The kinetics of dissolution of enargite in acidified ferric sulphate solutions

Abstract

Over the temperature range 60° to 95°C, sintered discs of synthetic enargite (Cu₃AsS₄) were dissolved slowly in acidified ferric sulphate solutions, yielding both elemental and sulphate sulphur, together with soluble copper and arsenic. The dissolution kinetics were linear and this was interpreted as indicating rate control by a reaction occurring on the surface of this sulphosalt. The activation energy associated with this reaction was 13.3 kcal/mole. The rate of copper extraction increased according to the 0.55 power of the ferric sulphate concentration and the 0.20 power of the sulphuric acid concentration. The rate decreased in a complex manner with increasing strengths of the ferrous sulphate reaction product. Natural enargite dissolves like the synthetic sulphosalt and at approximately the same rate.

Résumé

A des températures variant entre 60°C et 95°C, des disques frittés d'énargite synthétique (Cu₃AsS₄) ont été dissous lentement dans des solutions acides de sulfate ferrique, pour produire du soufre élémentaire et sous forme de sulfate, ainsi que du cuivre et de l'arsenic soluble. Les cinétiques de dissolution suivent une loi linéaire, due à la réaction qui a lieu en surface de ce sulfosel et qui, semble-t-il, contrôlerait la dissolution. L'énergie d'activation associée à la réaction est de 13.3 kcal/mole. Le taux d'extraction du cuivre croît comme la puissance 0.55 de la concentration en sulfate ferrique et la puissance 0.20 de la concentration en acide sulfurique. La vitesse décroît de façon complexe lorsque augmente la concentration du produit de la réaction du sulfate ferreux. L'énargite naturelle se dissout de la même manière que le sulfosel synthétique, et à sensiblement la même vitesse.     

Kinetic investigations of two processes for zinc recovery from zinc plant residue

Abstract

This paper presents a kinetic study of hydrometallurgical and pyrometallurgical processes employed for the recovery of zinc from a zinc plant residue (ZPR). The hydrometallurgical process investigated involved zinc leaching from the ZPR with sulphuric acid solution, while the pyrometallurgical process was based on zinc oxide reduction from the ZPR using activated carbon as the reducting agent. At the optimum leaching conditions, the zinc recovery was 89·5% at 95°C after 60?min. The data obtained for the leaching kinetics indicated that the dissolution of ZPR is a diffusion controlled process and the activation energy is equal to 21±2?kJ?mol^?1. The maximum zinc recovery, obtained during pyrometallurgical treatment was 72% at 1300°C after 60?min. Kinetic investigations revealed that the zinc oxide reduction is carried out in the transient kinetic area, where both diffusion and the chemical reaction control the overall process rate, with an activation energy of 38±5?kJ?mol^?1.

Cet article présente une étude cinétique d'un procédé hydrométallurgique et d'un procédé pyrométallurgique utilisés pour la récupération du zinc du résidu d'une usine de zinc (ZPR). Le procédé hydrométallurgique investigué impliquait la lixiviation du zinc du résidu de l'usine de zinc avec une solution d'acide sulfurique, alors que le procédé pyrométallurgique était basé sur la réduction de l'oxyde de zinc du résidu de l'usine de zinc en utilisant du charbon activé comme agent de réduction. Aux conditions optimales de lixiviation, la récupération du zinc était de 89·5% à 95°C après 60?min. Les données obtenues pour la cinétique de lixiviation ont indiqué que la dissolution du résidu de l'usine de zinc était un procédé contrôlé par la diffusion et l'énergie d'activation est égale à 21±2?kJ?mol^?1. La récupération maximale de zinc, obtenue lors du traitement pyrométallurgique, était de 72% à 1300°C après 60?min. Les investigations de la cinétique ont révélé que la réduction de l'oxyde de zinc était effectuée dans la zone de cinétique transitoire, où tant la diffusion que la réaction chimique contrôlent la vitesse globale du procédé, avec une activation d'énergie de 38±5?kJ?mol^?1.     

Thermal decomposition of pyrite in fluidized beds

Abstract

The thermal decomposition of pyrite concentrate into sulphur arid synthetic pyrrhotite was investigated in bench and semi-pilot scale fluidized bed reactors fired with methane or fuel oil. The pyrite was decomposed in a bed of coarse sand and the product pyrrhotite was carried over with the fluidizing gases and separated in hot cyclones. The effects of fuel/air ratio, reactor temperature, superficial gas velocity, particle size and feed rate on the elimination of labile sulphur were studied. Conversion was enhanced by slightly reducing atmospheres, low feed rates, high gas velocities and reaction temperature (in the range 740° to 830°C). Elutriation rates of pyrrhotite particles from the fluidized bed were measured and mean residence times determined as a function of particle size and superficial gas velocity. Conversion rates are considered with regard to possible rate-controlling steps in the thermal decomposition of pyrite.

Résumé

La décomposition thermique de concentré de pyrite en soufre et en pyrrhotite synthétique a été étudiée en laboratoire et à une échelle semi-pilote dans des réacteurs à lit fluidisé chauffés avec du méthane ou de l'huile combustible. On a décomposé la pyrite sur un lit de sable grossier et la pyrrhotite produite a été entraînée avec le gaz fluidisant et séparée dans des cyclones chauds. Les effets du rapport combustible/air, de la température du réacteur, de la vitesse superficielle du gaz, de la taille des particules et de la vitesse d'alimentation sur l'élimination du soufre labile ont été étudiés. On a amélioré la transformation avec des atmosphàres légàrement réductrices, des vitesses d'alimentation lentes, de grandes vitesses pour le gaz fluidisant et une élévation de la température (dans le domaine 740 à 830°C). La vitesse d'élution des particules de pyrrhotite dans le lit fluidisé à été mesurée et on a déterminé des temps moyens de résidence en fonction de la taille des particules et de la vitesse superficielle du gaz. On a aussi étudié les changements de vitesses afin de déterminer les étapes pouvant contrôler la vi tesse de décomposition thermique de la pyrite.     

Kinetic Study of the Chlorination of Galena

Abstract

A study of the kinetics of chlorination of the mineral galena (PbS) was conducted using thermogravimetry (TG), supplemented by X-ray diffraction, optical microscopy of polished sections, and scanning electron microscopy. TG experiments were conducted both isothermally and non-isothermally in an assembly specially designed to handle corrosive atmospheres.

The results of the non-isothermal experiments indicated that, due to the highly exothermic nature of the reaction between galena and chlorine, parameters such as particle size, sample geometry, and heat transfer had a substantial influence on the reaction. The isothermal investigations were conducted from 250 to 400°C with an adequate heat sink in contact with the sample and under conditions chosen so that the rate of reaction was independent of gas flow rate. The results were examined on the basis of different kinetic models and were found to be consistent with the “shrinking core” model in which the reaction rate is controlled by diffusion through the PbCl₂ product layer. This model is supported by the relationship between the rate of chlorination and the particle size of the galena and by photomicrographs showing an increase in thickness of an adherent product layer as the degree of chlorination increased. The rate of reaction, at sufficiently high Cl₂ partial pressure, was independent of Cl₂ partial pressure. The activation energy was found to be 113 kJ/mol. A mechanism for the diffusion process is proposed.

Résumé

Une étude cinétique de la chloration du minéral de galéne (PbS) a été effectuée au moyen de la thermogravimétrie (TG), avec diffraction à rayons X, microscopie optique des sections polies et microscopie électronique à balayage comme méthodes supplémentaires. Des expériences thermogravimétriques ont été effectuées isothermiquement et non-isothermiquement dans un appareil destiné spécialement à des atmosphères corrosives.

Les résultats des expériences non-isothermiques ont démontré que puisque la reaction entre la galène et le chlore est très exothermique, des facteurs tels que la granulométrie, la disposition de l'echantillon et le transfert de chaleur avaient grandement influencé la réaction. Les investigations isothermiques ont été effectuées à des temperatures variant entre 250 et 400°C avec un récepteur de chaleur contigu à l'echantillon et à des conditions choisies afin que la vitesse de la réaction soit indépendante du débit de gaz. On a examiné les résultats par différents modèles cinétiques et on a trouve qu'ils étaient compatibles avec le modéle de “noyau rétrécissant” selon lequel la vitesse de réaction est contrô1ée par diffusion à travers une couche de produit PbCl₂. Ce modèle est appuyé par la relation entre la vitesse de chloration et la granulométrie de la galène et par des photomicrographies indiquant une augmentation de l'épaisseur d'une couche adherente du produit au noyau avec l'augmentation du degré de la chloration. A une pression partielle de Cl₂ suffisament élevée, la vitesse de la réaction était indépendante de la pression partielle de Cl₂. On a démontre qué l'energie d'activation était 113 kJ /mol. On propose un mécanisme de diffusion.     

The kinetics of reaction of zinc metal with selenium vapour

Abstract

The kinetics of reaction of coupons of zinc with selenium vapour have been investigated by the thermogravimetric technique at temperatures between 350 and 415°C and at selenium pressures between 0.05 and 0.8 Torr. Cubic zinc selenide (ZnSe) was the only reaction product observed under all experimental conditions. The selenization kinetics were essentially parabolic, although at higher temperatures initially linear reactions were sometimes observed. The apparent activation energy for the selenization of zinc metal was in the range 24 to 32 kcal/mole. The selenization rate varied inversely as the square root of the selenium pressure. It is postulated that the rate-controlling step of the selenization reaction is the outward diffusion of neutral zinc interstitials through a constantly thickening zinc selenide reaction scale.

Résumé

On a étudié la cinétique de la réaction entre des plaques de zinc et la vapeur de sélénium par la méthode de thermogravimétrie dans une gamme de température et de pression de sélénium comprise entre 350 et 415°C et 0.05 et 0.8 Torr. respectivement. Le séléniure de zinc de malie cubique (ZnSe) était Ie seul produit de la réaction obtenu dans toutes les conditions expérimentales. La cinétique de séléniuration était essentiellement de forme parabolique, bien qu'on ait observé parfois aux températures plus élevées des réactions initialement linéaires. L' énergie apparente d'activation pour la séléniuration du zinc métallique était comprise dans une gamme variant entre 24 et 32 kcal/mol. La vitesse de la séléniuration était inversement proportionnelle à la racine carrée de la pression du sélénium. On suggére que l' étape déterminante de la vitesse de reaction soit la diffusion vers l'extérieuI des interstitiels de zinc électriquement neuters à travers une couche de séléniure de zinc qui s'épaissit constamment.     

Wear Characteristics of a Zinc-Based Alloy Compared With a Conventional Bearing Bronze Under Mixed Lubrication Conditions: Effects of Material and Test Parameters

Abstract

This study discusses the sliding wear response of a zinc-based alloy (conforming to ZA 27) in mixed lubrication conditions at different sliding pressures and speeds. A conventional bearing bronze (conforming to SAE 660) was also tested under identical test conditions for comparison purposes.

Wear rate increased with speed and pressure. Further, the zinc-based alloy attained superior wear response (less wear rate and frictional heating) than the bronze at all test speeds except prior to seizure (occurring at 7.0 MPa) at the speed of 4.60 m/s. The trend reversed in the latter case. Wear rate of the specimens also agreed with the degree of frictional heating experienced by them. A higher wear rate corresponded to larger frictional heating and vice versa. Wear behaviour of the samples improved considerably in the present study due to the presence of the oil lubricant as compared to the study in dry conditions.

Wear behaviour of the samples has been discussed in terms of the nature and response of their various microconstituents and the effects produced by varying test speeds and pressures under mixed lubrication conditions. Features of wear surfaces, subsurface regions and debris particles generated during the testing of the specimens further substantiated the observed wear behaviour of the samples and were helpful in understanding the operating wear mechanisms.

Cette étude discute de la réponse à l'usure par glissement d'un alliage à base de zinc (seconformant à ZA 27) sous condition de lubrification mixte à différentes pressions et vitesses de glissement. On a aussi évalué un bronze conventionnel pour palier (se conformant à SAE 660) sous des conditions identiques pour fin de comparaison.

Le taux d'usure augmentait avec la vitesse et la pression. De plus, l'alliage à base de zinc démontrait une réponse supérieure à l'usure (i.e. un plus bas taux d'usure et moins de chaleur de friction) en comparaison avec le bronze, à toutes les vitesses d'évaluation sauf juste avant qu'il ne grippe (ce qui se produit à 7.0 MPa), à la vitesse de 4.60 m/s; la tendance s'inversait dans ce dernier cas. Le taux d'usure des spécimens était aussi en accord avec leur degré d'échauffement par friction, i.e. un plus haut taux d'usure correspondait à un échauffement plus important par friction et vice-versa. Le comportement d'usure des échantillons s'est amélioré considérablement dans la présente étude à cause de la présence de l'huile lubrifiante en comparaison avec l'étude en condition sèche.

On a discuté du comportement d'usure des échantillons en termes de la nature et de la réponse de leurs divers micro constituants ainsi que des effets produits en variant la vitesse et la pression d'évaluation sous condition de lubrification mixte. Les caractéristiques des surfaces d'usures, des régions sous la surface ainsi que des débris de particules générés lors de l'évaluation des spécimens ont davantage établi le comportement observé d'usure des échantillons et étaient utiles pour comprendre les mécanismes d'usure en opération.     

Effect of Mold EMS Design on Billet Casting Productivity and Product Quality

Abstract

Increased casting productivity, especially with the introduction of high speed billet casting (HSBC), re-emphasized the importance of high performing mold electromagnetic stirring (M-EMS) in attaining the targets of productivity and product quality. To provide operating flexibility and to enhance metallurgical performance, adapting M-EMS design to the requirements of casting practice with either the open stream pouring or submerged entry nozzle (SEN) has become critical. In that context, it is especially important to assess the effects of EMS design parameters that control stirring velocity in the meniscus region and the rest of the mold. Such a control is the key to EMS compatibility with the continuous casting practice and its high metallurgical performance.

In this paper, we discuss different M-EMS designs with reference to their metallurgical performance. © 2000 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Résumé

L'augmentation de la productivité de coulée, spécialement avec l'introduction de la coulée de billette a haute vitesse (HSBC), a de nouveau attiré l'attention sur l'importance de l'agitation électromagnétique à haute performance du moule (M-EMS) pour atteindre les cibles de productivité et de qualité de produit. Afin de fournir une flexibilité d'operation et pour améliorer la performance métallurgique, il est critique d'adapter la conception M-EMS aux exigences de la pratique de coulée avec soit le déversement à jet libre ou avec un ajutage d'entrée submergé (SEN). Dans ce contexte, il est specialement important d'evaluer l'effet des paramètres de conception du EMS qui contrôlent la vitesse de mélange dans la region du menisque et dans le reste du moule. Un tel contrôle est la de de la compatibilite du EMS avec la pratique de coulee continue et de sa haute performance metallurgique.

Dans ce document, nous discutons de différents concepts de M-EMS avec référence à leur performance métallurgique. © 2000 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.     

Extraction du nickel d'un concentré de pentlandite par HNO3/H2SO4

Abstract

The sulphuric and nitric acid leaching of natural and synthetic nickel sulphides has been investigated. Optimum leaching conditions of the factors influencing the extraction of metals (Ni, Cu, Co) from a pentlandite bearing-concentrate have been determined. These factors are: temperature, time concentration and sulphuric and nitric acids and pulp density. The activation energies of the process are 4.6 ± 0.1 Kcal/mole for the copper and cobalt and 4.7 ± 0.1 Kcal/mole for the nickel. These values indicate that the rate of metal extraction is controlled by the diffusion phenomena through the precipitate layer which is deposited on the mineral surface during the leaching. This layer is composed of elemental sulphur and basic ferric sulphate. A schematical flowsheet of the process is presented.

Résumé

La lixiviation par les acides sulfurique et nitrique des sulfures naturels et synthétiques de nickel a été etudiée en vue de l'optimisation des facteurs qui influencent la mise en solution des métaux (Ni, Cu, Co) à partir d'un concentre de pentlandite. Ces facteurs sont: la température, le temps, la concentration des acides sulfurique et nitrique et la densité de la pulpe. Les energies d'activation du procede sont 4.6 ± 0.1 Kcal/mole pour le cuivre et le cobalt et 4.7 ± 0.1 Kcal/mole pour Ie nickel. Ces valeurs indiquent que la vitesse d'extraction des métaux est contrôlée par les phenomenes de diffusion s'établissant à travers la couche de précipité qui se depose sur la surface minérale au cours de la lixiviation. Cette couche est composée de soufre élémentaire et de sulfate basique de fer ferrique. Le rhéogramme schématique du prócédé est présenté.     

Dissolution Kinetics of Ulexite in Aqueous Edta Solutions

Abstract

The dissolution kinetics of ulexite in aqueous disodium Ethylene Diamine Tetra Acidic Acid (EDTA) solutions has been investigated with respect to the effects of particle size, solution concentration, pH of solution, calcination temperature and reaction temperature. The rate of the reaction decreases as the particle size and pH of the solution increase, but the rate increases with an increase in both solution concentration and reaction temperature. The sample pre-heated at 140 °C has the highest dissolution rate. The rate of the dissolution can be expressed according to the unreacted shrinking core model with changing fluid phase concentration.

On a étudié la cinétique de dissolution de l'ulexite dans des solutions de bisodium aqueux d'EDTA, en rapport avec l'effet de taille de particule, de concentration et de pH de la solution ainsi que des températures de calcination et de réaction. Le taux de réaction diminue avec une augmentation de la taille de particule et de pH de la solution, mais le taux augmente avec une augmentation de la concentration de la solution et de la température de réaction. L'échantillon préchauffé à 140 °C a le plus haut taux de dissolution. On peut exprimer le taux de dissolution d'après le modèle de rétrécissement du noyau non réagi en fonction du changement de concentration de la phase fluide.     

Synthesis and dissolution of slag minerals - a study of β-dicalcium silicate,pseudowollastonite and monticellite

Leaching of slag must be limited when slag is used in other areas than landfill. As slag is composed of different minerals, the properties of slag, inter alia the dissolution, depend on these minerals. If the leaching properties of each mineral are known, counter measurements can be taken to prevent the leaching of unwanted elements. In this study, the dissolution of three common slag minerals will be examined. The three minerals; boron-stabilised β-dicalcium silicate, pseudowollastonite and monticellite were synthesised. The dissolution was measured by setting pH to 4, 7 or 10 and adding 0.05 g mineral in the size range 20-38 mm and the HNO₃ consumption required to maintain the pH level was recorded during 40 h. As expected, the dissolution increases for all minerals when pH decreases. The boron-stabilised β-dicalcium silicate was the only mineral fully dissolved at all pH levels, while pseudowollastonite and monticellite only dissolved completely at pH 4.

On doit limiter le lessivage de la scorie lorsqu'elle est utilisée en d'autres endroits que la decharge publique. Puisque différents minéraux composent la scorie, ses proprieties, parmi d'autres la dissolution, dependent de ces minéraux. Si l'on connaTt les propriétés de lessivage de chaque mineral, on peut utiliser des contre-mesures pour empecher le lessivage d’éléments indésirables.

Dans cette étude, on a examine la dissolution de trois minéraux communs de la scorie. On a synthétisé les trois minéraux, soit le silicate β-dicalcique stabilise au bore, la pseudowallonite et la monticellite. On a mesuré la dissolution en établissant le pH à 4,7 ou 10 et en ajoutant 0.05 g de minéral dans la gamme de taille de 20 a 38 mm. On a ensuite enregistré pendant 40 heures la consommation d'HNO₃ requise au maintien du niveau de pH.

Comme on s'y attendait, la dissolution de tous les minéraux augmente avec la diminution du pH. Le silicate β-dicalcique stabilise au bore était le seul minéral complétement dissous a tous les niveaux de pH, alors que la pseudowallonite et la monticellite étaient complétement dissoutes seulement au pH de 4.     

The effect of some impurities on the rate of chalcopyrite dissolution

Abstract

Sintered disks of synthetic chalcopyrite were prepared with known amounts of various sulphide impurities. The disks were leached in acidified ferric sulphate solutions to determine the effect of the second phase on the rate of chalcopyrite dissolution. Experiments using inert impurities showed that the observed variations in the leaching rates were caused by the presence of the impurity and not by other effects. Chalcopyrite-cubanite mixtures behave almost additively; chalcopyrite-bornite mixtures dissolve slightly more rapidly than would be expected from their additive rates. The presence of pyrite, molybdenite or stibnite (which reacts to form pyrite) accelerates the chalcopyrite dissolution rate; the presence of galena retards its dissolution. High-iron sphalerite slightly retards the chalcopyrite dissolution but low-iron sphalerites behave erratically. These results are consistent with a galvanic corrosion mechanism except for the observed effects of molybdenite.

Résumé

Des pastilles frittées de chalcopyrite synthétique contenant des quantites connues de diverses impuretes sulfurées ont été préparées. Les pastilles ont été lixiviées dans des solutions acidifiées de sulfate ferrique afin de déterminer l'effet de la deuxième phase sur Ie taux de dissolution de la chalcopyrite. En utilisant des impuretés inertes, les expériences ont montré que les variations observées dans les taux de lixiviation sont causées par la présence de l'impureté et non par la présence de d'autres effets. Les mélanges de chalcopyrite-cubane se comportent de façon additive; ceux de chalcopyrite-bornite se dissolvent un peu plus rapidement que ce dont on aurait pu s'attendre de la sommation de leurs taux. La présence de pyrite, de molybdénite ou de stibine (laquelle réagit pour former la pyrite) accélère le taux de dissolution de la chalcopyrite; la presence de galène retarde sa dissolution. La sphalérite à haute teneur en fer retarde legerement la dissolution de la chalcopyrite; cette dissolution présente un comportement erratique pour les sphalérites à faible teneur en fer. Les résultats sont en accord avec le mécanisme de corrosion galvanique sauf pour les effets observés de la molybdénite.     

A new insight into grain growth kinetics in terms of polygonized sub-structure development

Abstract

Multi- and double-annealing techniques have been used to study modifications in grain growth kinetics due to thermal cycling in aluminum, lead and tin of different purities.

The results indicate that thermal cycling brings about polygonization in high purity aluminum, lead and tin. The evolution of this substructure depends on the nature and amount of impurities as well as on the parameters of the annealing treatment.

The observed changes in the growth kinetics are a direct result of the development of the polygonized substructure which interacts with the grain boundaries and leads to modification of their topography, as revealed by the liquid gallium grain boundary separation technique.

A physical model based on the gradual evolution of this substructure and its interaction with the grain boundaries has been put forward to explain qualitatively the observed modifications in the grain growth kinetics.

Résumé

Dans l'aluminium, le plomb et l'étain de différentes puretés, les auteurs ont utilisé les techniques de recuits double et multiple pour étudier les modifications dans la cinétique de croissance du grain, dues au cyclage thermique.

Les résultats expérimentaux révèlent que le cyclage thermique induit une polygonisation dans l'aluminium, le plomb et l'étain de haute pureté. L'évolution de cette sous-structure dépend de la nature et du niveau d'impuretés, ainsi que des paramètres du traitement de recuits.

Les modifications observées dans la cinétique de croissance sont des effets directs du développement de la sous-structure polygonisée, qui interagit avec les join ts de grains et conduit à une modification de leur topographie, comme le révèle la technique de décohesion intergranulaire au gallium liquide.

Un modèle physique faisant appel à l'évolution graduelle de cette sous-structure et à son interaction avec les joints de grains est proposé par les auteurs pour expliquer qualitativement les modifications observées dans la cinétique de croissance du grain.     

Dissolution kinetics of chromium ore in slag system for stainless steelmaking

Abstract

To reveal the smelting reduction mechanism of chromium ore for producing stainless steel in converter, the dissolution behaviour of chromium ore in CaO–SiO₂–MgO–Al₂O₃ slag system was studied by laboratory experiments, and the effects of different temperatures and slag compositions on the dissolution rate of chromium ore in slag were investigated. A kinetic model for the dissolution process of chromium ore was developed for the first time. The dissolution process of chromium ore is controlled by the surface dissolution reaction under the conditions of the present experiments. The effects of temperature, slag composition and particle size of chromium ore on the dissolution rate of chromium ore are relatively great. The chromium ore sand is suggested to be used as raw material in the smelting reduction converter.

Afin de révéler le mécanisme de réduction de la fusion du minerai de chrome pour la production d'acier inoxydable dans un convertisseur, on a étudié le comportement de dissolution du minerai de chrome dans le système de laitier CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃, par des expériences en laboratoire. On a examiné l'effet des différentes températures et compositions de laitier sur la vitesse de dissolution du minerai de chrome dans le laitier. Pour la première fois, on a développé un modèle cinétique du procédé de dissolution du minerai de chrome. Le procédé de dissolution du minerai de chrome est contrôlé par la réaction de dissolution à la surface sous les conditions des présentes expériences. Les effets de la température, de la composition du laitier et de la taille de particule du minerai de chrome sur la vitesse de dissolution du minerai de chrome sont relativement importants. On suggère que le sable de minerai de chrome soit utilisé comme matériau brut dans le convertisseur de réduction de fusion.     

The effect of the mill speed on the comminution of zircon sand

Abstract

The effect of mill speeds on energy consumption and size reduction of zircon in a ball mill was investigated by comminution tests. Optimum grinding conditions, except mill speed, were determined prior to the investigation for the effect of mill speed.

The experimental results indicate that the most efficient grinding of hard minerals, such as zircon, occurs at around the critical speed of the mill when it is completely filled with zircon, balls and water in the proportion of 1:1:1 by apparent volume.

It is also found that the size-distribution parameter α and the energy-size parameter β of the product ground at around the critical speed of the mill are nearly equal, where abrasion and chipping rather than impact may be the predominant comminution mechanism.

Résumé

Par des essais de comminution, l'effet de la vitesse d'un broyeur à boulet, sur la consommation d'energie et la réduction de taille de la zircone ont été étudies. Avant ces essais les conditions optimales de broyage, sauf la vitesse, ont été determinées.

Les résultats expérimentaux indiquent que Ie broyage le plus efficace pour un minerai dur comme la zircone se produit pour une vitesse voisine de la vitesse critique du broyeur et quand it est complétement rempli de zircone, de boulets et d'eau dans une proportion volumétrique apparente de 1:1:1.

Il apparaît également que le parametré de granulométrie α et la paramétre déceivant l'énergie et la taille βdu produit broyé à une vitesse voisine de la vitesse critique sont sensiblement égaux; agrave; ce moment, les principaux mécanismes de comminution sont l'abrasion et l'écaillement plutôt que le choc.     

Some Observations on the Pitting Corrosion of Type 302 Stainless Steel in Dilute Oxygenated Halide Solutions

Abstract

Some of the less frequently considered factors that may affect the pitting corrosion of stainless steel are critically reviewed, including the epitaxial relationship between oxide and substrate (assuming that the corrosion resistance of stainless steel is due to a protective surface oxide film), the size of the halide ion, the effect of applied stress and the growth mechanism of the oxide. Some experimental results are presented on the corrosion of Type 302 stainless steel in oxygenated potassium halide solutions at 90°C. It is demonstrated that the progress of pitting may readily be followed by means of potential-time plots, and that pitting is more severe in chloride than in bromide solutions under the experimental conditions used. The frequency of pit initiation, and the rate of attack after corrosion has begun, depend upon solution concentration. Pitting attack appears to require the prior formation of a protective surface film; air-oxidized surfaces behave identically to those oxidized in aqueous solution.

Résumé

On passe en revue avec commentaires quelques uns des facteurs les moins souvent considérés, pouvant affecter la corrosion en piquage de l'acier inoxydable, y compris la relation epitaxiale entre l'oxyde et le substratum (en supposant que la résistance à la cortosion de l'acier inoxydable est due à un film d'oxyde superficiellement protecteur), la dimension de l'ion d'halogenure, l'effet, de la contrainte appliquee, et le mécanisme de croissance de l'oxyde. Quelques résultats expérimentaux sont presentés sur la corrosion de l'acier inoxydable du type 302 dans des solutions d'halogénure de potassium oxygéné à 90°C. On démontre qu'on peut suivre facilement le progrès du piquage au moyen de graphiques potentieltemps, et que le piquage est plus grave dans des solutions de chlorure que dans celles de bromure dans les conditions expérimentales utilisées. La fréquence du début de piqûe, et la vitesse d'attaque après que la corrosion a commencé, dépendent de la concentration de la solution. L'attaque en piquage semble nécessiter la formation prealable d'un film superficiel ptotecteur; les surface oxydées à l'air se comportent de maniére identique à celles oxydées en solution aqueuse.     

Use of Catalytic Anodes For Zinc Electrowinning At High Current Densities From Purified Electrolytes

Abstract

Substantial energy savings are possible in zinc electrowinning by substituting catalytic oxygen evolution anodes for conventional lead-silver anodes. However, it is well known that the harmful effects of impurities usually present in zinc electrolyte solutions limit the service life of catalytic anodes, though their purification by solvent extraction could obviate such problems. Laboratory scale zinc deposition experiments with synthetic electrolytes have been performed to determine the effects of current density, temperature and electrolyte composition on cell voltages and current efficiencies. These data sets were used in an assessment of the optimum design parameters of the tank house. Zinc electrowinning at high current densities (higher than 2000 A/m²) using catalytic anodes and purified solutions (by solvent extraction) is proposed as an alternative to the conventional process, which is based on lead-silver anodes working at relatively low current densities (ca. 500 A/m²). Finally, a system for continuous deposition and stripping of the metal is discussed.

Des économies d'énergie importantes sont possibles pour l'extraction électrolytique du zinc en substituant des anodes catalytiques à évolution d'oxygène à des anodes conventionnelles de plombargent. Cependant, il est bien connu que les effets nocifs des impuretés habituellement présentes dans les solutions d'électrolyte de zinc limitent la vie des anodes catalytiques, bien que leur purification par extraction au solvant pourrait prévenir de tels problèmes. On a conduit des expériences de dépôt de zinc à l'échelle du laboratoire avec des électrolytes synthétiques afin de déterminer l'effet de la densité de courant, de la température et de la composition de l'électrolyte sur l'efficacité des voltages et du courant de la cellule. On a utilisé ces ensembles de données dans une évaluation des paramètres optimums pour la conception de la cellule d'extraction. On propose l'extraction électrolytique du zinc à hautes densités de courant (plus élevée que 2000 A/m²) en utilisant des anodes catalytiques et des solutions purifiées (par exemple, par extraction au solvant), comme remplacement du procédé conventionnel, qui est basé sur des anodes de plomb-argent opérant à des densités de courant relativement faibles (environ 500 A/m²). Finalement, on discute d'un système pour dépôt et enlèvement du métal en continu.     

Modeling of Transient Flow Phenomena in Continuous Casting of Steel

Abstract

This paper describes initial efforts to develop and apply 3D finite-difference models to simulate transient flow in the mold. These transient flow phenomena include flow pattern oscillations caused by sudden changes in nozzle inlet conditions and rapid fluctuations in the molten steel/flux interface level at the top surface of the mold. The flow model incorporates interactions with other transport phenomena, including turbulence, superheat removal and argon gas bubble injection. Predictions are shown for the oscillatory evolution of the flow pattern from biased steady flow to symmetrical steady flow after a sudden change in inlet conditions. In addition, the predicted turbulent kinetic energy levels at steady state are shown to correlate with measured surface level fluctuations. The effect of processing conditions are consistent with experimental findings. Without argon, the greatest level fluctuations are found near the narrow face, while increased argon moves the maximum towards the center. Fluctuations decrease with deeper submergence and lower casting speed. These transient phenomena are important because they may lead to defects in the final steel product from entrainment of slag, disruption of solidification at the meniscus and non-uniform heat transfer. © 1998 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Résumé

Ce document décrit les éfforts initiaux de déveoppement et d'application de modèles aux différences finies en 3D à la simulation de l'écoulement transitoire dan le moulé. Ces phénoménés d'écoulement transitoiré incluent les oscillations du patron d'écoulement causées par des changements de conditions de la tuyere d'entrée ainsi que les fluctuations rapides du niveau de l'interface acier fondu/écoulement à la face superiéure du moulé. Le modéle d'écoulement incorpore des interactions avec d'autres phénoménés de transport, incluant la turbulénce, l'énlevement de la surchauffé et l'injection de bulle de gas d'argon. On predit l'evolution oscillatoire du patron d'écoulement, allant d'un écoulement permanént biaise à un écoulement permanent symétrique, après un changement soudain des conditions d'entrée. En plus, on montré que les niveaux predits d'energie cinetiqué turbulente en regime permanent sont correles avec les valeurs mesurées de fluctuations du niveau de la surface. L'effet des conditions du traitement est consistant avec les données experimentales. San argon, le niveau le plus élevé de fluctuations se situe prés de la face etroité alors que l'augmentation d'argon deplace le maximum vers le centre. Les fluctuations diminuent avec une immersion plus profonde et une vitesse de moulage plus lente. Ces phénoménés transitoires sont importants parce qu'ils peuvent conduire à des defauts dan le produit final en acier par entrainement de scories, par derangemént de la solidification au menisqué et par transfert de chaleur non uniforme. © 1998 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.     

Rate of Transfer of Manganese Across Metal-Slag Interface and Interfacial Phenomena

Abstract

The rate of oxidation of manganese in liquid iron by oxidizing slag and rate of reduction of manganese oxide in liquid slag by liquid iron were measured at 1873 K. At the same time the liquid iron-slag interface was observed by an X-ray TV and the shape of iron drops was photographed on a film to determine the interfacial tension. From the results of the rate measurements it was found that the reaction proceeded rapidly over the initial period in the case of oxidation, but not in the case of reduction. The rate of reaction was analysed on the assumption that the reaction was controlled by simultaneous transport of manganese and oxygen. The change of interfacial tension during a run was small in spite of the transfer of surface active oxygen.

Résumé

Les vitesses d'oxydation et de réduction du manganèse ont été mesurées à l'interface métal-scorie d'un bain de fonte liquide à 1873 K. Simultanément, l'interface fonte-scorie a été observée à l'aide d'une caméra de télévision R-X et les goutelettes de fonte photographiées afin de déterminer la tension interfaciale. A partir des résultats des vitesse de réaction, il s'est avéré que la réaction s'effectue rapidement lors de la période initiale d'oxydation, mais non lors de la réduction. La vitesse de la réaction a été analysée en supposant qu'elle était contrôlée par le transport simultané du manganèse et de l'oxygène. Le changement de tension interfaciale lors d'un essai étai faible malgré le transfert d'oxygène actif en surface.     

Development of Mold (HS-MOLD) for High Speed Casting

Abstract

For the purpose of improving the productivity of electric arc furnace, it is required to increase the casting capacity at the continuous casting machine. To achieve this purpose, we have developed a Special Taper Tube for high speed casting (HS-Mold), together with Kyoei Steel Ltd. Along with this development, we have also established the high speed casting technologies to cast at the speed of 4.6 m/min for 130 mm² billets, by implementing high pressurized mold water spraying and improving the cooling water pressure at the roller apron. © 2000 Published by Elsevier Science Ltd on behalf of the Canadian Institute of Mining and Metallurgy. All rights reserved.

Résumé

Dans le but d'améliorer la productivité du four électrique à arc, on doit augmenter la capacité de coulage de l'appareil de coulée continue. Dans ce but, nous avons développé un tube spécial effilé pour le coulage à haute vitesse (moule-HV), avec Kyoei Steel Ltd. En parallèele avec ce développement, nous avons aussi établi les techniques de coulage à haute vitesse, coulant ainsi à la vitesse de 4.6 m/min pour des billettes de 130 mm². Pour ce faire, nous avons installe un systeme d'aspersion du moule avec de l'eau a haute pression et nous avons amélioré la pression de l'eau de refroidissement à la hauteur du tablier roulant. © 2000 Published by Elsevier Science Ltd on behalf of the Canadian Institute of Mining and Metallurgy. All rights reserved.     

Reduction Roast and Magnetic Separation of Oxidized Iron Ores for the Production of Blast Furnace Feed

Abstract

Low grade oolitic iron ore from the Aswan locality, assaying 45.23% Fe and 23.93% insoluble residue, was tested for concentration using reduction roasting and subsequent low intensity magnetic separation for the production of blast furnace feed. The ore is a low grade, high phosphorus, and high alumina oolitic hematite. Fine grinding of the ore was found to be imperative due to the fine dissemination characteristics of the ore. The application of reduction roasting-low intensity magnetic separation process for high grade concentrate production and minimum hot metal costs was investigated. The studies included the use of gaseous reductants such as H₂ or CO, and the different parameters affecting the process were verified. Optimization of the process was demonstrated on a bench scale. Quality magnetic concentrates assaying 59.6% FE with recoveries of about 90% were obtained from a run of mine ore assaying 45.23% Fe.

Réesumé

On a évalué la concentration de minerai de fer oolithique de basse qualité de la localité d'Aswan, essayant à 45.23% Fe et 23.93% de résidus insolubles. On a utilisé le grillage par réduction et une séparation magnétique subséquente à basse intensité pour la production d'alimentation de haut fourneau. Le minerai est une hématite oolithique de basse qualité, haute en phosphore et en oxyde d'aluminium. On a trouvé que le meulage fin du minerai était impératif dû aux caractéristiques de dissémination fine du minerai. On a étudié l'application du procédé de grillage par réduction-séparation magnétique, à faible intensité, a la production de concentré de haute qualite et des couts minimums de métal chaud.

L'etude inclue l'utilisation d'agents réducteurs gazeux tels que H₂ ou CO. On a vérifié les différents parametres affectant le procede. On a optimise le procédé à l'echelle du laboratoire.