Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ zamiany dodatku kamienia wapiennego substancjami zawierającymi siarczany wapnia na przebieg procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego

Zajączkowski A., Bratek S., Bratek Ł., Czernecki J., Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2010

|

R. 55, nr 8

539-546

PL

Opierając się na danych eksperymentalnych otrzymanych w trakcie badania laboratoryjnego termodynamiki i kinetyki procesu rozdziału miedzi pomiędzy żużel zawiesinowy i bogaty w miedź stop metaliczny, przeprowadzono wielkolaboratoryjne próby porównawcze przebiegu procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego dla dwu typów dodatku technologicznego - kamienia wapiennego oraz substancji zawierających siarczany wapnia. W przypadku użycia dodatku siarczanów wapnia, uzyskany wynik prób wskazuje na wystąpienie istotnej poprawy parametrów odmiedziowania żużla zawiesinowego.

EN

Basing on the experimental data obtained during laboratory investigations into thermodynamics and kinetics of processes of copper distribution between flash-smelting slag and metallic alloys large laboratory scale comparative tests of copper removal from flash smelting slag were conducted for two types of technological additions - limestone and substances containing calcium sulphates. The results of application of calcium sulphate addition show significant acceleration of the process and higher degree of the final copper removal from the slag.

2

Wpływ stopnia redukcji żużla zawiesinowego na wartość jego lepkości

Zajączkowski A., Bratek S., Botor J., Czernecki J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2010

|

R. 55, nr 1

3-9

PL

Jednym z etapów procesu otrzymywania miedzi, poprzez zawiesinowe stapianie jej koncentratów, jest odmiedziowanie żużla zawiesinowego zawierającego znaczące ilości miedzi i ołowiu. Etap ten realizowany jest w warunkach redukcyjnych pieca elektrycznego w HM GŁOGÓW. W trakcie jego realizacji w sposób istotny, z punktu widzenia warunków prowadzenia tego procesu, zmienia się wartość lepkości żużla poddawanego odmiedziowaniu. Od niej natomiast uzależnione są zarówno szybkości transportu masy substratów jak i produktów procesu redukcji, jak również możliwości realizacji spustu odmiedziowanego żużla z dostateczną szybkością, bez stwarzania niebezpieczeństwa "zamrożenia" otworów czy rynien spustowych. Realizując, dla zmiennych temperatur, badanie lepkości żużli zawiesinowych o różnym stopniu redukcji i zmiennej zawartości tlenków wapnia i żelaza, po wykorzystaniu wybranego modelu zjawisk i wyznaczeniu parametrów tego modelu w postępowaniu optymalizacyjnym, dostarczono narzędzia obliczeniowego, pozwalającego prognozować zachowanie się wartości lepkości odmiedziowywanego żużla zawiesinowego.

EN

One of the stages of copper production process based on flash smelting of copper concentrates is decopperisation of a slag containing considerable amounts of copper and lead. At the GŁOGÓW Copper Smelter this stage is performed under reducing conditions in an electric furnace. The conditions for conducting this process result in the essential changes in viscosity of the slag subjected to decopperisation, which in turn influences transfer rate of both the substrate mass and the products of the reduction process as well as the possibility of tapping decopperised slag with sufficient speed, with no danger of "freezing" the holes or tapping runners. In this work, viscosity of the flash smelting slag with different degree of reduction and variable contents of the oxides of calcium and iron was investigated at variable temperatures. The model of the occurring phenomena has been selected and its parameters have been determined, and after optimisation the developed model has become a computational tool useful to make forecasts on the viscosity behaviour of decopperised flash smelting slag.

3

Refining Process of Aluminium Conducted in Continuous Reactor - Physical Model

Saternus M., Botor J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

Vol. 55, iss. 2

463-475

EN

Primary and secondary aluminium after receiving process contains many impurities. The most effective way to remove them, especially hydrogen, is the barbotage process. It can be carried out in the bath and continuous reactors. Such reactors become more and more popular. Phenomenon taking place during the barbotage process are very complex, however they should be familiar if the best results of refining process are to be obtained. Physical modelling is an appropriate method to learn something about barbotage process. If the kinetic, dynamic, heat and geometrical similarities of the model and real object are kept, physical modelling gives opportunity to observe what happens during the process. For the purpose of the research the test stand for physical modelling of aluminium refining process in URC-7000 continuous reactor was built. The examination of oxygen removal from modelling agent was carried out as an analogy of hydrogen desorption from liquid aluminium. Water was used as a modelling agent. The flow rate of water was steady whereas the flow rate of refining gas was changing from 2 to 30 dm3/min. The obtained results (pictures taken by the digital camera) were juxtaposed in the tables. Four different patterns of gas dispersion in the liquid aluimnium (minimum, intimate, uniform and overdispersion) are known. The obtained results were divided into the adequate dispersion type according to their characteristics and as a consequence, the range of the flow rate of refining gas was selected to this dispersion type. Carried out research allowed to choose the optimal parameters of the aluminium refining process by means of URC-7000 reactor. This choice let to control this process in the most effective way

PL

Zarówno aluminium pierwotne, jak i wtórne zawierą po procesie otrzymywania wiele zanieczyszczeń takich jak wodór, tlenki, węgliki, sód, wapń itd. Proces barbotażu jest w chwili obecnej jedną z najlepszych metod usuwania tych zanieczyszczeń, zwłaszcza wodoru. Proces ten można prowadzić w reaktorach cyklicznych, badz ciagłych, przy czym te ostatnie stają się coraz bardziej popularne. W trakcie procesu barbotażu zachodzi szereg skomplikowanych zjawisk. Wiedza o tych zjawiskach pozwala osiagać dobre wyniki odgazowania ciekłego aluminium i jego stopów. Jedna z powszechnie stosowanych metod do poznania zjawisk zachodzących w ciekłym metalu w trakcie przedmuchiwania pęcherzykami gazowymi jest metoda modelowania fizycznego. Aby rezultaty uzyskiwane z tego typu badań były reprezentatywne i mogły zostać przeniesione na warunki rzeczywiste, modele fizyczne budowane są według ściśle określonych zasad wynikających z teorii podobieństwa (zachowanie kryteriów podobieństwa zarówno geometrycznego, jak i dynamicznego dla czynnika modelującego). Badania modelowe zostały przeprowadzone w laboratorium Katedry Metalurgii Politechniki Śląskiej. Zbudowane urządzenie do badań modelowych pozwala na symulowanie warunków panujących w ciekłym metalu podczas rafinacji metodą barbotażu w reaktorze URC-7000. Jako czynnik modelujący stosowano wodę. W urządzeniu usuwano tlen rozpuszczony w wodzie jako analogie procesu desorpcji wodoru z aluminium. Badania modelowe wykonano zmieniając natężenie przepływu gazu rafinujacego w zakresie od 2 dm3/min do 30 dm3/min. Prędkość przepływu wody w reaktorze była ustalona i wynosiła 11 dm3/min. Wyniki prób (rejestrowane fotograficznym aparatem cyfrowym) zestawiono w odpowiednich tabelach. Znane są cztery schematy przepływu gazu w ciekłym metalu i ich stopien dyspersji w przypadku reaktorów, w których gaz jest wprowadzany do metalu poprzez kształtkę gazoprzepuszczalną (dyspersja minimalna, dokładna, równomierna i nadmierna). Otrzymane wyniki przypisano do odpowiedniego rodzaju dyspersji i dobrano zakres natężenia przepływu gazu rafinujacego. Przeprowadzone badania pozwoliły na dobór optymalnych parametrów procesu rafinacji aluminium i jego stopów przy pomocy reaktora URC-7000, umożliwiając w ten sposób sterowanie tym procesem.

4

Stopień dyspersji gazu rafinującego w ciekłym metalu

Saternus M., Botor J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2009

|

T. 61, nr 5

123-126

PL

W pracy przedstawiono przykłady dyspersji jednej fazy w drugiej dla wszystkich stanów skupienia. Podano przykłady dyspersji powstającej w sposób naturalny oraz wywołanej w celu osiągnięcia zamierzonych korzyści procesowych. Proces dyspersji przybliżono na przykładzie dyspersji pęcherzyków gazowych w procesie barbotażu. Przedstawiono wpływ sposobu wprowadzania gazu rafi nującego na przebieg procesu rafi nacji. Ukazano także schematy przepływu pęcherzyków gazowych generowanych przez rotor i kształtkę gazoprzepuszczalną w ciekłym metalu i ich stopień dyspersji. Schematy te zostały zestawione ze zdjęciami dyspersji uzyskanymi podczas badań modelowych.

EN

There are presented examples of the dispersion of one phase in the other one. Examples of the dispersion that occurs in natural way and is caused in the artificial way in the case to achieve the intentional processing profi ts are also given. The dispersion of gas bubbles in the liquid metal during the barbotage process was chosen to characterize the dipersion process. The influence of the way of refining gas introduction to the metal on course of refining process is shown. Schemes of the flow of gas bubbles generated by the rotary impellers and ceramic porous plugs in the liquid metal and their level of dispersion are presented. These schemes are juxtaposed with the pictures of dispersion obtained during the modelling research.

5

Modeling and Experimental Measurements of the Surface Tensions of Cu-Pb-Fe Alloys

Siwiec G., Kucharski M., Botor J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 4

1167-1172

EN

In the paper, a model enabling calculation of surface tensions of liquid ternary Cu-Pb-Fe alloys, on the basis of the densities (molar volumes) of the solution components as well as the surface tensions and the thermodynamic properties of the adequate binary alloys, has been proposed. Basing on the experimental results, obtained with the use of the sessile drop method for seven Cu-Pb-Fe alloy compositions, the proposed surface tension model has been verified.

PL

W pracy zaproponowano model pozwalający na obliczanie napięcia powierzchniowego ciekłych trójskładnikowych stopów Cu-Pb-Fe na podstawie znajomości gęstości (objętości molowej) składników roztworu i napięcia powierzchniowego oraz właściwości termodynamicznych odpowiednich stopów podwójnych. Następnie dokonano weryfikacji zaproponowanego modelu napięcia powierzchniowego w oparciu o uzyskane metodą kropli leżącej wyniki eksperymentalne dla siedmiu różnych składów stopu Cu-Pb-Fe.

6

Wysokotemperaturowe metody pomiaru napięcia powierzchniowego metali i stopów

Willner J., Botor J., Siwiec G.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 6

310-317

PL

Scharakteryzowano metody wyznaczania napięcia powierzchniowego ciekłych metali i stopów (metodę kropli leżącej, metodę kropli wiszącej, metodę maksymalnego ciśnienia w pęcherzyku gazowym, metodę wzniesienia kapilarnego, metodę ważenia kropli, metodę odrywania, metodę zanurzeniową i metodę lewitacyjną) oraz przedyskutowano trudności eksperymentalne podczas wysokotemperaturowych pomiarów tego parametru.

EN

Surface tension is one of the crucial parameters in metallurgical processes in the liquid phase. In the paper, the experimental difficulties during high-temperature measurements of this parameter (the choice of the proper experimental method, the proper choice of the material for the production of some parts of the experimental apparatus as well as providing relevant protective gases) have been discussed. Also, the methods of surface tension measurements of metals and alloys have been presented: the sessile drop method, the pendant drop method, the maximum bubble pressure method, the capillary rise method, the drop weight method, the detachment method, the plunge method, and the levitating drop method. The special attention has been paid to the sessile drop method, the maximum bubble pressure method and the levitating drop method because these measurement methods have been readily used recently. In the sessile drop method, the shape of a liquid metal drop (placed on the appropriate substrate) is observed and measured. The maximum bubble pressure method is based on the measurement of the pressure necessary for creating (at the mouth of a capillary plunged in the studied liquid metal or alloy) a gas bubble large enough for a spontaneous detachment. In the levitating drop method, the behaviour of a metal drop lifted under the influence of the electromagnetic field is analyzed.

7

Alternatywny sposób prowadzenia procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego

Zajączkowski A., Botor J., Czernecki J., Bratek S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 9

542-548

PL

Kierując się, postawioną podczas badań termodynamicznych układu żużel-metal, hipotezą przypisującą rolę głównego czynnika utrudniającego prowadzenie procesu odmiedziowania termodynamicznym aktywnościom tlenków miedzi i żelaza (III), podjęto próbę obniżenia tej ostatniej poprzez przeprowadzenie części żelaza w związki nietlenkowe — w tym wypadku siarczek. Zalety zaproponowanego sposobu prowadzenia procesu odmiedziowania sprowadzają się do obniżenia temperatury jego prowadzenia oraz podwyższenia wartości potencjału tlenowego, dla którego mamy do czynienia z jeszcze skutecznym jego przebiegiem. Ponadto pozwala on na wyprowadzenie dużej części ołowiu, głównie w postaci jego siarczku, z układu metal-żużel do pyłów oraz utylizowanie, w przypadku użycia w procesie, otrzymywanego w HM GŁOGÓW produktu instalacji odsiarczania spalin

EN

The research work, which had been conducted at Institute of Non-ferrous Metals in the recent years, made possible to characterise thermodynamic conditions of copper removal from flash smelting slag. The complete characteristics of the obtained results was presented in previous publications. The objective of the study is to propose, basing on laboratory tests results and results of the investigations into thermodynamic conditions of copper removal from flash smelting furnace, an alternative method for conducting the process of copper removal from the slag generated during smelting of Polish copper concentrates in flash-smelting furnace of HM GŁOGÓW. Basing on a hypothesis, formulated during thermodynamic examinations of slag-metal system, according to which the main factor hindering the process of copper removal is thermodynamic activity of copper and iron (III) oxides, a trials to decrease the latter were made by converting a part of iron into non-oxide compounds — in that case into sulphide. The advantages of the proposed method of running the decopperisation process come down to decreasing its temperature and increasing the oxygen potential value, which results in even more efficient process. Additionally, it gives possibility for removal of a large part of lead, mainly in a form of its sulphide, from the metal-slag system into dusts and utilisation, when used in the process, of the obtained at HM GŁOGÓW product from installation of sulphur removal from flue gases.

8

Process of solid oxide inclusions removal from liquid aluminium. Part 2

Onopiak K., Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2006

|

R. 51, nr 8

478-483

EN

In the second part of the paper the following equations characterizing solid oxide inclusions removal from molten aluminium were analyzed. Only certain time parameters from the described in this paper have numerical solutions. These are the equations representing times of: bubble with inclusion collision time — tZ amounting to about a few tenths microseconds; film drainage time during collision — tWZ, which reaches a few hundred microsecond values; inclusion sliding over the bubble surface tP time varies approximately from 5 to 25 milliseconds. Total inclusion removal probability can be calculated by taking into account only the collision interception probability — PZS. Inertial collision probability PZB has meaning for large inclusions of above 100 mum in diameter. The adhesion probability PA amount to practically 100 % for all bubble — inclusion encounters. From the analyses of solid inclusions removal mechanism it is seen, that the application of as small as possible bubble diameter favors the higher inclusions removal efficiency. It can be explained via major adhesion of interfacial area in case of a high number of smaller bubbles. The presented analysis of complex inclusion removal mechanism based on equations used in mineral processing, was applied for formulation of solid oxides removal model. A few of the equations selected from the described analysis (part I and II of the paper), were utilized in the model. There, for practical reasons, an experimental equation characterizing inclusions removal efficiency eta, %, from liquid aluminium was adopted [14]:eta = 100(1 – exp(– 0,00096 t)), where: t — liquid aluminium refining time, s.

PL

W II części pracy analizowano kolejne zależności charakteryzujące mechanizm procesu usuwania stałych wtrąceń tlenkowych z ciekłego aluminium. Tylko niektóre z opisanych zależności czasowych posiadają proste rozwiązania. Są to równania opisujące czasy: zderzeń pęcherzyka gazu z wtrąceniem — tZ o wartościach w układzie tlenek glinu—ciekłe aluminium— —argon, około kilkudziesięciu mikrosekund; zaniku warstewki podczas zderzenia wtrącenia i pęcherzyka — tWZ, osiągający wartość kilkuset mikrosekund; poślizgu wtrącenia po powierzchni pęcherzyka — tP wynoszący od 5 do 25 milisekund. Prawdopodobieństwo całkowite usunięcia wtrąceń można wyznaczyć biorąc pod uwagę jedynie prawdopodobieństwo zderzenia się pęcherzyka z wtrąceniem wskutek przechwycenia stałego tlenku w strumieniu ciekłego metalu — PZS. Prawdopodobieństwa zderzenia pod wpływem bezwładności wtrącenia PZB mają znaczenie dla dużych wtrąceń o średnicach wyższych od 100mum. Prawdopodobieństwo adhezji PA wynosi praktycznie 100 % dla każdego przypadku zderzenia wtrącenia z pęcherzykiem gazu. Z dokonanych analiz elementów składowych mechanizmu usuwania stałych wtrąceń wynika, że zastosowanie pęcherzyków gazu o jak najmniejszej średnicy sprzyja wyższemu stopniu usunięcia wtrąceń, co można wyjaśnić bardziej rozwiniętą powierzchnią adhezji wtrąceń w przypadku dużej liczby mniejszych pęcherzyków. Przedstawioną analizę złożonego mechanizmu usuwania wtrąceń, zbudowaną w oparciu o zależności wykorzystywane w procesach wzbogacania i flotacji rud, wykorzystano do opracowania modelu usuwania stałych tlenków z ciekłego aluminium. Znalazły tam zastosowanie równania wyselekcjonowane z charakterystyki procesu przedstawionej w obu częściach niniejszej pracy. Tam też dla celów praktycznych przyjęto równanie doświadczalne charakteryzujące sprawność eta [%] usunięcia wtrąceń z ciekłego aluminium w postaci [14]:eta. = 100(1 – exp(– 0,00096 t)), gdzie: t — czas rafinacji ciekłego aluminium [s].-

9

Process of solid oxide inclusions removal from liquid aluminium. Part 1

Onopiak K., Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2006

|

R. 51, nr 6

356-362

EN

In paper types of inclusions occurring in liquid aluminium, techniques of their removal by barbotage and molten metal quality assessment methods were characterized. High efficiency refining devices equipped with rotors such as AFD, Alpur, ASV, URO and SNIF allow to claim that barbotage by rotors is one from the most effective methods for solid and gaseous impurities removal. Among techniques of metal analyzing for inclusions presence especially favorable are these which facilitate testing the liquid metal samples in the process of production, i.e.: based on solid inclusion physical properties — e.g. ultrasonic technique and electric-sensing zone technique — LiMCA and filtration techniques - e.g. PREFIL. Mechanisms of liquid aluminium refining from solid inclusions and hydrogen are different but both impurities are removed from aluminium by inert gases (Ar or N2). Active gas admixture is possible, e.g. chlorine for alkalis removal (Li, Na). For oxide inclusion removal flotation is decisive factor. Rate of hydrogen removal from aluminium and its alloys is controlled by mass transport, especially in liquid metallic phase and heterogenic reaction on interfacial surface. From hydrodynamic factors the most important for description of liquid metal refining from solid inclusions are diameters and velocities of refining gas bubbles characterized by Davidson and Amick plus Davies and Taylor equations. Liquid aluminium film thickness hkr between sharp angular alumina and gas bubble surface amounts for hole formation model about 0.5 to 3mum. These values are a few times higher than those acquired for spherical inclusion (e.g. silica inclusion) — gas bubble system. It means that it is easier to get firm union between bubble and angular shape inclusion.

PL

W artykule scharakteryzowano rodzaje występujących w aluminium wtrąceń, sposoby ich usunięcia metodą barbotażu przy zastosowaniu rotorów oraz techniki kontroli jakości analizowanego metalu. Wysoka efektywność rafinatorów wyposażonych w rotory, takich jak AFD, Alpur, ASV, URO oraz SNIF, pozwala stwierdzić, że technika barbotażu przy użyciu wymienionych urządzeń jest jedną z najefektywniejszych w usuwaniu zanieczyszczeń stałych i gazowych. Pomiędzy metodami analizy metalu na obecność wtrąceń szczególnie korzystne są te, umożliwiające badanie na bieżąco próbek ciekłego metalu, tj.: analiza aluminium oparta na własnościach fizycznych stałych wtrąceń (np. LIMCA) oraz metody filtracyjne (np. PREFIL). Mechanizmy rafinacji wodoru i stałych wtrąceń są odmienne, lecz oba rodzaje zanieczyszczeń usuwa się z aluminium przy użyciu gazu obojętnego (Ar lub N2), z ewentualną domieszką gazu aktywnego, np. chloru dla usunięcia pierwiastków alkalicznych (Li, Na). O przebiegu procesu usuwania wtrąceń tlenkowych decyduje przede wszystkim czynnik flotacji stałych tlenków. O stopniu usunięcia wodoru z aluminium i jego stopów decydują zjawiska transportowe, szczególnie w fazie ciekłej oraz reakcja heterogeniczna na powierzchni międzyfazowej. Z czynników hydrodynamicznych najistotniejsze dla opisu przebiegu rafinacji ciekłego metalu od stałych wtrąceń są średnice i prędkości pęcherzyków gazu rafinującego, scharakteryzowane zależnościami Davidsona i Amicka oraz Daviesa i Taylora. Grubość hkr ciekłej warstewki aluminium między ostrokątnym wtrąceniem tlenku glinu, a powierzchnią pęcherzyka gazowego wynosi dla modelu formującego się otworu około 0,5 do 3mum. Są to wartości kilkakrotnie większe od otrzymanych dla modelu oscylacyjnego, charakteryzującego układ wtrącenie sferyczne (np. tlenek krzemu)—pęcherzyk gazu, co oznacza, że łatwiej jest uzyskać trwałe połączenie między pęcherzykiem a wtrąceniem o kształtach nieregularnych.

10

Solid oxide inclusions refining from molten aluminium by barbotage

Onopiak K., Botor J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 3

443-450

EN

Mechanism of removing oxide inclusions using inert gas flotation method based on water mineral processing systems was described. A selection of physicochemical data for calculation has been made. In the mechanism description many factors in the field of solid particle and gas bubble interaction in the molten aluminium phase were discussed, namely: bubble velocities and diameters, hydrodynamic conditions of the flotation process and its time connected parameters, probabilities of inclusion collision and adhesion to the bubble surface. A simple mathematical model describing the process of removing alumina inclusions from molten aluminium by barbotage was developed. The solid oxide particle removal efficiency in time was described based on hydrodynamic conditions. Influence of the refining gas bubble diameter was also discussed. Presented mathematical model of the solid inclusions flotation with experimental results acquired on an industrial plant was verified. The plant consists of: periodically working crucible furnace for aluminium melting, URO-200 rotary impeller, Prefil footprinter melted metal quality analyzer and scanning microscope. Oxygenated with air or oxygen by the use of URO rotary impeller liquid A0 aluminium was refined in specified time limits for flow rate of argon averaging 10, 15 and 20 dm3 min-1. Metal refining was performed for metal weight in the furnace from 180 to 250 kg, in the temperature range of 993–1023 K. Solid oxide removal efficiency was given by equation which is in keeping with adopted model i.e.: η = 100(1-exp(-0:00096t)) where t is refining time.

PL

W pracy scharakteryzowano mechanizm usuwania wtrąceń tlenkowych metodą flotacji w oparciu o zjawiska zachodzące w systemach wzbogacania i flotacji rud. Przeprowadzono selekcję danych fizykochemicznych oraz dobrano niezbędne dane do przeprowadzenia obliczeń. W opisie mechanizmu uwzględniono szereg czynników w zakresie oddziaływania stałego wtrącenia z gazowym pecherzykiem w fazie ciekłej, m.in.: prędkości wznoszenia i średnice pęcherzyków gazu; warunki hydrodynamiczne procesu i jego parametry czasowe oraz prawdopodobienstwa zderzenia i adhezji wtrącenia na powierzchni pecherzyka. Przedstawiono prosty model matematyczny procesu usuwania wtrąceń tlenku glinu z ciekłego aluminium metodą barbotażu. W wyniku przeprowadzonych obliczeń symulacyjnych, w uzależnieniu od warunków hydrodynamicznych, określony został stopień eliminacji stałych wtrąceń tlenkowych w czasie, jak również optymalna średnica pęcherzyków gazu rafinującego. Scharakteryzowany matematyczny model procesu flotacji stałych wtrąceń tlenkowych zweryfikowano z danymi doświadczalnymi uzyskanymi na stanowisku przemysłowym składającym się z: pracującego cyklicznie pieca tyglowego do topienia aluminium, rafinatora barbotażowego typu URO 200, aparatury PREFIL określającej jakość metalu oraz mikroskopu skaningowego. Utlenione powietrzem lub tlenem technicznym za pomocą rotora rafinatora URO ciekłe aluminium w gatunku A0, poddawane było rafinacji w określonych przedziałach czasu, dla natężeń przepływu gazu rafinującego – argonu, wynoszących 10, 15 oraz 20 dm3 min-1. Rafinacje metalu przeprowadzano dla wytopów aluminium o masie 180–250 kg, w zakresie temperatur 993–1023 K. Sprawność usunięcia stałych wtrąceń opisano równaniem w postaci zgodnej z przyjetym modelem η = 100(1 - exp(- 0,00096 t)), gdzie t jest czasem rafinacji.

11

Physical model of the barbotage process of aluminium

Saternus M., Obcarski M., Botor J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 2

289-297

EN

The high quality of aluminium and its alloys is one of the most important aims of today’s aluminium industry. This aim can be reached by refining process, especially barbotage. Knowledge about the mechanism of this process is very helpful to improve it. Refining is dependable on some processing parameters like: the flow rate of refining gas and the speed of the impeller. These parameters influence the shape and size of gas bubbles. There are four patterns of dispersion of the gas bubbles in the liquid metal: no dispersion, minimum, intimate and uniform. The short characteristics of these schemes have been presented in this paper. The physical model was created to determinate the level of gas bubble dispersion in liquids. Research was done as an analogy of the process of argon dispersion or other inert gas in liquid aluminium. Research was carried out for changing parameters: the flow rate of refining gas: 017.5 dm3/min and the speed of impeller: 0–400 rpm. The fifth case of dispersion was found: over – dispersion. The range selection of the processing parameters value for these five schemes was done

PL

Wysoka jakość ciekłego aluminium i jego stopów to obecnie jeden z najważniejszych celów, które stawia sobie przemysł aluminiowy. Cel ten można zrealizować poprzez proces rafinacji, a w szczególności poprzez barbotaż. Znajomość mechanizmu procesu barbotażu jest pomocną w jego ulepszeniu. Proces rafinacji zależy od parametrów procesowych takich jak: szybkości przepływu gazu rafinującego oraz predkość obrotów rotora. Parametry te wpływają bowiem na kształt i wielkość pecherzyków gazowych. Stwierdzono istnienie czterech przypadków dyspersji pęcherzyków gazowych w ciekłym metalu: brak dyspersji, dyspersja minimalna, dokładna i równomierna, których krótka charakterystyka została przedstawiona w pracy. Przedstawiony w pracy fizyczny model procesu został stworzony w celu możliwosci określania stopnia dyspersji pecherzyków gazowych w ciekłym metalu. Przedstawiono badania przeprowadzone jako analogie procesu dyspersji argonu lub innego gazu obojętnego w ciekłym aluminium. Badania przeprowadzano zmieniając parametry: przepływu gazu w zakresie: 0÷17,5 dm3/min i obrotów rotora w zakresie: 0–400 obr/min. Stwierdzono istnienie piątego przypadku dyspersji – dyspersji nadmiernej, podano również wartości parametrów procesowych dla tego przypadku.

12

Szybkość procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego

Zajączkowski A., Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2005

|

R. 50, nr 8

436-441

PL

Korzystając z obszernych danych eksperymentalnych, otrzymanych podczas badania szybkości procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w warunkach laboratoryjnych, pozwalających na pełną kontrolę prowadzonego procesu, w tym i kontrolę temperatury oraz potencjału tlenowego w układzie, oraz biorąc pod uwagę wcześniej otrzymane dane termodynamiczne, charakteryzujące układ, bogate w miedź stopy metaliczne-żużel zawiesinowy, postawiono hipotezę mówiącą, iż podstawowym źródłem problemów obecnych podczas realizacji przemysłowego procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego sąwłaściwości termodynamiczne układu miedź-żużel zawiesinowy. Układ ten dla bardzo szerokiego zakresu temperatur i wartości potencjału tlenowego charakteryzuje się tym, iż osiągany stan równowagi cechuje bardzo wysoka, z punktu widzenia procesu odmiedziowania, zawartość miedzi w żużlu, a w trakcie prowadzenia procesu odmiedziowania zawartości miedzi w żużlu podążają monotonicznie do zawartości równowagowych. Posiadane dane dotyczące termodynamiki układu stop miedzi-żużel zawiesinowy pozwoliły opisać hipotetyczny przebieg aktualnie realizowanego w warunkach przemysłowych procesu odmiedziowania oraz wskazać inne potencjalne, w mniejszym lub większym stopniu przydatne w praktyce przemysłowej, drogi jego realizacji. Ich istota sprowadza się do takiego postępowania, które zmieniając położenie stanu równowagi w układzie zapobiegałoby występowaniu zjawisk szkodliwych z punktu widzenia procesu odmiedziowania.

EN

Based on the comprehensive experimental data obtained during an investigation into the rate of the process of flash slag decopperisation performed in laboratory conditions, which was intended to enable full control of the process, including the control of temperature and oxygen potential within the system, and taking into account the thermodynamic data obtained earlier, characterising the system: copper-rich metal alloys-flash slag, a hypothesis has been set forth that the main source of problems encountered during the industrial process of flash slag decopperisation are thermodynamic properties of the copper-flash slag system. Over a wide range of temperatures and oxygen potential the state of equilibrium achieved in this system is characterised by a very high, from the point of view of the process of decopperisation, copper content in a slag, and during proceeding of this process the copper content in a slag approaches monotonically the equilibrium content. The available thermodynamic data related to thermodynamic behaviour of the copper alloy-flash slag system made it possible to describe hypothetical proceeding of the decopperisation process in industrial conditions and to indicate potential methods of its conducting in industrial practice, which to different extent may solve the problems. The essence of these methods is in implementing of an approach, according to which the change of a state of equilibrium within the system might counteract the occurrence of the phenomena harmful from the point of view of decopperisation process.

13

Rudy Metale. 50 lat rozwoju metalurgii ekstrakcyjnej

Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2005

|

R. 50, nr 9

491-493

PL

Przedstawiono zasadnicze zmiany w metalurgii ekstrakcyjnej metali nieżelaznych, jakie zaszły w Polsce w ciągu 50 lat wydawania czasopisma naukowo-technicznego Rudy i Metale Nieżelazne. Przedyskutowano rozwój techniki i technologii otrzymywania i rafinacji: cynku, ołowiu, miedzi, srebra i aluminium. Omówiono ważniejsze obszary badań naukowych i badawczo-rozwojowych prowadzonych w omawianym zakresie.

EN

The basic changes in extractive metallurgy of non-ferrous metals, which took place in Poland over the 50 years of publication of the periodical " Rudy i Metale Nieżelazne " (Non-ferrous Ores and Metals) have been presented. Development of methods and technologies for the production and refining of zinc, lead, copper, silver and aluminium has been discussed. Significant areas of scientific research and R&D activity in this field have been described.

14

Rafinacja aluminium w sposób ciągły: reaktor URC-7000

Saternus M., Botor J., Wężyk W., Stuczyński T.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2005

|

R. 50, nr 4

169-173

PL

Przybliżono proces rafinacji ciekłego aluminium i jego stopów w sposób ciągły. Przedstawiono krótką charakterystykę stosowanych w przemyśle reaktorów rafinujących działających w sposób ciągły, załączono schematy tychże reaktorów oraz zestawiono w tablicy parametry procesowe niektórych z nich. Przybliżono reaktor URC-7000 skonstruowany przez IMN-OML w Skawinie. Przedstawiono model matematyczny opisujący proces rafinacji aluminium (pozwalający obliczać końcowe stężenie wodoru po procesie rafinacji) wraz z niezbędnymi do obliczeń zależnościami kinetycznymi i termodynamicznymi.

EN

In the paper the base information about refining process of liquid aluminium and its alloys was presented. The short review of the main technological solution of continuous refining process was done. The schemes of some refining methods (MINT, DUFI, AFD, DMC, GIPS, continuous batch refining - IMN, Jetcleaner) with short characteristic and basic processing parameters were presented. For the special consideration was taken the reactor URC-7000 made in Skawina in IMN-OML. The review of mathematical models describing refining process of liquid aluminium was also presented. The equation for the calculation of final hydrogen concentration after refining process was shown. The analysis and selection of relationships for which we can calculated some necessary kinetics and thermodynamics parameters was carried out

15

Nadmiar powierzchniowy antymonu i siarki w stopach Cu-Sb oraz Cu-S

Siwiec G., Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2005

|

R. 50, nr 4

162-164

PL

Opierając się na wynikach przeprowadzonych metodą kropli leżącej pomiarów napięcia powierzchniowego ciekłej miedzi oraz ciekłych stopów Cu-Sb i Cu-S opracowano zależności opisujące zmiany tego parametru w funkcji aktywności, odpowiednio antymonu i siarki. Na ich podstawie określono nadmiar powierzchniowy Sb i S w ciekłej miedzi. Stwierdzono, że zdecydowanie większą adsorpcję powierzchniową od antymonu wykazuje siarka.

EN

Based on the measurements of surface tension of a liquid copper and liquid Cu-Sb and Cu-S alloys, performed by the sessile drop method, the dependencies describing variability of this parameter as a function of activity of antimony and sulphur, respectively, have been derived. These were used to determine surface excess of Sb and S in liquid copper. It was found that sulphur exhibits much higher surface adsorption than antimony.

16

The hydrodynamic of the system: liquid aluminium alloy - refining gas

Saternus M., Botor J., Wężyk W., Stuczyński T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 4

879-892

EN

The influence of the flow rate of refining gas on the bubble creation process and the bubble shape was presented. Schemes of gas dispersion in liquid metal in comparison with the model data were shown. The influence of the flow rate of refining gas on the hydrogen removal process from aluminium (final hydrogen concentration) was presented taking into consideration the refining process of AlSi7Mg alloy. The equivalent bubble diameter was presented. Basing on this equation the calculation of bubble diameter, average bubble diameter and optimal refining time was done.

PL

W pracy przedstawiono wpływ natężenia przepływu gazu na proces tworzenia się pecherzyków gazowych oraz kształt tychże pęcherzyków. Przedstawiono cztery różne schematy przepływu gazu w ciekłym metalu i ich stopień dyspersji. Modele te zestawiono z wynikami badań doświadczalnych przeprowadzonych w IMN — OML w Skawinie. Wpływ natężenia przepływu gazu na proces usuwania wodoru z aluminium (stężenie wodoru po procesie rafinacji) przedstawiono dla wyników uzyskanych w procesie rafinacji stopu Al-Si7Mg. Przedstawiono równanie pozwalajace wyliczyć wielkość optymalnego czasu rafinacji średnicy pęcherzyków gazowych dla danego procesu rafinacji w zależności od natężenia przepływu gazu rafinujacego oraz sredniej średnicy pecherzyków gazowych.

17

Zwilżalność w układzie ciekły stop-stały tlenek metalu

Siwiec G., Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2004

|

R. 49, nr 4

172-177

PL

Przedstawiono podstawowe informacje dotyczące zwilżalności w układzie: ciało stałe-ciecz, najważniejsze teorie zwilżalności oraz wyniki badań zwilżalności stałych tlenków metali ciekłymi metalami i stopami. W części eksperymentalnej, na wzorcowym podłożu ceramicznym z tlenku glinu, wykonano pomiary kątów zwilżania miedzią oraz stopami miedzi z antymonem, ołowiem i siarką.

EN

Fundamentals of the wettability in the solid-liquid system as well as the main theories on wettability, and the results of studies on wettability of solid metal oxides by liquid metals and alloys have been presented. In the experimental part of this work, measurements of the contact angles between Al2O3 ceramic standard substrate and copper as well as Cu-Sb, Cu-Pb and Cu-S alloys were made.

18

Rozwój przemysłowych technologii bioługowania rud i koncentratów metali

Pacholewska M., Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2004

|

R. 49, nr 4

159-165

PL

Przedstawiono główne trendy rozwojowe dotyczące metod biotechnologicznych stosowanych w ostatnich latach w procesach ekstrakcji metali z rud i koncentratów siarczkowych. Podkreślono korzyści dla środowiska wynikające ze stosowania biologicznych metod ługowania metali.

EN

The main development trends in bio-technological methods used in recent years in the processes of metals extraction from sulphide ores and concentrates have been presented. It has been emphasized that using biological methods for metals leaching is beneficial for the natural environment.

19

Napięcia powierzchniowe i międzyfazowe w układzie Al(c)-Al2O3(s)-Ar(g)

Onopiak K., Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2004

|

R. 49, nr 2

53-56

PL

Przedstawiono dotychczasowe wyniki badań napięć powierzchniowych aluminium w atmosferach gazów obojętnych argonu, helu i azotu, w próżni oraz w atmosferze utleniającej. Dokonano krytycznej analizy zamieszczonych danych. Podano wyselekcjonowane równania określające średnie napięcia powierzchniowe aluminium w wymienionych atmosferach. Wyznaczono zależności opisujące napięcia: powierzchniowe tlenku glinu oraz międzyfazowe w układzie tlenek glinu-aluminium.

EN

Results of a study on surface tension of aluminium in the atmosphere of inert gases (argon, helium and nitrogen), in a vacuum and in oxidizing atmosphere, which have been obtained so far, are presented. Critical analysis of the presented data has been made. Selected equations determining average surface tension of aluminium in these atmospheres are given. Dependencies describing surface tension of aluminium oxide and interfacial tension in the aluminium oxide-aluminium system have been determined.

20

Metody usuwania zanieczyszczeń z ciekłego aluminium i jego stopów

Saternus M., Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2004

|

R. 49, nr 4

166-172

PL

Scharakteryzowano podstawowe wtrącenia (tlenki, borki, węgliki, azotki) oraz zanieczyszczenia metaliczne (Na, Ca, Li, Cr, Zr) i gazowe (rozpuszczony wodór) ciekłego aluminium i jego stopów. Przedstawiono różne metody rafinacji - usuwania wodoru z ciekłego aluminium ze wskazaniem na urządzenia z rotorem. Scharakteryzowano proces filtracji uwzględniając dwa jego rozwiązania: filtry głębokie oraz ceramiczne filtry piankowe. Przedstawiono również metody kombinowane - reaktory rafinujące z komorami filtracyjnymi, schematycznie ukazano rozwiązania konstrukcyjne tych metod (MINT, Alcoa 622, FILD, DMC, DUFI, AFD).

EN

The basic inclusions such as oxides, borides, carbides, nitrides, and the metallic (Na, Ca, Li, Cr, Zr) and gaseous (hydrogen) impurities of liquid aluminium and its alloys have been characterized. Various refining methods for hydrogen removal from liquid aluminium, with an emphasis put on a method based on a refining reactor with an impeller considered to be the best solution, have been presented. Two solutions of the filtration process have been presented: the Deep Bed Filter and the Ceramic Foam Filter. The combined methods - refining reactors with filtration chambers are characterized, and the diagrams illustrating constructional solutions applied in these methods (MINT, Alcoa 622, FILD, DMC, DUFI, AFD) are presented.