МЕТАЛЛУРГИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ

ВЕСТНИК

МЕТАЛЛУРГИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ

N:2

2019

22 views

Уважаемые читатели!

Представляем Вашему вниманию очередной номер “Вестника Национального политехнического университета Армении: Металлургия, материаловедение, недро­пользование”, посвященный исследованиям в областях металлургии, материаловедения и недропользования.

         Недра Республики Армения богаты различными металлическими (в особенности медь, молибден, золото, свинец, цинк, железо) и неметаллическими (ресурсы туфа, базальта, мрамора и гранита) полезными ископаемыми, добыча которых сегодня занимает большие объемы. С этой точки зрения особое внимание уделено концептуальным положениям недропользования.         Приведены специфические особенности в области изучения и освоения недр. Объективное решение задач геологоразведочных работ и оптимального освоения недр возможно лишь при непременном тесном сочетании геологических, технических, техноло­гических, экологических и экономических аспектов.

Показано, что в области изучения и освоения недр одним из наиболее основополагающих нормативных документов является “Классификация запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых”, которая призвана выработать единые требования к изучению месторождений, способствовать снижению риска инвестиций при их освоении до разумных пределов, обеспечить защиту как интересов государства –  собственника недр, так и инвестора.

         Уважаемый читатель! Редакция предпринимает шаги по включению журнала “Вестник Национального политехнического университета Армении: Металлургия, материаловедение, недропользование” в базы данных “Scopus” и “Web of Science”. В этой связи правила оформления статей несколько изменились, они приведены в конце журнала. Ждем от Вас материалы о новых разработках, инновационных и фундаментальных исследованиях.

         С материалами статей можно ознакомиться на сайте: innovative.polytechnic.am (i.polytechnic.am).

Headings

  • группировка

  • конструкция

  • материалы.

  • нанодатчики

  • принципы и механизмы работы

Показаны конструктивные особенности нанодатчиков для нефтя­ной отрасли: на­но­дат­чики обычно вклю­ча­ют в себя три основных элемента: рецепторный слой, из­ме­ри­тельный прео­бразователь, а также системы усиления, обработки, передачи и ото­бра­же­ния.

Дана классификация на­но­дат­чи­ков по принципу и механизму работы, согласно ко­то­рой все на­но­­дат­чи­ки делят на два боль­ших класса: наноустройства, которые на основе про-­ я­в­ле­­ния существу­ю­щих физических принципов и механизмов преобразуют различные по ха­рак­теру и сте­пени проявления внешние воздействия в отдельные электрические рабочие си­г­на­лы; фотометрические и химические наносенсоры, ко­то­рые в большинстве случаев не­пос­редст­венно взаимодействуют с мо­­ле­кулами веществ или с электромагнитными полями.

Представлены типы нанодатчиков на ос­нове различных материалов. Даны характерные осо­бенности и принципы действия нанодатчиков на ос­нове угле­род­­ных нанотрубок, по­ли­ме­ров, флюи­дов, металлов и других материалов.

Сгруппированы нанодатчики, фун­кцио­нирующие на ос­нове чувс­тви­тель­ных по­ли­ме­ров и металлов. Первые делятся на три основные группы: устройства с чувст­ви­тель­ными эле­ментами, со­держащими покрытие толь­ко из одного вида полимера; устройства с чувс­т­вительными эле­ментами, содержащими по­крытие из по­ли­мера одного вида с на­не­се­нием на него слоя дру­гого материала; уст­рой­ства с чувствительными элементами, со­дер­жа­щими по­крытие из ком­­­позиционного ма­те­риа­ла на основе полимеров. Вторые делятся на три ос­нов­ные группы: чувствительные элементы, которые рас­по­ла­гают покрытием только из ок­си­да металла; чувствительные элементы, которые содержат по­крытие из слоя ок­сида ме­тал­ла с нанесением слоя другого материала; чувствительные эле­менты, которые обладают по­кры­тием из ком­по­зи­т­ного ма­териала на основе оксида ме­талла. 

Раскрыты конструкции нанодатчиков давления, температуры и химического состава ис­сле­дуемых флюидов.

  • выщелачивание

  • извлечение.

  • молибден

  • обжиг

  • оптимальные параметры

  • переработка

  • рений

  • технология

 

В Армении темпы металлургического производства отстают от темпов горного произ­водства. В этой связи и с учетом имеющихся в стране ресурсов развитие металлур­гии имеет важное значение.  В основе этой проблемы лежит возможность расширения вложений, обусловленная отсут­ствием не только финансовых средств, но и производственных мощностей переработки. Если данная проблема имеет пути решения по первому, вышеотмеченному пункту (отсут­ствие финансовых средств), то по  второму пункту (отсут­ствие производственных мощностей) необходимо определенное совершенствование стандартных технологий и технологических решений, а также иссле­дование новых типов процессов, обусловленных особенностями местного сырья. Нали­чие технологии комплексного извлечения ценных (молибден, рений)  и других сопутст­вующих металлов из рудного сырья создаст необходимые предпосылки для местных вложений и организации на месте полного цикла производства по переработке молибдена.

В работе сделана попытка обосновать лабораторным способом процесс обжига молибденовых концентратов в присутствии оксида кальция. Определены оптимальные параметры обжига (температура - 550…600ºC, длительность выдержки – 90 мин), при которых триоксид серы не переходит в газовую фазу, и в огарке образуются неиспаряющиеся соединения молибдата кальция и перрената кальция. Исследованы основные оптимальные параметры процесса выщелачивания в водном растворе соды (концентрация  Na2CO3 - 200 г/дм3, длительность выдержки – 60 мин, температура - 90ºC, соотношение твердой и жидкой фаз - 1:4). Выщелачивание полученного огарка в водном растворе соды обеспечивает степень извлечения молибдена на 98%.

Лабораторными исследованиями показано, что обжиг молибденового концентрата в присутствии оксида кальция дает возможность разработать принципиально новую, экологически чистую технологию извлечения молибдена и рения.

  • концентрат

  • сульфатизирующий обжиг

  • сульфиды

  • термодинамика

  • технологический режим.

Описывается термодинамический анализ сульфатизирующего обжига свинец­содер­жащего сульфидного концентрата для извлечения из него свинца и сопутствующих ценных металлов с использованием гидрометаллургического метода. Учитывая тот факт, что в подобных сульфидных концентратах некоторые минералы, особенно галенит (сульфидный минерал свинца), сфалерит и халькопирит, объединены между собой настолько тесно, что в условиях обычного производственного цикла их вовсе невозможно извлекать раздельно, предложена универсальная технология сульфати­зи­рующего обжига сульфидного концентрата в общем технологическом цикле обработки “сульфатизирующий обжиг®дву­ста­дий­ное выщелачивание ®цементация” для извлече­ния всех ценных металлов, кроме благо­род­ных, с последующим цианированием кека выщелачивания и электроизвлече­нием золота и серебра. Показано, что в процессе обжига сульфиды свинца, меди и цинка, а также железа успешно переходят в сульфаты соответствующих металлов, которые легко растворяются в водных растворах, что является хорошей предпосылкой для комплексного и эффективного гидро­ме­тал­лурги­ческого извлечения содержащихся в концентрате как свинца, так и других сопутст­вующих металлических компонентов. Рекомендо­ван более оптимальный техноло­гический режим обжига, обеспечивающий получение полноценного сульфатного огарка для последующего выщелачивания. Предложенное технологическое решение обладает простостой и универсальностью с точки зрения возможности применения его для любых сульфидных концентратов, в том числе медно-колчеданных, цинк-сфалеритовых, сульфидно-свинцовых и ряда других сульфидных концентратов, используемых с целью извлечения содержащихся в них ценных металлов.

  • боковые линии

  • деформированный слой

  • кристалл-монохроматор.

  • расходимость пучка

  • рефлекс

  • топограмма

Исследована структура рефлексов при наличии в кристалле приповерхностных деформированных слоев в зависимости от характера поглощения и рассеяния рентгеновских лучей деформированными слоями и основным объемом кристалла и от расходимости падающего пучка. Экспериментально доказано, что при наличии приповерхностных деформированных слоев структура рефлексов (тонкие линии, прямые и фигурные линии центральной части) зависит как от расходимости падающего пучка, так и от характера поглощения и рассеяния рентгеновских лучей деформированными слоями и основным объемом кристалла. Показано, что наличие поверхностных деформированных слоев - необходимое, но недостаточное условие для образования тонких боковых линий на секционной топограмме. Получены секционные топограммы как от тонких, так и от толстых ступенчатых кристаллов со шлифованными поверхностями входа и выхода. Установлено, что тонкие линии на секционных топограммах являются результатом кинематического рассеяния рентгеновских лучей в приповерхностных деформированных слоях, а средняя широкая линия (основной рефлекс) обусловлена динамическим рассеянием в основной части кристалла. Исследовано уменьшение расходимости дифрагированного пучка с помощью асимметрично вырезанного кристалла-монохроматора, работающего на отражение, а также увеличение расстояния между фокусом рентгеновской трубки и изучаемым образцом. Показано, что даже при очень больших экспозициях тонкие линии на топограмме отсутствуют, а широкая компонента динамического рассеяния получена с очень большим почернением. Экспериментально доказано, что для формирования тонких боковых линий рефлекса, обусловленных приповерхностными нарушенными слоями, расходимость первичного пучка является необходимым условием.

  • зев

  • обрывность

  • основные нити

  • факторный эксперимент.

Статья посвящена исследованию параметров ткани, полученной в производственных условиях на пневморапирных ткацких станках с использованием нового метода, защищенного авторскими правами. Особенность метода состоит в том, что на пневморапирном станке за один оборот вращения главного вала в зев прокладываются одновременно две уточные нити вместо одной.

Получение ткани является сложным технологическим процессом и требует последовательного постоянного контроля. Для обеспечения качества ткани важную роль играет исследование обрывности основных нитей с целью правильной настройки параметров зева. 

Представлены результаты исследования обрывности основных нитей в процессе получения ткани методом одновременного прокладывания в зев двух уточин. Целью работы является определение оптимальных значений параметров процесса выработки новой ткани, при которых обрывность будет минимальной. Для определения оптимальных параметров зева был использован полный факторный эксперимент типа 23. В качестве параметров наблюдения были выбраны величина заступа, длина и высота зева, которые максимально влияют на показатель обрывности основных нитей.

В результате экспериментов, в процессе тканеобразования переплетения в основной репс 2/2, при прокладывании в зев одновременно двух уточин обеспечивается мини­мальное количество обрывов основных нитей при следующих параметрах: величина заступа - 3350, высота поднятия ремизок (высота зева) - 40 мм, длина зева - 250 мм.

  • клей

  • кожа

  • обувь

  • подошва.

  • прочность крепления

Освещены результаты статистического контроля испытания прочности приклеивания подошв. Испытание обуви на прочность крепления низа проводили двумя методами: путем отрыва подошвы на динамометре и путем отгибающего действия зубца на край подошвы в трех точках до первого признака разрушения. Исследование проводилось через 2 и 24 ч после съема обуви с пресса. Установлено, что с первых дней статистического контроля, когда при испытании по стандартам нагрузки отрыва оказались ниже временной нормы, прочность приклеивания подошв неуклонно повышалась. Такая же картина наблюдалась и в результате испытания с помощью ручного прибора. Анализ характера отрыва подошв показал, что нагрузки ниже нормы вызваны несоблюдением технологического режима: недостаточной шириной затяжной кромки, недостаточным  прогревом клеевой пленки. Показано, что при установлении норм необходимо руководствоваться тем, что преждевременный отрыв подошв в носочной части происходит не столько за счет ослабления склеивания в результате, якобы, неравномерного давления в прессах или наличия складок на затяжной кромке носка, сколько за счет усиленных воздействий на эту часть в эксплуатационных условиях. Результаты исследования позволяют сделать следующие выводы: при креплении низа с применением клеев статистический способ контроля прочности является одним из наиболее эффективных с точки зрения предупреждения выпуска обуви неполноценного качества; резкие колебания нагрузок отрыва подошв на динамометре при коэффициенте вариации, равном 21…25%, не позволяют ограничиться  испытаниями единичных пар обуви в каждую смену. Чтобы избежать разрушения большого числа образцов и вместе с тем обеспечить выпуск обуви достаточной прочности приклеивания низа, необходимо наряду с испытанием единичных образцов на динамометре форсировать внедрение способа испытания без разрушения обуви.

  • изгиб

  • кручение

  • разрыв.

  • растяжение

  • удлинение

  • элементарная нить

  • неравномерность

В процессе скручивания элементарные нити располагаются приблизительно по винтовой линии, испытывая при этом деформации кручения, изгиба и растяжения.  Деформация растяжения обусловливает взаимное давление, изменение поперечного сечения (сжатие) элементарных нитей в местах контакта и силы трения на контактных поверхностях. При этом происходят сложные геометрические и механические преобразования системы элементарных нитей в крученую нить. Сопротивление разрыву крученой нити определяется, во-первых, сопротивлением разрыву системы элементарных нитей, во-вторых, сопротивлением сил трения на поверхностях контакта всех нитей между собой. Эти характеристики необходимы для определения оптимального режима работы сновальных и шлихтовальных машин, а также ткацких станков с применением системы крученых нитей. Величина неровноты и характер неравномерности элементарных нитей и крученых нитей по толщине, разрывной нагрузке, удлинению и другим характеристикам определяются корреляционной функцией, спектральной плотностью и градиентом неровноты. Динамическая система процесса скручивания при формировании однокруточной нити из двух элементарных нитей представляется в виде объекта с четырьмя воздействиями и двумя реакциями. Первые два воздействия X1(t), X2(t) характеризуют изменения разрывной нагрузки и удлинения одной элементарной нити; X3(t), X4(t) – то же, для другой нити. Реакция Y2(t) характеризует изменение разрывной нагрузки крученой нити по ее длине, а реакция Y1(t) – удлинение при разрыве этой нити в последовательных ее участках. Поскольку схема взаимосвязи двух реакций с четырьмя воздействиями одинакова, методика определения этой взаимосвязи также одинакова.

  • классификация

  • комбинированная разработка

  • месторождение.

  • полезные ископаемые

  • освоение недр

Приведены специфические особенности в области изучения и освоения недр, что позволило сделать следующие выводы:

  • объективное решение задач геологоразведочных работ и оптимального освоения недр возможно лишь при непременном тесном сочетании геологических, технических, техноло­гических, экологических и экономических аспектов;
  • экономика недропользования является наиболее сложной отраслью.

Параметры кондиций являются инструментом при оконтуривании и подсчете запасов полезных ископаемых и содержащихся в них компонентов. С их использованием запасы подразделяются на балансовые и забалансовые. Нетрудно убедиться в том, что оптимизация параметров кондиций требует оптимизации решений буквально всех технических, технологических и экономических задач.

С течением времени это значение многократно возрастает в связи с исчерпаемостью запасов полезных ископаемых и ростом их потребления. Рост мирового потребления связан с двумя причинами:

  • неуклонным приростом населения;
  • ростом удельного потребления, особенно в развивающихся странах.

Одним из существенных недостатков разведки рудных месторождений является излишняя экономия средств на технологические исследования обогатимости руд, что не позволяет, в частности, обосновать зависимость содержания полезного компонента в хвостах θ от его содержания в руде α.

В области изучения и освоения недр одним из наиболее основополагающих нормативных документов является “Классификация запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых”. Значение классификации трудно переоценить. Она призвана выработать единые требования к изучению месторождений, способствовать снижению риска инвестиций при их освоении до разумных пределов, обеспечить защиту как интересов государства –  собственника недр, так и инвестора.

  • комплексное освоение

  • оп¬ти¬маль¬ная годовая производительность.

  • целевая функция

  • месторождение

Рассмотрено влияние степени комплексного освоения месторождений на опти­маль­ную годовую производительность горно-металлургического комбината (ГМК). Дается обос­нование оптимальной годовой производительности ГМК для комплексного осво­е­ния месторождений при разной степени утилизации отходов горно-металлургического производства. Изучены сле­дую­щие случаи: а) потребность в утилизируемых отходах ограни­че­на; б) потребность в утилизируемых отходах практически не ограни­чена; в) вск­рыш­ные породы утилизируются частично, а хвосты обогащения и металлургические шлаки – пол­­ностью. На основе критерия оптимальности сформулирована общая целевая функ­­ция, ко­то­рая представляет собой “максими­за­цию алгебраи­чес­кой суммы эффек­тов ос­­нов­­ного (до­бы­ча и пере­ра­бот­ка полез­но­го ископа­емо­го) и попутного (ути­ли­­за­ция от­хо­­­дов горно-метал­лур­ги­ческого производства – вскрышных пород, хвос­­тов обогащения и ме­та­л­­лур­­ги­ческих шла­ков) произ­водств и ущерба, на­но­си­­мого ок­ру­жающей среде (от­чуж­­де­ние зе­мель­ных участков для складирования от­хо­дов)”. Выведены формулы для оп­ре­­де­ления эффектов основного и попутного производств, а также суммарной цены зе­мель­ных участков для складирования отходов горно-метал­лур­ги­ческого производства. На основе выведенных формул сформулирована новая це­ле­вая функция. Прирав­ни­вая пер­вую производную вновь полученной целевой функции по годовой произво­ди­тель­­ности ГМК А к нулю, обоснована оптималь­ная годовая производительность ГМК с уче­том комплексного освоения месторождений и приро­до­ох­ранных аспектов. Полученная формула дает возможность определить оптимальную годовую производительность ГМК, при которой дифференциальная рента или сверхнорма­тив­ная прибыль за весь срок от­ра­бот­ки месторождения будет максимальной с учетом комплекс­но­го освоения недр и эко­ло­гических вопросов. Графически показана зависимость оптимальной годовой произ­во­ди­тельности ГМК от степени утилизации вскрышных пород для условного при­ме­ра. Ус­та­новлено, что: 1) на величину оптимальной годовой производительно­с­ти ГМК зна­­чи­тель­ное влияние оказывают степень комплек­с­­ного освоения недр и раз­мер сверх­нор­ма­тивной прибыли от утилизации отходов гор­но-металлургического про­из­­водст­ва; 2) при неполной утилизации отходов с повыше­ни­ем годовой сверхнор­ма­тив­ной при­бы­ли от реализации попутной продукции опти­маль­ная годовая производи­тель­­ность сни­­жается.

  • акустическая жест¬кость массива.

  • крепость породы

  • структурное строение

Проведен анализ существующего состояния и показаны перспективы раз­ви­тия взрывных работ на карьерах. На карьерах горные массивы, как правило, име­ют разную трещиноватость и крепость пород по шкале М.М. Протодьяконова, рав­ную f =8…20. Разработка этих пород осуществляется с использо­ванием буро­взрыв­ных работ со значительным расходом взрывчатых веществ (ВВ). Эффек­тив­ность взрывных работ на карьерах за­ви­сит от многих факторов. Основными показателями, влияющими на качество взры­ва, являются: крепость, трещиноватость и структурное строение взры­ваемо­го массива. В этой связи при ведении взрывных работ на карьерах необходимо учи­тывать физико-механические свойства и структурные особенности взры­ваемого массива. На примерах Араратского и Арамусского карь­е­ров рассмотрена возможность регулиро­вания степени дробления в тре­щи­но­ватых массивах.  Приведены результаты расчета по выбору типа ВВ в зави­си­мос­ти от акустической жесткости горных пород. Установлены области при­ме­не­ния ВВ на карьерах по взрываемости пород. На основе теории вол­но­вого действия взрыва при отбойке двух скважинных зарядов определены радиус зоны регулируемого дробления и сетка расположения скважин. 

Теоретическим и экспериментальным путем определены сетки расположения скважин, оптимальные вели­чи­ны интервала замедления в зависимости от физико-механических свойств и структур­ных особенностей отбиваемого массива. Выявлено,  что, при прочих равных условиях,  оп­ти­мальная величина интервала замедления для легковзрываемых пород сос­тав­ляет 60…80 мс, а для средне- и трудновзрываемых пород- соответственно 40…60 и  30…50 мс.

Установлено, что применение  диагональной схемы вз­ры­вания с трапециевидным врубом на карьерах позволяет более эффективно управлять качеством  дробления и формой развала взорван­ной по­ро­­ды. Предложена новая технология ведения взрывных работ на карьерах, которая позволяет получить ком­пакт­ный развал взорванной горной массы и уменьшить выход некондиционных фракций.

Council

Редакционная коллегия  Вестника: Ю.Л. Саркисян (главный редактор, д.т.н.), А.Х. Григорян (зам. главного редактора, д.т.н.), А.Г. Аветисян (ответ. секретарь, д.т.н.), С.Г. Агбалян (д.т.н.), М.К. Багдасарян (д.т.н.),  Б.С. Баласанян (д.т.н.), В.З. Марухян (к.т.н.), С.О. Симонян (д.т.н.), А.В. Тадевосян (к.т.н.)

Редакционная коллегия журнала: С.Г. Агбалян (главный редактор журнала, д.т.н.), Л.Е. Саргсян (зам. главного редактора журнала, д.т.н.), А.А. Петросян (ответственный секретарь журнала, к.т.н.), Ю.А. Агабалян (д.т.н.), Г.С. Гарибов (д.т.н.), С.Г. Мамян (д.т.н.), Л.А. Манукян (д.т.н.), В.А. Мартиросян (д.т.н.),  Г.С. Овсепян (д.т.н.), А.М. Оганесян (д.т.н.), А.Г. Оганесян (д.т.н.), А.С. Петросян (д.т.н.)

Редакторы:  Ж.С. Сейранян, А.Ц. Петросян, А.З. Казарян

© Издательство Национального политехнического университета Армении (НПУА) “Чартарагет”, Адрес: 0009, Ереван,  ул. Теряна 105,  НПУА

Innovatie.polytechnic.am/ru