная модель позволяет количественный анализ всех аспектов сорбции ацетальдегида в исследуемых смесях.