№ 2 (2023)

Никелерафинировочное предприятие «Norilsk Nickel Harjavalta Oy» (NNH) выпускает три основных вида никелевой продукции: катодный никель, никелевые порошки (брикеты), соли никеля. Определяющую роль в достижении высоких показателей и гарантированного качества никелевой продукции играет характер распределения примесей и контроль их поведения, в частности селена. Селен оказывает резко отрицательное влияние на процесс получения катодной никелевой основы. При повышенных концентрациях в никель-кобальтовом растворе данная примесь делает невозможным стабильное получение товарных никелевых катодов. Исследование закономерностей поведения селена в контуре переработки металлургических полупродуктов, таких как файнштейн и штейн обеднительных электропечей (ОЭП), позволило внести необходимые изменения в технологическую схему цеха выщелачивания NNH и уточнить режимные параметры основных операций. Предложена гипотеза о возможном механизме воздействия металлизованной фракции (сплава), содержащейся в исходном сырье, на процесс восстановления Se⁶⁺ до Se⁴⁺. Выполненные эксперименты подтвердили прямую зависимость степени осаждения селена из раствора в твердый осадок от содержания сплава в исходном сырье. Установлено, что сочетанием применяемых штейнов ОЭП с файнштейнами и/или никелевым концентратом (НК) от разделения файнштейна можно эффективно управлять распределением селена в технологии NNH, не допуская его критических концентраций в никелевом католите. На основании результатов исследований реализована двухпоточная схема переработки плавленых продуктов, в которой предусмотрено использование сочетания НК и продуктов с повышенным содержанием металлизованной фракции. Данный способ позволил минимизировать концентрацию селена в никелевом католите.

Представлены результаты исследования полученных методом ротационной ковки структуры и механических свойств магниевых сплавов, близких по составу к сплаву ИМВ7-1 системы Mg-Y-Gd-Zr. Механические свойства определяли после ротационной ковки и после ротационной ковки с последующим старением при 200 °C длительностью до 64 ч. Старение сплавов проводили как непосредственно после ротационной ковки, так и после гомогенизации при 515 °C полученных деформированных сплавов. Установлено, что ротационная ковка способствует упрочнению исследованных сплавов в результате измельчения зерна и интенсивного двойникования. Проведенное после ротационной ковки старение приводит к дополнительному упрочнению сплавов в результате распада пересыщенного магниевого твердого раствора. Отжиг после ротационной ковки способствует увеличению размера зерна в исследованных сплавах за счет собирательной рекристаллизации и снижению тем самым прочностных свойств сплавов.

На основе соединения DyRh3,8Ru0,2B4 посредством частичного замещения диспрозия (Dy) эрбием (Er) синтезированы бориды родия составов Dy0,8Er0,2Rh3,8Ru0,2B4 и Dy0,6Er0,4Rh3,8Ru0,2B4 со структурой типа LuRu4B4. Для этих соединений исследованы зависимости c-1( Т ), М ( B ) и Вс 2( Т ). Установлено, что соединения Dy0,8Er0,2Rh3,8Ru0,2B4 и Dy0,6Er0,4Rh3,8Ru0,2B4 являются магнитными сверхпроводниками с критической температурой Тс » 5,1 и 5,8 K соответственно; при Т » 3 K магнитная подсистема этих соединений переходит в антиферромагнитное состояние. На основе измерений магнитного момента от поля ( М ( B )) для образцов соединений Dy0,8Er0,2Rh3,8Ru0,2B4 и Dy0,6Er0,4Rh3,8Ru0,2B4, с использованием модели Бина получены зависимости от поля критической плотности тока jc ( В ) и приведенной силы пиннинга fp ( h ). Величина jc у исследованных образцов не превышала 400 А/см2 при Т » 2 K. Установлено, что в случае магнитных сверхпроводников с антиферромагнитным упорядочением (Dy0,8Er0,2Rh3,8Ru0,2B4 и Dy0,6Er0,4Rh3,8Ru0,2B4) при h > 0,4 наблюдается существенное отклонение от закона подобия.

В рамках исследований по разработке нового стандарта на сварные и бесшовные трубы из нержавеющей стали проведены оценки микроструктуры, фазового состава и механических свойств в диапазоне температур 20-650 °C образцов труб из хромоникелевых сталей аустенитного класса семейства Fe-18Cr-10Ni. Показан существенный разброс механических характеристик, проведена количественная оценка вклада разных факторов упрочнения. Отмечено, что размер зерна и твердорастворное упрочнение углеродом, азотом или титаном оказывают наиболее значимое влияние на механические свойства, обеспечивая до 45% предела текучести стали. Установлено, что температурная зависимость предела прочности определяется устойчивостью к образованию мартенсита деформации и интенсивностью действия динамического деформационного старения.

Выполнены расчетные оценки растворимости азота в модельных сталях разного состава на основе Fe-13%Cr при дополнительном легировании (небольшим количеством от сотых долей процента до 1,5%) элементами (Mn, Mo, V, Nb), повышающими растворимость азота в твердых растворах на основе железа. Исследовано 60 вариантов составов. На основе ранее полученных собственных экспериментальных данных для азотсодержащих сталей с 16%Cr-5%Ni-Nb для мартенситной стали сделана предварительная оценка коэффициента композиционной устойчивости азота K_у, используемого при расчетах его (азота) растворимости. Полученная величина K_у ниже, чем для аустенитных сталей. Для сталей всех вариантов состава с рассчитанным содержанием азота и разным содержанием дополнительных легирующих элементов (Mn, Mo, V, Nb) выполнены оценки фазового состава с использованием модифицированной диаграммы Шеффлера-Делонга и неравновесной диаграммы Потака-Сагалевич для сталей, обработанных на твердый раствор. Показано в том числе, что все композиции Fe-13%Cr-Mn, Mo, V, Nb с низким содержанием углерода (0,03-0,05%) при максимальной расчетной растворимости азота в металле находятся в мартенситно-ферритной области. Расчетом получена температура начала мартенситного превращения М_н с использованием эмпирической формулы Финклера-Ширры и установлено наличие корреляции между М_н и отношением Ni_экв/Cr_экв (эквиваленты по хрому и никелю, рассчитанные по формулам для модифицированной диаграммы Шеффлера-Делонга).

Исследовано влияние условий проведения сорбционной конверсии эвдиалитового концентрата в низкоконцентрированных азотно- и солянокислотных растворах (концентрация и расход кислоты, температура и длительность процесса, расход сорбента) на эффективность извлечения в сульфокатионит ценных металлов (цирконий, гафний, ниобий, редкоземельные элементы, титан, марганец). Определены оптимальные условия проведения процесса. Показано, что сорбционная конверсия в азотнокислотных растворах более эффективна для отделения ценных компонентов от кремнеземной составляющей эвдиалитового концентрата по сравнению как с традиционным методом азотнокислотного разложения, так и с методом сорбционной конверсии в серно- и солянокислотной средах. Обсуждаются причины потерь ценных металлов и поведение природных радионуклидов.