9(ix)c

ISSN 0035-9696 Cena 15,00 zł (w tym „O" VAT)

rudy i metal

Nakład do 500 egz.

n

R-49 2004 SIGMA-NOT

30 Idt Oddziału Instytutu Metali Nieżelaznych w Legnicy

SP. z o.o.

WARUNKI PRENUMERATY

CZASOPISM

kolportowanych przez Wydawnictwo SIGMA-NOT Spółka z o.o. w 2004 r. Zamówienia na prenumeratę czasopism wydawanych przez wydawnictwo SIGMA-NOT można składać w dowolnym terminie. Mogą one obejmować dowolny okres, tzn. dotyczyć dowolnej liczby kolejnych zeszytów każdego czasopisma. Zamawiający może otrzymywać zaprenumerowany przez siebie tytuł począwszy od następnego miesiąca po dokonaniu wpłaty. Zamówienia na zeszyty sprzed daty otrzymania wpłaty będą realizowane w miarę możliwości — z posiadanych zapasów magazynowych. Warunkiem przyjęcia i realizacji zamówienia jest otrzymanie z banku potwierdzenia dokonania wpłaty przez prenumeratora. Dokument wpłaty jest równoznaczny ze złożeniem zamówienia.

* Wpłat na prenumeratę można dokonywać na ogólnie dostępnych blankietach w Urzędach Pocztowych (przekazy pieniężne) lub Bankach (polecenie przelewu), przekazując środki na adres: Wydawnictwo SIGMA-NOT Spółka z o.o. 00-950 Warszawa, ul. Ratuszowa 11 BPH PBK S.A. O/Warszawa PI. Gen. Hallera 6 Nr 53 1060 0076 0000 4282 1000 0012

Uwaga Prenumeratorzy: od 1999 roku prenumeratę przyjmuje wyłącznie Zakład Kolportażu Wydawnictwa SIGMA-NOT. * Na blankiecie wpłaty należy czytelnie podać nazwę zamawianego czasopisma, liczbę zamawianych egzemplarzy, okres prenumeraty oraz własny adres. Na życzenie prenumeratora, zgłoszone np. telefonicznie, Zakład Kolportażu ul. Bartycka 20, 00-716 Warszawa, (tel. (022) 840-30-86, tel./fax (022) 840-35-89, (022) 840-59-49) wysyła specjalne blankiety zamówień wraz z aktualną listą tytułów i cennikiem czasopism. Przyjmujemy zamówienia również przez Internet: http://www.sigma-not.pl. Prenumerata e-mail: [email protected]. Informacje e-mail: i n f o r m a c j a @ s i g m a - n o t . p l . Sekretariat e-mail: [email protected]. Dział Reklamy i Marketingu e-mail: [email protected].

* Odbiorcy zagraniczni mogą otrzymywać czasopisma poprzez prenumeratę dewizową (wpłata dokonywana poza granicami Polski w dewizach, wg cennika dewizowego z cenami podanymi w dolarach amerykańskich) lub poprzez zamówioną w kraju prenumeratę ze zleceniem wysyłki za granicę (zamawiający podaje dokładny adres odbiorcy za granicą, dokonując równocześnie wpłaty w wysokości dwukrotnie wyższej niż cena normalnej prenumeraty krajowej). * Ogłoszenia przyjmuje: Dział Reklamy i Marketingu, 00-950 Warszawa, ul. Mazowiecka 12, pok. 6, tel. (022) 827-43-65, (022) 828-27-31, fax (022) 826-80-16. Egzemplarze archiwalne (sprzedaż przelewowa lub za zaliczeniem pocztowym) można zamawiać pisemnie, kierując zamówienia na adres: Wydawnictwo SIGMA NOT, Spółka z o.o. Zakład Kolportażu, 00-716 Warszawa, ul. Bartycka 20 tel. (022) 840-30-86, natomiast za gotówkę można je nabyć w Klubie Prasy Technicznej w Warszawie ul. Mazowiecka 12, tel. (022) 826-80-17.

*

W przypadku zmiany cen w okresie objętym prenumeratą Wydawnictwo zastrzega sobie prawo do wystąpienia o dopłatę różnicy cen oraz prawo do realizowania prenumeraty tylko w pełni opłaconej.

* Istnieje możliwość zaprenumerowania l egz. czasopisma po cenie ulgowej przez indywidualnych członków stowarzyszeń naukowo-technicznych zrzeszonych w FSNT oraz przez uczniów szkół zawodowych i studentów szkół wyższych. Blankiet wpłaty na prenumeratę ulgową musi być opatrzony na wszystkich odcinkach pieczęcią koła SNT lub szkoły. CENA PRENUMERATY W 2004 ROKU w przypadku zmiany cen w okresie objętym prenumeratą, prenumeratorzy zobowiązani są do dopłaty różnicy cen kwartalna

półroczna

roczna

normalna

ulgowa

normalna

ulgowa

normalna

ulgowa

45,00 zł

22,50 zł

90,00 zł

45,00 zł

180,00 zł

90,00 zł

SIGMA-NOT

R.49 2004

SP. z o. o.

9

rudy

i metale CZASOPISMO NAUKOWO-TECHNICZNE STOWARZYSZENIA INŻYNIERÓW l TECHNIKÓW PRZEMYSŁU HUTNICZEGO W POLSCE

M

SPIS TREŚCI:

i

Indeks 37495 Strona 432

Misiotek Z.: ChamerR., ŚmieszekZ, KurekZ., PrajsnarR., Czernecki J., Sobierajski S., Orski J., Śnieżewski M.: Chamer R., Kalinowski R., Anyszkiewicz K., BenkeG., KulebaB.: Chamer R., ŚmieszekZ., ChmielarzA., Anyszkiewicz K„ Benke G., Litwinionek K., Kalinowski R.: ChamerR., Orski J., KurekZ., Bratek S., Śnieżewski M., Szydiowska E.: Grosman F., Przondziono J.: Kluczowski R., Śliwa R., Pędzich Z.:

436

S

I

E

C

Z

M

Skrót tytutu (dla bibliografii)

K Rudy Metale

Wywiad z Dyrektorem Oddziału Instytutu Metali Nieżelaznych w Legnicy Doc. dr. Ryszardem Chamerem Odzysk ołowiu z odpadów hutniczych metodą pirometalurgiczną

441

Zagospodarowanie cynkonośnych odpadów przemysłowych w procesie wytwarzania soli cynku Odzysk renu z kwasów odpadowych

445

Technologia wytwarzania tlenku miedziowego z odpadowej zgorzeliny miedzianej

447 451

Wyznaczanie naprężeń rzeczywistych w próbie rozciągania cienkich drutów miedzianych Wpływ cech metalicznych wtrąceń w nanokompozytach na osnowie TZP na ich właściwości mechaniczne

455

Synteza wyników ekonomicznych Przemysłu Metali Nieżelaznych za I półrocze 2004 r.

456

Badania wpływu czasu starzenia naturalnego walcówki z przewodowego stopu AlMgSi (seria 6xxx) na elektryczno-mechanicze własności drutu osiągane w procesie końcowej obróbki cieplnej

METALURGIA PROSZKÓW Szczepanik S., Wiśniewski B., WójtowiczT.:

462

Struktura i wybrane własności spiekanej stali niskostopowej o zawartości 0,25 % C poddanej obróbce cieplno-plastycznej

BIULETYN INSTYTUTU METALI NIEŻELAZNYCH WochM.:

468

Biuletyn Instytutu Metali Nieżelaznych

ŚWIATOWY RYNEK METALI NIEŻELAZNYCH Butra J.:

476

Światowy rynek metali nieżelaznych

IZBA GOSPODARCZA METALI NIEŻELAZNYCH StasiakR.: PRZETWÓRSTWO ALUMINIUM Knych T., MamalaA., StnyrakB., TarasekA.:

439

E

KRONIKA

ISSN 0035-9696 Czasopismo Rudy i Metale Nieżelazne w 2004 r. jest dofinansowane przez Ministerstwo Nauki i Informatyzacji

Redakcja czasopisma: red. naczelny: prof. zw. dr hab. inż. Zbigniew Misiołek, z-ca red. naczelnego: doc. dr inż. Józef Czernecki, red. działowi: dr hab. inż. Jan Butra, dr hab. inż. Wojciech Libura, prof. nzw. Sekretarz Redakcji: mgr Bożena Szklarska-Nowak. Adres Redakcji: 40-019 Katowice, ul. Krasińskiego 13. Skr. poczt. 221. TelJfax (0-prefix-32) 256-17-77. Korekta: Marzena Rudnicka. Rada Programowa czasopisma Rudy i Metale Nieżelazne. Przewodniczący: prof. zw. dr hab. inż. Józef Zasadziński. Zastępca Przewodniczącego prof. dr hab. inż. Jan Botor. Sekretarz dr inż. Józef Z. Szymański. Członkowie: prof. dr hab. inż. Andrzej Jasiński, prof. dr hab. inż. Andrzej Korbel. Wszystkie artykuły o charakterze naukowym są opiniowane. Redakcja nie odpowiada za treść reklam i ogłoszeń. Wydawca: Wydawnictwo Czasopism i Książek Technicznych SIGMA-NOT Sp. z o.o., ul. Ratuszowa 11, 00-950 Warszawa, skr. poczt. 1004, tel.: (0-prefix-22) 818-09-18,818-98-32, fax: 619-21-87. Internet: http://www.sigma-not.pl. Prenumerata e-mail: [email protected]. Informacje e-mail: [email protected]. Dział Rekalmy i Marketingu e-mail: [email protected]. Sekretariat e-mail: [email protected]. Format A4. Objętość 6.75 ark. druk. Papier ilustracyjny kl. III 61x 88/80. Druk ukończono v/e wrześniu 2004 r. Rudy Metale: R 49, nr 9, s. 431^480, wrzesień 2004 r. Druk: Przedsiębiorstwo Miernictwa Górniczego Spółka z o.o.. Katowice ul. Mikolowska lOOa

Rudy Metale R 49 2004 nr 9 UKD 061.6(079).5:669.2/.8(438)

Wywiad z Doc. dr. RYSZARDEM CHAMEREM Dyrektorem Oddziału Instytutu Metali Nieżelaznych w Legnicy lnterview with Director of the Division of the Institute of Non-Ferrous Metals in Legnica, Ryszard Chamer, PhD, DSc.

Doc. dr Ryszard Chamer jest mieszkańcem Legnicy od 43 lat. Ukończył w 1968 roku Wydział Chemii na Uniwersytecie Wrocławskim. Tytuł doktora uzyskał na Politechnice Wrocławskiej w 1977 roku. Stanowisko docenta otrzymał w Instytucie Metali Nieżelaznych w Gliwicach. Jest inżynierem specjalistą I i II stopnia. Pracę zawodową podjął w Hucie Miedzi LEGNICA w 1968 roku. Pod Jego kierownictwem Oddział Instytutu miał znaczący udział w opracowywaniu i wdrażaniu nowoczesnych technologii związanych z produkcją miedzi w hutach Zagłębia Miedziowego. Od 20 lat doc. dr Ryszard Chamer poza pracami naukowo-badawczymi związanymi z hutnictwem miedzi, prowadzi działalność w zakresie ekologicznego zagospodarowywania odpadów przemysłowych powstających w hutnictwie i przetwórstwie metali nieżelaznych. Jest autorem i współautorem 189 prac naukowo-badawczych w większości wdrożonych do produkcji przemysłowej lub wykorzystywanych w toku projektowania instalacji pilotowych oraz przemysłowych. Jest również autorem i współautorem 53 oryginalnych rozwiązań opatentowanych przez Urząd Patentowy oraz laureatem szeregu nagród z dziedziny nauki i techniki. W latach 1996*1999 otrzymał 10 medali na Światowej Wystawie Wynalazków w Brukseli, gdzie w 1998 roku w uznaniu za nowoczesne rozwiązania techniczno-technologiczne otrzymał prestiżowe odznaczenie belgijskie — Krzyż Kawalerski, co jest nie tylko wysokim uznaniem polskiej myśli naukowo-technicznej w Europie, ale również promowaniem środowiska inżynierskiego Legnicy. Jest autorem i współautorem 60 publikacji w czasopismach krajowych i zagranicznych oraz referatów na międzynarodowych seminariach naukowo-technicznych, w których nie tylko prezentowane są nowe rozwiązania techniczno-technologiczne, ale również problemy ochrony środowiska i odpadów przemysłowych oraz związanych z nimi uregulowaniami prawnymi w świetle przepisów obowiązujących w Unii Europejskiej. Jako ekspert Sejmowej Komisji Ochrony Środowiska RP wniósł duży wkład w dostosowywanie polskiego prawa ekologicznego do prawa unijnego. Doc. dr Ryszard Chamer od wielu lat zaangażowany jest w prace na rzecz środowiska inżynierskiego, pełni drugą kadencję funkcje Prezesa Rady Federacji Stowarzyszeń Naukowo-Technicznych Naczelnej Organizacji Technicznej w Legnicy, Prezesa Wojewódzkiego Klubu Techniki i Racjonalizacji. Jest członkiem zwyczajnym Akademii Inżynierskiej w Polsce, Ekspertem Komisji Ochrony Środowiska,

432

Zasobów Naturalnych i Leśnictwa Sejmu RP, Członkiem Rady Naukowej Instytutu Metali Nieżelaznych w Gliwicach. W 1992 roku w plebiscycie Słowa Polskiego doc. dr Ryszard Chamer otrzymał tytuł „Człowieka Roku", a w 1996 roku został uhonorowany statuetką Rudolfmy za szczególne osiągnięcia w rozwoju województwa legnickiego. W 1993 roku wpisany został do angielskiej technicznej encyklopedii wydanej w Cambridge oraz do encyklopedycznego wydania Inżynierii Ekologicznej. W wydanej w marcu 2001 roku „Księdze Dziesięciolecia Polski Niepodległej", w Dziale Nauka i Szkolnictwo Wyższe, wymienione zostały wśród najwybitniejszych osiągnięć, rozwiązania doc. dr. Ryszarda Chamera. Oddział Instytutu w Legnicy kierowany przez doc. dr. Ryszarda Chamera uznany jest jako jedna z najlepszych jednostek w naszym kraju zajmująca się przerobem oraz utylizacją odpadów z Przemysłu Metali Nieżelaznych i znajduje się na czołowej pozycji w Europie. W 2000 roku osiągnięcia doc. dr. Ryszarda Chamera wniosły znaczący wkład w polską myśli naukowo-techniczna i zostały uhonorowane następującymi wyróżnieniami: 1. Krzyż Oficerski Orderu Odrodzenia Polski, za wybitne osiągnięcia wynalazcze — styczeń 2000 r. 2. Złoty Medal na II Międzynarodowej Wystawie INNOWACJE w Gdyni, za opracowanie sposobu przerobu odpadów z przemysłu metali nieżelaznych — styczeń 2000 r. 3. Złoty Medal na Światowych Targach Wynalazczości Badań Naukowych i Nowych Technologii w Brukseli za opracowanie sposobu otrzymywania elektrolitu chlorku cynku — listopad 2000 r. 4. Złota Odznaka Honorowa Stowarzyszenia Polskich Wynalazców i Racjonalizatorów — maj 2000 r. 5. Listy gratulacyjne za osiągnięcia naukowo-techniczne otrzymane od: — Prezydenta RP Aleksandra Kwaśniewskiego — luty 2001 r., — Prezesa Rady Ministrów Jerzego Buźka — styczeń 2001 r., — Ministra Gospodarki — luty 2001 r. 6. Dyplom Uznania z Komitetu Badań Naukowych, za ekologiczne wykorzystanie odpadów do produkcji tlenku miedziowego—luty 2000 r. 7. Medal Honorowy Stowarzyszenia Polskich Wynalazców i Racjonalizatorów im. Tadeusza Sendzimira — maj 2000 r. 8. Tytuł Złotego Inżyniera 2000 r. w kategorii Nauka, organizowanego przez redakcję Przeglądu Technicznego — marzec 2001 r.

Proszę o kilka zdań na temat historii Oddziału (geneza powstania oraz jego etapy). W bieżącym roku Oddział Instytutu Metali Nieżelaznych w Legnicy obchodzi dwa jubileusze: 45 rocznicę powstania oraz 30 rocznicę działalności w strukturach IMN w Gliwicach. Tak więc jesteśmy firmą o wielkich tradycjach, bogatych doświadczeniach i doniosłych osiągnięciach. Odkrycie oraz rozpoczęcie eksploatacji jednych z największych w Europie złóż miedzi, a także zbudowanie od podstaw Huty Miedzi w Legnicy nie byłoby możliwe bez udziału i pomocy powstałego już w 1952 roku Instytutu Metali Nieżelaznych. W celu poszukiwania nowych rozwiązań w technologii otrzymywania miedzi, po odpowiednim zorganizowaniu produkcji podstawowej, w 1959 roku Zarządzeniem Dyrektora Huty Miedzi LEGNICA mgr. inż. Józefa Marczyńskiego w legnickiej hucie został utworzony Wydział Badawczo-Doświadczalny. Wydział ten otrzymał kilka pomieszczeń w budynku kontroli jakości. W wyniku rozpoczętej w 1960 roku rozbudowy Huty wykonano projekt Zakładu Badawczo-Doświadczalnego, który został zlokalizowany na terenie Huty, przy końcu głównej drogi A. Budowę nowych obiektów Zakładu rozpoczęto w 1965 roku od hali pirometalurgii, a w 1967 roku przekazano do użytkowania część socjalną, następnie halę pieców, magazyny, laboratorium i warsztat mechaniczny. W1968 roku rozpoczęto rozruch doświadczalnego pieca szybowego oraz pieca elektrycznego. Zakład organizacyjnie włączony został do istniejącego Wydziału Badawczo-Doświadczalnego Huty i wzbogacił posiadane zaplecze badawcze o nowoczesną halę wyposażoną w podstawowe urządzenia hutnicze. W 1971 roku otworzył się nowy rozdział w hutnictwie miedzi. Przekazano bowiem do eksploatacji Hutę Miedzi GŁOGÓW. Z naszego Zakładu do Głogowa oddelegowanych zostało 25 pracowników, którzy pod moim kierownictwem prowadzili rozruch pieców szybowych. Byli to pracownicy o najwyższym doświadczeniu i kwalifikacjach. Po przekazaniu Huty do eksploatacji, na początku 1972 roku decyzją Generalnego Dyrektora KGHM Wydział Badaw-

czo-Doświadczalny legnickiej huty został włączony w skład Zakładu Doświadczalnego CUPRUM i objął swą działalnością również Hutę Miedzi w Głogowie. W 1972 roku utworzono w ramach Wydziału Badawczo-Doświadczalnego filię badawczo-wdrożeniową zlokalizowaną na terenie Huty Miedzi GŁOGÓW. Rozwój hutnictwa miedzi, budowa nowej huty w Głogowie oraz potrzeby intensyfikacji wdrażania postępu naukowego, dalszego doskonalenia stosowanych metod technologicznych, poszukiwania nowych i adaptacji najnowszych osiągnięć, stanowiły podstawę decyzji powołania w kwietniu 1974 roku Zakładu Doświadczalnego Hutnictwa Miedzi Instytutu Metali Nieżelaznych w Gliwicach z siedzibą w Legnicy.

Jaka jest misja Oddziału? Misją Oddziału jest ściślejsze związanie nauki z przemysłem poprzez skracanie drogi dzielącej rozwiązania naukowe od ich praktycznego zastosowania. W pierwszym dziesięcioleciu Oddział zajmował się przede wszystkim działalnością badawczo-doświadczalną i wdrożeniową na potrzeby hutnictwa miedzi. Od ponad 20 lat Oddział prowadzi również działania nad najefektywniejszym ekologicznym zagospodarowaniem odpadów przemysłowych. W tym czasie opracowano i wdrożono szereg technologii, które pozwoliły na podjęcie w Oddziale produkcji towarowej, mimo typowo badawczo-doświadczalnego wyposażenia. W planach strategicznych przyjęliśmy, że podstawowym zakresem działalności legnickiego Oddziału IMN pozostanie opracowywanie i wdrażanie technologii związanych z zagospodarowywaniem odpadów z przetwórstwa i hutnictwa metali nieżelaznych. Głównym naszym celem jest zapewnienie wysokiego poziomu stosowanych technologii z uwzględnieniem najnowocześniejszych rozwiązań w zakresie procesów i urządzeń, umożliwiających prowadzenie działalności w sposób kompleksowy i bezpieczny dla środowiska naturalnego, a jednocześnie ekonomicznie opłacalny.

433

Jaki jest status i struktura organizacyjna Oddziału? Oddział Legnicki IMN posiada status jednostki badawczo-rozwojowej, której podstawowym zakresem działalności jest opracowywanie i wdrażanie technologii związanych z zagospodarowaniem odpadów zawierających metale nieżelazne i szlachetne, W skład Oddziału wchodzą trzy Zakłady: — Zakład Doświadczalny Hutnictwa, którym kieruje pan inż. Jacek Orski, — Zakład Doświadczalny Chemii, kierowany przez pana inż. Ryszarda Kalinowskiego, — Zakład Materiałów Ściernych w Głogowie, kierowany przez pana Mirosława Serafina. Laboratorium analitycznym kieruje pani Zdzisława Doroszkiewicz. Moimi zastępcami są panowie mgr inż. Zygmunt Kurek i mgr inż. Jan Kopeć, a finansami zajmuje się Główna Księgowa pani Janina Olewicka. Dzięki ogromnym inwestycjom realizowanym od 1999 roku Oddział nasz został wyposażony w urządzenia i instalacje hutnicze oraz chemiczne, które pozwoliły na prowadzenie działalności produkcyjnej w oparciu o własne technologie. Głównymi produktami handlowymi są obecnie stopy ołowiu, chlorki cynku, koncentraty metali szlachetnych, nadrenian amonu, czarny tlenek miedziowy, mineralne uzdatniacze wody pitnej, materiały ścierne. Szczególnie ważną dla działalności Oddziału jest produkcja stopów ołowiu. W ostatnich kilku latach nastąpiła istotna zmiana struktury przerabianych surowców i stosowanej technologii przerobu, która oparta jest głównie na odpadowych surowcach z hutnictwa miedzi. Zaplanowane w Zakładzie Doświadczalnym Hutnictwa na 2004 rok i lata następne zadania dotyczą przede wszystkim uruchomienia produkcji tlenku cynku-bieli cynkowej, optymalizacji stosowanych technologii pod kątem intensyfikacji przerobu, a także dalszej poprawy w zakresie hermetyzacji wewnętrznej, jak i zewnętrznej. Najważniejsze osiągnięcia Oddziału w okresie kilku ostatnich lat— Badania i wdrożenia realizowane przy udziale Oddziału IMN w Legnicy prowadzone były początkowo wyłącznie na potrzeby przemysłu miedziowego i dotyczyły modernizacji technologii przetopu koncentratów miedzi w piecach szybowych. Najważniejsze związane były z przenoszeniem technologii z doświadczalnego pieca szybowego do praktyki przemysłowej i dotyczyły obniżenia zużycia koksu, brykietowania koncentratów, obniżenia zawartości miedzi w żużlu szybowym, a także technologii świeżenia bogatych kamieni miedziowych. Nie sposób wymienić wszystkich około 800 prac i projektów oraz wdrożeń do praktyki przemysłowej. Zaznaczyć jednak należy, że w Oddziale wykonano pierwsze urządzenie do automatycznego odlewania anod zastosowane w HM GŁOGÓW oraz urządzenie do zbierania anod z maszyny rozlewniczej w HM LEGNICA W ramach działalności produkcyjnej między innymi wyprodukowano z odpadów około: — 13 tyś. t kamienia miedziowego, — 40 tyś. t stopów mosiądzu i brązu, — 3 tyś. t stopów cynowych, — l tyś. t spoiw do srebra, — 40 tyś. t stopów ołowiu, — 20 tyś. t surowego tlenku cynku, — 400 tyś. t ścierniw żużlowych, — 5 tyś. t tlenku miedziowego, — 20 tyś. t chlorku cynku, — 2 tyś. t siarczanu cynku, — 500 kg nadrenianu amonu (do 1992 r.), — 640 kg złota i 10 t srebra z odpadów elektronicznych (w latach 1986-1995).

434

Wdrażanie własnych technologii spowodowało, że w Oddziale w harmonijny sposób łączy się prowadzenie działalności naukowo-badawczej z rozwijaniem działalności produkcyjnej. O wartości prowadzonych prac świadczą nie tylko osiągnięte efekty ekonomiczne, ale również uzyskane liczne patenty za wynalazki i wzory użytkowe, a także liczne nagrody i wyróżnienia otrzymane w kraju i zagranicą. Czyli Oddział jest nowoczesną firmą... Kierownictwo dokłada wszelkich starań, by Oddział IMN w Legnicy stanowił nowocześnie i dynamicznie zarządzane przedsiębiorstwo, będące nie tylko atrakcyjnym pracodawcą, lecz także środowiskiem ludzi sobie przyjaznych i wspólnie budujących wartość i wizerunek firmy. Szczególnie świadome Kierownictwa Oddziału odpowiedzialności za środowisko naturalne konsekwentnie od lat realizuje proekologiczne inwestycje. W efekcie stopień uciążliwości produkcji został znacznie zmniejszony, a po wybudowaniu instalacji odsiarczania gazów pieców obrotowych zostanie ograniczony do granic technologicznych możliwości, spełniając wszystkie wymagania określone normami Unii Europejskiej. Jak ocenia Pan Docent współpracę z Kierownictwem IMN? Oddział w ciągu 30 lat działalności w ramach IMN w Gliwicach uzyskuje ogromną pomoc i wsparcie ze strony Kierownictwa jednostki macierzystej, a w szczególności dużo uwagi i troski poświęca Oddziałowi Dyrektor IMN prof. dr inż. Zbigniew Śmieszek. Pragnę tu podkreślić, że poza własną kadrą Oddziału duży udział w rozwój technologii i wyrobów posiadają pracownicy Instytutu w osobach Dyrektora ds. Przeróbki Rud i Metalurgii doc. dr. inż. Stanisława Sobierajskiego, Dyrektora ds. Naukowych dr inż. Andrzeja Chmielarza, Kierownika Zakładu Hydrometalurgii mgr inż. Krystyny Anyszkiewicz, Kierownika Zakładu Hutnictwa doc. dr. inż. Józefa Czemeckiego i wielu innych. Podkreślam, że od 30 lat jesteśmy jednostką badawczo-doświadczalną Instytutu Metali Nieżelaznych w Gliwicach, który w 2002 roku odchodził jubileusz 50-lecia. Jesteśmy dumni z tej przynależności i wiążemy z nią dużą nadzieję na przyszłość. Osiągnięcia naukowo-badawcze i rozwój produkcji w decydującej mierze Oddział zawdzięcza bardzo dobrej pracy całej naszej załogi, oraz współpracy z naukowcami z macierzystego Instytutu, jak też ze specjalistami z przemysłu. Co Pan Docent może powiedzieć o planach rozwojowych i innowacyjnych na najbliższe lata? W ramach działań inwestycyjnych planuje się przede wszystkim wybudowanie w ciągu najbliższych 2 lat nowoczesnej, opartej na innowacyjnych rozwiązaniach, instalacji do odsiarczania gazów z pieców obrotowych. Opracowane i wdrożone w Zakładzie Doświadczalnym Chemii technologie pozwalają na produkcję z odpadów wysoko przetworzonych wyrobów, takich jak najwyższej jakości elektrolit chlorku cynku, koncentraty metali szlachetnych, nadrenian amonu, a także wysokogatunkowy fosforan cynku przeznaczony dla przemysłu farb i lakierów. W 2003 roku przy współpracy z Instytutem Metali Nieżelaznych, KGHM METALE S.A. i HM GŁOGÓW przystąpiono do prac nad odzyskiem renu z odpadowego kwasu siarkowego HM GŁOGÓW. Przewiduje się, że produkcja nadrenianu amonu w bieżącym roku osiągnie rekordową wielkość, ponad 1000 kg. W Zakładzie Materiałów Ściernych w Głogowie w 2003 zrealizowano pierwszy etap modernizacji instalacji produkcyjnej ścierniwa żużlowego POLGRIT. Na 2004 rok zaplanowano dalszą modernizację instalacji, obejmującą również węzeł odpylania gazów

spalinowych. W 2003 roku zakres działalności tego zakładu uległ rozszerzeniu o produkcję eluatów renonośnych. Z jakimi obecnie jednostkami z przemysłu metali nieżelaznych współpracuje Oddział w Legnicy? Współpraca nasza z przemysłem metali nieżelaznych, to przede wszystkim z takimi firmami jak: KGHM Polska Miedź S.A. Lubin — Oddziały HM GŁOGÓW, HM LEGNICA i HM CEDYNIA, KGHM METALE S.A. Lubin, B ATERPOL Sp. z o.o. Świętochłowice — Wydział Ołowiu SZOPIENICE. Co Pan Docent może powiedzieć na temat własnej kadry pracowniczej? Wyniki 45-letniej działalności badawczej i produkcyjnej Oddziału pozwalają stwierdzić, że dzięki wyjątkowej zdolności kadry, dużemu zaangażowaniu, posiadanym kwalifikacjom oraz doświadczeniu, Oddział w nowych warunkach potrafi realizować aktualne i przyszłościowe zadania wynikające z potrzeb przemyski metali nieżelaznych. Dzięki wspaniałej pracy kadry udało się pokonać niezliczone kłopoty oraz bariery i z dużą satysfakcją mogę stwierdzić, że wypracowaliśmy dobre fundamenty dla naszej działalności na lata następne. Dlatego chciałbym serdecznie podziękować naszym pracownikom, a szczególnie kadrze, która nie szczędząc czasu i wysiłku zaangażowała się w prace badawcze, inwestycyjno-modernizacyjne i technologiczne. Proszę mi pozwolić podziękować dyrektorowi mgr. inż. Zygmuntowi Kurkowi zakoordynację działalności naukowo-badawczej, wdrożeniowej i produkcyjnej Oddziału. Dziękuję Panu inż. Jackowi Orskiemu i Panu inż. Ryszardowi Kalinowskiemu oraz Panu mgr. Bogusławowi Kulebie i Panu Mikołajowi Śnieżewskiemu za ogromny wysiłek w przygotowywaniu i realizację przedsięwzięć inwestycyjnych i modernizacyjnych, a także produkcyjnych i handlowych.

Dziękuję Mistrzom za wysokie zaangażowanie w realizację bieżących zadań w zakresie wielkości i jakości produkcji. Dziękuję Panu Mirosławowi Serafinowi i podległym Mu pracownikom za ogromny wysiłek i zaangażowanie związane z utrzymaniem na wysokim poziomie ilościowym i jakościowym produkcji ścierniw żużlowych, rozszerzaniem rynków sprzedaży, prowadzeniem prac modernizacyjnych, a także eksploatacją nowej instalacji chemicznej. Dziękuję Pani Zdzisławie Doroszkiewicz i pracownikom laboratorium za wykonywanie bardzo skomplikowanych analiz i oznaczeń akceptowanych przez odbiorców i inne laboratoria, związanych z bieżącymi potrzebami produkcyjnymi, poszukiwaniem nowych surowców, a także prowadzonymi pracami badawczymi. Serdecznie dziękuję Pani Janinie Olewickiej i kierowanemu przez Nią działowi ekonomicznemu za olbrzymi wysiłek związany z koniecznością dostosowania się do zwiększonych i ciągle zmieniających się wymagań prawa Unii Europejskiej. Dziękuję dyrektorowi Panu mgr. inż. Janowi Kopciowi, Panu inż. Zbigniewowi Taracińskiemu i kierowanemu przez Nich Zespołowi za duży wkład i zaangażowanie we wdrażaniu nowych przepisów w zakresie między innymi prawa budowlanego, energetycznego, ochrony środowiska, a także za wysoką dyspozycyjność związaną z utrzymaniem ciągłości produkcji, jak też prowadzeniem prac mechanicznych, elektrycznych i elektronicznych dotyczących nowych inwestycji i modernizacji.

W imieniu redakcji i własnym składam Panu Dyrektorowi zasłużone gratulacje i życzenia dalszych sukcesów zawodowych. Jednocześnie na Pana ręce składam wszystkim Pracownikom gratulacje za dotychczasowe osiągnięcia zarówno naukowe, produkcyjne jak i ekonomiczne. Życzę powodzenia i dalszej realizacji ambitnych planów. Dziękuję za interesującą rozmowę.

Redaktor Naczelny ZBIGNIEW MISIOŁEK

435

RYSZARD CHAMER ZBIGNIEW ŚMIESZEK ZYGMUNT KUREK RYSZARD PRAJSNAR JÓZEFCZERNECKI STANISŁAW SOBIERAJSKI JACEK ORSKI MIKOŁAJ ŚNIEŻEWSKI

Rudy Metale R 49 2004 nr 9 UKD 669.053.2:669.054.8:669.4

ODZYSK OŁOWIU Z ODPADÓW HUTNICZYCH METODĄ PIROMETALURGICZNĄ Zaprezentowano wdrożoną w IMN Oddział w Legnicy technologię odzysku ołowiu z ołowiowych i ołowiowo-cynkowych odpadów pochodzących głównie z hutnictwa miedzi Przedstawiono poszczególne operacje technologiczne i stan w zakresie wyposażenia technicznego oraz ważniejsze zamierzenia badawczo-inwestycyjne.

RECOYERY OF LEAD FROM METALLURGICAL SCRAP BY PYROMETALLURGICAL METHOD Technology for lead recovery from zinc scrap and zinc-lead scrap mainly froin copper metallurgy, implemented at the Institute ofNon-Ferrous Metals, Division in Legnica, has been presented. Particular technological operations, the eąuipment owned and major research and investment plans have been described. Wprowadzenie Kompleksowe zagospodarowywanie odpadów przemysłowych z hutnictwa i przetwórstwa metali nieżelaznych należy do głównego kierunku realizowanych w okresie ostatnich kilku lat prac badawczo-rozwojowych Instytutu Metali Nieżelaznych w Gliwicach. Opracowane technologie, w większości oparte na unikatowych rozwiązaniach procesowych i technicznych, wdrażane są w pilotowych instalacjach piro- i hydrometalurgicznych w Oddziale Instytutu w Legnicy, stwarzając nie tylko nowoczesną, dobrze wyposażoną bazę badawczo-doświadczalną, lecz również umożliwiając prowadzenie bardzo istotnej dla funkcjonowania Oddziału działalności gospodarczej . Podstawowe znaczenie pod względem wielkości przychodów ze sprzedaży posiada wdrożona w Zakładzie Doświadczalnym Hutnictwa technologia odzysku ołowiu z odpadów przemysłowych. Charakterystyka surowców Podstawowymi surowcami do odzysku ołowiu są produkty odpylni suchych i mokrych ciągów technologicznych otrzymywania miedzi Hut Miedzi KGHM POLSKA MIEDŹ S.A. Są to: — Szlamy szybowe z mokrego odpylania gazów z pieców szybowych w HM LEGNICA, zawierające 35*45 % Pb, 3-5 % Zn oraz Cu, Fe, As, S, C, Cl, K. — Pyły grube i spieki z wstępnego odpylania gazów konwertorowych z procesu świeżenia kamienia miedziowego w HM LEGNICA, zawierające 4O50 % Pb, 4-8 % Zn oraz Cu, As, S. — Pyły z odpylania gazów z pieca elektrycznego z procesu odmiedziowania żużla zawiesinowego w HM GŁOGÓW II, zawierające 35-38 % Pb, 12-8-16 % Zn oraz Cu, K. Materiały ołowionośne z hutnictwa miedzi są polimetalicznymi koncentratami ołowiu, cynku i miedzi, zanieczyszczonymi arsenem, chlorem [1]. W największych ilościach występują szlamy szybowe i pyły z pieca elektrycznego. Szlamy szybowe zawierają kilkanaście procent substancji bitumicznych, a metale, takie jak ołów, cynk, miedź, żelazo i inne występują w postaci siarczków. Odmienny skład

chemiczny posiadają pyły z pieca elektrycznego, charakteryzujące się niską zawartością siarki i chloru, natomiast podwyższoną zawartością metali alkalicznych. Surowcami uzupełniającymi wsad podstawowy są: — zgary i popioły z rafinerii ołowiu, zawieraj ące 45-70 % Pb, oraz Sb, Cu, Sn, Zn, S, Na, — własne szlamy z procesu hydrometalurgicznego odzysku cynku z odpadowych pyłów cynkowo-ołowiowych pochodzących z odpylania gazów z wentylacji miejscowych pieców szybowych HM GŁOGÓW i HM LEGNICA, zawierające 30^40 % Pb, 4^6 % Zn oraz Cu, Fe. Opis technologii Schemat technologiczny odzysku ołowiu z wymienionych wyżej odpadów przemysłowych przedstawiono na rysunku l. Technologia obejmuje następujące podstawowe operacje i procesy. Przygotowanie wsadu Polega na namiarowaniu w określonych ilościach surowców ołowionośnych oraz zawrotów, to jest pyłów i spieków z komór osadowych, a następnie ich dokładnym wymieszaniu. W zależności od proporcji pomiędzy materiałami tlenkowymi a siarczkowymi, do mieszanki dodaje się węglan sodu lub koksik. Stałym dodatkiem jest złom żelaza, który w decydującym stopniu wpływa na uzysk i jakość ołowiu surowego, stanowiącego produkt handlowy. Stosowane są również inne dodatki, między innymi krzemionka i związki żelaza, których zadaniem jest korekta składu chemicznego oraz mineralogicznego żużla. Topienie Mieszanki ołowionośne z udziałem dodatków technologicznych przetapiane są w obrotowym piecu płomiennym o pojemności użytecznej V-l l m3, co pozwala na jednorazowy załadunek 20-25 Mg wsadu. Załadunek odbywa się taśmociągiem ze zbiornika wagowego otworem usytuowanym na ścianie bocznej pieca. Po zamknięciu i uszczelnieniu otworu załadunkowego włącza się obroty pieca i uru-

Doc. dr Ryszard Chamer — Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach Oddział w Legnicy, prof. dr inż. Zbigniew Śmieszek — Instytut Metali Nieżelaznych. Gliwice, mgr inż. Zygmunt Kurek — Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach Oddział w Legnicy, dr inż. Ryszard Prajsnar, dać. dr inż. Józef Czemecki — Instytut Metali Nieżelaznych. Gliwice, inż. Jacek Orski. Mikołaj Snieżewski — Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach Oddział w Legnicy.

436

łych. Charakteryzuje się ona korzystnymi dla procesu dopalania substancji palnych warunkami cieplnymi oraz wysoką trwałością i odpornością na oddziaływanie gazów i pyłów, a także w znacznym stopniu usprawnia odbiór wydzielających się i gromadzących na dnie stałych i płynnych materiałów.

chamia palnik zasilany gazem ziemnym i powietrzem wzbogaconym w tlen. W pierwszej kolejności odparowywana jest wilgoć, a następnie w miarę nagrzewania wsadu rozpoczyna się proces destylacji lotnych węglowodorów występujących w szlamach szybowych, który największą intensywność osiąga w temperaturze 250-^300 °C. Wyprowadzane z gazami spalinowymi niedopalone węglowodory kondensują na pyłach stwarzając duże utrudnienie w eksploatacji instalacji odciągowo-odpylającej, jak również ich zagospodarowanie metodami hydrometalurgicznymi [3]. W celu maksymalnego wypalenia gazowych węglowodorów stosuje się zmniejszoną moc palnika przy wysokim nadmiarze tlenu w stosunku do paliwa podstawowego — gazu ziemnego. Ten sposób realizowany jest w piecach obrotowo-wahadtowych w HM GŁOGÓW [2], gdzie w tej fazie procesu współczynnik nadmiaru tlenu w powietrzu wprowadzanym do palnika wynosi znacznie powyżej 2. W Oddziale Instytutu w Legnicy opracowano innowacyjne rozwiązania techniczne pozwalającenauzyskanie wyższej skuteczności dopalania lotnych węglowodorów. Pierwsze z nich polega na wprowadzaniu do pieca czystego tlenu dyszą umieszczoną obok palnika gazowego. Palnik pracuje z niewielkim nadmiarem tlenu i traktowany jest głównie jako źródło płomienia. Natomiast dzięki bardzo wysokiej aktywności tlenu i niskiemu strumieniowi gazów ze spalania gazu ziemnego, zachodzi intensywne spalanie węglowodorów przynoszące wyraźny efekt cieplny i szybki wzrost temperatury w otworze wylotowym pieca powyżej 1000 °C. Drugim rozwiązaniem jest wybudowanie bezpośrednio za piecem pionowej komory dopalania o dużej pojemności, wykonanej z materiałów ogniotrwa-

Produkty procesu W drugiej fazie procesu nagrzewa się wsad do pełnego upłynnienia żużla. Jakość żużla obserwowana podczas jego wylewania z pieca do wlewnic jest ważnym wskaźnikiem służącym do wstępnej oceny przebiegu cyklu topienia. Otrzymanie płynnego, swobodnie wypływającego z pieca żużla świadczy o należytym stopniu przereagowaniu materiałów ołowionośnych i dodatków technologicznych, co posiada decydujący wpływ na uzysk i jakość ołowiu, a także na jakość żużla w aspekcie jego zagospodarowania. Podczas stopniowego nagrzewania wsadu zachodzą w fazie stałej i ciekłej reakcje chemiczne, z których największe znaczenie posiadają [l, 2]:

2 PbO + C = 2 Pb + CO2 PbO + CO = Pb + CO2 PbS + (Na, K)2CO3 + CO = Pb + (Na, K)2S + 2 CO2

PbS + Fe = Pb + FeS 2 Fe + As = Fe2As Fe + 2 As = FeAs7

STACJA ZGAZOWANIA TLENU

MAGAZYN SURpWCÓW l DODATKÓW PRZYGOTOWANIE WSADU GAZY TECHNOLOGICZNE

f"CERAMICZNA KOMORA DOPALANIA PIEC OBROTOWY V-llm 3

PYŁY GRUBOZIARNISTE

SPIEKI OŁÓW SUROWY

UZDATNIANIE -ZAWROTY -TOPNIK -KRUSZYWO

KOTŁY RAFINACYJNE

SZLIKRY FILTR I OŁÓW HANDLOWY PYŁY

i

FILTR II

:

v

1 |

FILTR III

!

KOMIN GAZÓW TECHNOLOGICZNYCH

Rys. 1. Schemat technologiczny odzysku ołowiu z odpadów przemysłowych w IMN Oddział Legnica Fig. l Technological flowchart of lead recovery from the industrial scrap implemented at IMN' s Di vision in Legnica

437

W końcowej fazie procesu top osiąga temperaturę 1000^-1100 °C. W tych warunkach zachodzi proces redukcji tlenku cynku z żużla oraz reakcje wymiany między składnikami topu i formowanie końcowego składu chemicznego ołowiu, szpejzy i żużla. Po zakończeniu cyklu wykonywany jest spust ołowiu do kadzi. Jest on następnie przelewany do ogrzewanych kotłów i po oszlikrowaniu poddawany rafinacji tlenem dla obniżenia zawartości głównych zanieczyszczeń, to jest cyny i arsenu. Podstawowym produktem handlowym jest ołów surowy, zawierający około 97,5 % Pb; < 0,2 % As; < 2 % Sb; < 0,1 % Cu; < 0,1 % Sn. Produktem dodatkowym otrzymywanym w wyniku przetopu wsadu ołowionośnego ze zwiększonym udziałem zgarów wysokoantymonowych pozyskiwanych z krajowej rafinerii i z importu, jest stop ołowiowo-antymonowy, zawierający do 20 % Sb. Żużel wylewany jest otworem służącym również do załadunku wsadu. Po zakrzepnięciu jest on wyjmowany z wlewnic i kierowany do uzdatniania. Proces ten obejmuje rozbijanie wlewków do mniejszych wymiarów i selekcję, w wyniku której otrzymuje się materiały przeznaczone do dalszej obróbki na kruszywo drogowe, topnik krzemionkowo-żelazowy wykorzystywany w procesie przerobu koncentratów miedzi w piecach szybowych, a także materiał w postaci przerostów metalicznych, który wraz ze szlikrami z procesu rafinacji oraz innymi materiałami zawrotowymi i dodatkami technologicznymi, przetapiany jest w mniejszych piecach obrotowych 3 o pojemności użytecznej po około 1,5 m . W wyniku przetopu odzyskiwany jest ołów i powstają: stop metaliczny na bazie żelaza — szpejza, w którym koncentruje się arsen oraz żużel krzemianowy. Podstawowe parametry technologiczne: — ilość przetapianego wsadu całkowitego 60-^-80 Mg/dobę, — ilość odzyskanego ołowiu 18-^-24 Mg/dobę, — uzysk całkowity ołowiu > 90 %, — czas trwania cyklu topienia 6-*-7 godz., — moc nominalna palnika ok. 3 MW. Instalacje

odpylające

Każdy z pieców obrotowych wyposażony jest w oddzielną instalację odpylającą, składającą się z następujących podstawowych urządzeń: — pionowa ceramiczna komora dopalania, — pionowe metalowe komory osadowe do odpylania inercyjnego, — tkaninowe filtry pulsacyjne. Metalowe komory odpylające i rurociągi gazów technologicznych chłodzone są ociekowo w zamkniętym obiegu wodnym wyposażonym w chłodnie wentylatorowe.

a także realizuje przedsięwzięcia inwestycyjne mające na celu maksymalne dostosowanie technologii do odzysku ołowiu z odpadów przemysłowych, głównie z nietypowych i trudnych w przerobie materiałów, jakimi są dostępne w największych ilościach odpady ołowionośne pochodzące z Hut Miedzi KGHM POLSKA MIEDŹ S. A. Działania te są wynikiem realizowanych prac badawczych i wdrożeniowych zmierzających do doskonalenia i optymalizacji technologii pod względem uzyskiwanych jak najkorzystniejszych parametrów i wskaźników technologiczno-ekonomicznych, jak również spełnienia wymagań ekologicznych. Dotychczas w ramach tych działań zmodernizowano instalacje pieców obrotowych w zakresie konstrukcji pieców, zasilania gazowego z zastosowaniem tlenu technicznego, instalacji odpylających. Planowane na najbliższe lata przedsięwzięcia badawczo-inwestycyjne dotyczą następujących głównych zadań: — zastosowanie palnika gazowo-tlenowego (do 100 % tlenu) w piecu obrotowym V-l l m w celu intensyfikacji procesu topienia, zmniejszenia ilości gazów technologicznych i poprawy jakości fazy gazowo-pyłowej, — zastosowanie bardziej odpornych chemicznie i termicznie materiałów ogniotrwałych, dostosowanych do poszczególnych stref o zróżnicowanym stopniu narażenia i zużycia, celem wydłużenia okresów międzyremontowych pieców obrotowych, — usprawnienie procesu przygotowywania mieszanek surowców ołowionośnych z udziałem zawrotów i dodatków technologicznych dla uzyskania wyższej jednorodności wsadu i stabilności procesu topienia, — oczyszczanie gazów technologicznych od zanieczyszczeń gazowych dla struktury mieszanek ołowionośnych o zmiennych proporcjach pomiędzy materiałami tlenkowymi a siarczkowymi w aspekcie wystąpienia o uzyskanie pozwolenia zintegrowanego, — uzdatnianie metodami hydrometalurgicznymi surowców ołowionośnych i materiałów zawrotowych, zmierzające do usunięcia z obiegu technologicznego pieców obrotowych uciążliwych dla procesu topienia odpadowych surowców ołowionośnych, jak też zagospodarowania pyłów i żużli związków, głównie chlorków i siarczanów cynku oraz metali alkalicznych [3]. Literatura 1. Określenie optymalnej struktury wsadu w procesie przerobu odpadów ołowionośnych z hutnictwa miedzi w piecu obrotowym w Oddziale Instytutu w Legnicy. Praca N-B IMN Gliwice, 2000.

Podsumowanie

2. Teoretyczne i praktyczne problemy zagospodarowania odpadów hutniczych. Międzynarodowa Konferencja Naukowa. Krynica 2001.

Oddział Instytutu w Legnicy wspólnie z Zakładem Hutnictwa IMN Gliwice od kilku lat prowadzi intensywne działania badawcze,

3. Zagospodarowanie pyłów ołowiowo-cynkowych z hutnictwa miedzi w łącznej technologii piro- i hydrometalurgicznej. Projekt celowy IMN Gliwice 2001.

438

RYSZARD CHAMER RYSZARD KALINOWSKI KRYSTYNA ANYSZKIEWICZ GRZEGORZ BENKE BOGUSŁAW KULEBA

Rudy Metale R 49 2004 nr 9 UKD 669.054.8:669.5:661.847:669.537.5

ZAGOSPODAROWANIE CYNKONOSNYCH ODPADÓW PRZEMYSŁOWYCH W PROCESIE WYTWARZANIA SOLI CYNKU Na przykładzie technologii produkcji chlorku cynku zaprezentowano realizowany w Oddziale Instytutu w Legnicy kierunek zagospodarowywania odpadów przemysłowych metodami hydrometalurgicznymi. Przedstawiono główne surowce cynkonośne oraz schemat procesowy wytwarzania wysokiej jakości elektrolitu chlorku cynku i jego pochodnych.

DISPOSAL OF ZINC-CONTAINING INDUSTRIAL SCRAP IN THE PROCESS OF ZINC SALTS FABRICATION Taking technologyforzinc chloride production as an example, an approach to industrial scrap disposal by hydrometallurgical methods implemented at the IMN's Division in Legnica has been presented. The main zinc-containing input materials and technologicalflowsheet of the process of fabrication of high-quality electrolyte ofzinc chloride and its derivatives have been described. Wprowadzenie Zagospodarowywanie odpadów cynkonośnych prowadzone jest w Zakładzie Doświadczalnym Chemii (ZDC), będącym jednym z trzech zakładów produkcyjnych Oddziału Instytutu w Legnicy. W wyniku zrealizowanych wspólnie z Zakładem Hydrometalurgii IMN Gliwice prac badawczo-rozwojowych [l, 2], w ZDC wdrożono produkcje, w oparciu o przemysłowe odpady cynkonośne, wysokoprzetworzonych wyrobów w postaci soli cynku, to jest chlorków i na bazie tej soli, fosforanów. Zastosowane technologie charakteryzują się innowacyjnymi rozwiązaniami w zakresie procesowym oraz technicznym i w połączeniu z metodami pirometalurgicznymi umożliwiają zagospodarowanie w sposób efektywny ekonomicznie i ekologicznie różnego rodzaju stałych i ciekłych odpadów przemysłowych.

— zużyty kwas solny, zawierający: 10-50 g/1 Zn; 100-300 g/1 HC1; 10-50 g/1 Fe. Opis technologii

Schemat technologiczny przerobu odpadowych surowców cynkonośnych na chlorki cynku przedstawiono na rysunku l. Technologia składa się z następujących głównych procesów i operacji: — fugowanie cynku kwasem solnym, — oczyszczanie hydrolityczne, — dwustopniowe oczyszczanie cementacyjne, — filtracje międzyoperacyjne, — uzdatnianie szlamów do przerobu pirometalurgicznego, — neutralizacjaodcieków. Zastosowana technologia charakteryzuje się między innymi tym, Surowce że powstające w poszczególnych operacjach produkty uboczne w postaci roztworów i osadów pofiltracyjnych poddawane są oddzielnePodstawowymi surowcami do produkcji chlorku cynku są cynmu przerobowi, co umożliwia dodatkowy odzysk metali nieżelakowo-ołowiowe odpady powstające w ciągach technologicznych znych i zapobiega powstawaniu niezagospodarowanych odpadów. otrzymywania miedzi w hutach KGHM POLSKA MIEDŹ S.A. Otrzymywane w trakcie przerobu surowców i obróbki roztworów GŁOGÓW i LEGNICA. Mają postać pyłów i pochodzą z odpylania szlamy zawierają ok. 30 % ołowiu, 10 % cynku, 4 % miedzi, 3 % gazów z wentylacji miejscowych pieców szybowych. Odznaczają żelaza oraz 10-12 % chloru. Są one poddawane procesowi uzdatniasię niestabilnym składem chemicznym wynikającym z charakteru nia metodą hydrometalurgiczną obejmującą operacje kilkakrotnego procesu, w którym powstają. Zawierają: 40-55 % Zn; 12-30 % Pb; przemywania wodą, suszenia i neutralizacji odcieków. Przemywa1-3 % Cu; 1-5-2 % Fe; 0,05-50,1 % As; 2-5-7 % S og. nie i suszenie wykonywane są w prasie filtracyjnej. Otrzymuje się Surowcami uzupełniającymi są: materiał zawierający 35-40 % ołowiu, występującego w postaci wo— pyły z przetopu złomów miedziowo-cynkowych w piecu Kaldo, dorotlenku lub węglanu, który jako pełnowartościowy surowiec dozawierające: do 65 % Zn; do l % Pb; 2-5-5 % Fe; do 0,5 % Cd, dawany jest do mieszanek ołowionośnych przerabianych w piecach — roztwory poprodukcyjne z ocynkowni ogniowych, stanowiące obrotowych w Zakładzie Doświadczalnym Hutnictwa. mocno zanieczyszczone, głównie żelazem, zużyte kąpiele topniZDC posiada instalacje wyposażone w nowoczesne urządzenia kowe oraz zużyte kwasy solne. Zawierają: 150-300 g/1 Zn; 10*100 g/1 Fe; 1-50 g/1 NH4C1; 0,01-0,05 g/1 Cu; 10^-200 g/1 HC1, spełniające ostre wymogi procesu technologicznego, wynikające z oddziaływania wysokich temperatur i agresywnych właściwości — odpadowe materiały zawierające cynk, pochodzące z procesów roztworów. Reaktory wchodzące w skład linii technologicznej są produkcji baterii cynkowo-węglowych. Są to głównie: wykonane ze specjalnego tworzywa umożliwiającego ługowanie bar— szlamy wodorotlenku cynku, zawierające: 20-5-40 % Zn; 0,1-0,5 % dzo różnorodnych pod względem składu chemicznego i własności Fe; 0,05-0,1 % Pb; 0,005-0,01 % Cu; 0,005-0,01 % Cd, — elektrolit, o składzie: 20*100 g/1 Zn; 20^-100 g/1 HC1; 10^-50 g/ł Fe, odpadów. Urządzeniem filtrującym jest nowoczesny i w pełni zautomaty— spieki z pieca popielnego, zawierające 95-98 % Zn, Doc. dr Ryszard Chainer. inż. Ryszard Kalinowski — Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach Oddział w Legnicy, mgr inż. Krystyna Anyszkiewicz. dr inż. Grzegorz Benke — Instytut Metali Nieżelaznych. Gliwice, mgr Boguslaw Kuleba — Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach Oddział w Legnicy.

439

, SZLAM (Pb, Cu, . Zn)

• SZLAM (Fe)

SZLAM (Zn, Cu, Pb)

SZLAM (Zn, Cu, Pb)

ZnCl,75%

ZnCl,45%

H2O SPRR70NF.

POWIETRZE

l

FILTRACJA, PRZEMY WAN1E.SI JSZENIE

r~ i

NEUTRLIZACJA

Podsumowanie 1

SZLAMY Pb

ODCIEK

] J

I

' SUROWIEC DO ODZYSKU PbW PIECACH OBROTOWYCH

Rys. 1. Schemat procesowy przerobu odpadów cynkonośnych w IMN O/Legnica Fig. l Technological flowsheet of zinc-containing scrap processing at IMN's Division in Legnica zowany filtr komorowy, który poza rozdziałem faz umożliwia wielokrotne przemywanie osadu, a także jego suszenie. Uwodniony chlorek cynku stanowi surowiec wyjściowy do produkcji chlorku cynku o stężeniu ok. 75 % ZnCl2. Proces zatężania odbywa się w wyparkach SIMAX. Z powyższego chlorku cynku, w suszarce rozpyłowej ogrzewanej elektrycznie, otrzymuje się produkt w postaci krystalicznej. Produkty Podstawowym wyrobem wytwarzanym w ZDC jest wysokiej jakości chlorek cynku stosowany w przemyśle elektrochemicznym i elektrotechnicznym, głównie do produkcji baterii cynkowo-węglowych. Używany jest również w procesach cynkowania, cynowania, kadmowania, niklowania, jako składnik kąpieli topnikowej oczysz-

440

czającej powierzchnie przed pokryciem metalicznym, a także jako składnik środków ochrony roślin. Chlorek cynku produkowany jest w trzech gatunkach, to jest w roztworach o stężeniu 45 i 75 % ZnCl2 oraz w postaci krystalicznej. Skład chemiczny chlorku cynku bazowego przedstawia się następująco: Zn >21,6%, ZnCl2 > 45 %, Fe " < 0,010%, Cu < 0,002%, Pb < 0,005 %, Mn < 0,00 1 %, Cd < 0,003 %, SO4 pH 2,5-5-2,8. Jakość tego produktu dodatkowo kontrolowana jest za pomocą testu zanurzeniowego płytką cynkową, na której nie powinno być śladów korozji przy inspekcji wizualnej. Aktualnie trwają prace wdrożeniowe technologii produkcji z 45 % chlorku cynku, fosforanu cynku, spełniającego bardzo wysokie wymagania dotyczące zawartości podstawowych składników i zanieczyszczeń, jak również parametrów fizycznych, stosowanego w przemyśle farb i lakierów. Głównymi odbiorcami produkowanego chlorku cynku są: — producent baterii cynkowo-węglowych Matsushita Battery Poland S. A. w Gnieźnie, z którą IMN Oddział Legnica współpracuje od momentu powstania fabryki, to jest od 12 lat, — cynkownie ogniowe, — zakłady produkujące środki ochrony roślin, m.in. Ekoflora Kraśnik, INS Puławy, — kopalnie węgla kamiennego wykorzystujące wysoką gęstość chlorku cynku 75 % do analiz węglowych.

Zagospodarowywanie odpadów przemysłowych metodami hydrometalurgicznymi prowadzącymi do odzysku metali w postaci wysokiej jakości produktów użytecznych, jest bardzo trudnym przedsięwzięciem procesowym, wiążącym się z dużymi nakładami finansowymi, związanymi przede wszystkim z budową instalacji wyposażonych w odpowiednie do wymagań technologicznych urządzenia podstawowe i pomocnicze. Spowodowane jest to głównie wysokim zróżnicowaniem i niestabilnym składem chemicznym poszczególnych odpadów, zarówno pod względem zawartości metali użytecznych, jak i zanieczyszczeń metalicznych oraz niemetalicznych. Uniwersalność istniejących w Zakładzie Doświadczalnym Chemii instalacji technologicznych i możliwość połączenia z procesami pirometalurgicznymi, a także doświadczona, wysoko wykwalifikowana kadra naukowo-techniczna, stwarzają korzystną perspektywę dla tego kierunku działalności Oddziału Instytutu w Legnicy. W IMN w Gliwicach i Oddziale Instytutu w Legnicy prowadzone są dalsze działania mające na celu rozszerzenie zagospodarowywania stałych i ciekłych odpadów, pochodzących z różnych dziedzin przemysłu, pod kątem produkcji nowych, poszukiwanych na rynku wyrobów chemicznych. Literatura 1. Zagospodarowanie cynkonośnych odpadów przemysłowych do wytwarzania użytecznych soli cynku. Projekt celowy IMN, 2002. 2. Zagospodarowanie pyłów cynkowo-olowiowych z hutnictwa miedzi w bezodpadowej łącznej technologii piro- i hydrometalurgicznej. Projekt celowy IMN, 2001.

RYSZARD CHAMER ZBIGNIEW ŚMIESZEK ANDRZEJ CHMIELARZ KRYSTYNA ANYSZKIEWICZ GRZEGORZ BENKE KINGA LITWINIONEK RYSZARD KALINOWSKI

Rud

y

UKD

Metale R 49 2004 nr 9

669.054.8:669.849

ODZYSK RENU Z KWASÓW ODPADOWYCH Ren jest pierwiastkiem towarzyszącym miedzi w polskich koncentratach w stężeniu 5+20 ppm. Podczas procesów hutniczych związki renu odparowują i są odzyskiwane głównie w urządzeniach oczyszczania gazów. Najwyższe stężenie renu występuje w kwasach płuczących gazy kierowane do fabryk kwasu siarkowego. W Hucie Miedzi GŁOGÓW występują dwa rodzaje takich kwasów: z mycia gazów powstających w trakcie konwertorowania kamienia miedziowego, zawierający 50+60 % H2SO^ i mycia gazów opuszczających piec zawiesinowy (10% H2SO4). Stężenie renu w tych kwasach waha się od 0,05 do 0,2 g/dm . Dla obu kwasów opracowano technologie odzysku renu. Składają się one z dwóch głównych operacji technologicznych: wydzielenia renu przez wytrącenie w postaci koncentratu siarczkowego lub sorpcji na węglu aktywnym lub żywicy jonowymiennej i następujących po tym odpowiednio ługowaniu lub elucji oraz produkcji nadrenianu amonowego na drodze wymiany jonowej i krystalizacji. Opracowane technologie odzysku renu zostały zastosowane w praktyce przemysłowej.

RECOYERY OF RHENIUM FROM WASTE ACIDS Rhenium as an accompanying element is present in Polish copper concentrates in concentration of 5+20 ppm. During the pyro-processes of copper metallurgy rhenium compounds evaporate. They are collected mainly in gaś cleaning products. Highest concentrations ofRh werefound in weak sulphuric acids generated in gaś treatment units ofsulphuric acids plants. In the Polish copper smelter HM GŁOGÓWthere are two kinds ofsuch acids: thefirstfrom H^>O4plantprocessing gasfrom converting of copper matę, ofH2SO4 concentration 50+60 %, and the secondfromflashfurnace, containing 10 % ofH2SO4. Rhenium concentration in the solutions variesfrom 0.05 to 0.2 g/dm . For both solutions technologies for rhenium recovery were developed. They consist of two mam steps: rhenium separation from acid madę by suiphide precipitation or sorption on activated carbon or ion exchange resinfollowed by leaching or elution respectively, and ammonium perrhenate production by ion exchange and crystallization. The method of rhenium recovery was implemented on an industrial scalę.

Wprowadzenie

pracę silników przy wyższych temperaturach, co poprawia zarówno osiągi, jak i oszczędza paliwo. Ren został odkryty dopiero w 1925 roku przez Waltera i Idę Najważniejsze jednak zastosowanie znalazł ren w przemyśle Noddack, jako ostatni z naturalnie występujących pierwiastków [1]. petrochemicznym do produkcji katalizatorów Pt-Re, stosowanych Współczynnik rozpowszechnienia tego metalu w skorupie ziemskiej przy produkcji wysokooktanowych benzyn bezołowiowych. Zasto7 jest najniższy ze wszystkich i wynosi l • l O" [2]. Spotkać go można sowanie renu w tych katalizatorach przyczyniło się do zmniejszenia w kolumbitach, alwitach i gadolinitach. Zawartość renu w wymięzużycia platyny, wzrostu wydajności procesów, wydłużenia pracy nionych rzadkich minerałach jest znikoma, a wydobycie tak małych katalizatora i zwiększenia liczby oktanowej benzyny. Są to dwa ilości uciążliwe i bardzo kosztowne [3]. Stosunkowo bogate w ren najważniejsze zastosowania renu. Metal ten używany jest również są rudy molibdenu, zwłaszcza molibdenit zawierający 10~5+10'3 % między innymi do produkcji termopar, elementów grzewczych, styRe, a także platyna rodzima [4]. Ren jest zwykle związany z molibków elektrycznych, elektrod, lamp żarowych dużej mocy, elektrodenem w porfirowych złożach rud miedzi. magnesów [l, 5, 6]. Metaliczny ren wyglądem przypomina platynę. W stanie litym Światowe zasoby renu szacuje się na maksymalnie 17 000 ton. ren jest miękki i ciągliwy. Metal, otrzymywany przez spiekanie Największym potencjałem jego zasobów dysponują: Chile, USA, proszku uzyskanego w wyniku redukcji wodorem, wykazuje znaczKanada, Kazachstan, Rosja, Uzbekistan i Peru. Największym produną twardość. Ren jest metalem o wysokiej temperaturze topnienia — centem renu jest chilijska firma Molymet, która produkuje około 21 3453 K i jest po wolframie najtrudniej topliwym metalem. Należy ton renu rocznie, co stanowi 60 % światowej produkcji. Około 85 % on do metali o największej gęstości — 21,0 g/cm3, co upodabnia go jej produkcji to ren metaliczny, wykorzystywany niemal w całości do platynowców. Jest on stosowany jako dodatek do innych metali przez przemysł lotniczy USA. Drugim co do wielkości producentem i już niewielkie ilości zwiększają twardość stopu i jego odporność renu, jest firma kazachska Dżezkazganredmet, która produkuje około na korozję. 8,5 tony rocznie renu, co stanowi 25 % produkcji światowej. ProduRen stosowany jest jako dodatek stopowy w nadstopach używaktem tej firmy jest nadrenian amonu otrzymywany przez bezpośrednych do produkcji monokrystalicznych łopatek silników odrzutonie ługowanie koncentratów miedzi kwasem [7]. wych i turbin. Dodatek 3 do 6 % renu do takich stopów umożliwia Największym importerem renu są Stany Zjednoczone. W latach Doc. dr Ryszard Chamer — Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach Oddział w Legnicy, prof. dr inż. Zbigniew Śmieszek, dr inż. Andrzej Chmielarz, mgr inż. Krystyna Anyszkiewicz, dr inż- Grzegorz Benke — Instytut Metali Nieżelaznych. Gliwice, mgr Kinga Litwinionek, inż. Ryszard Kalinowski — Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach Oddział w Legnicy. Artykuł oparty na referacie wygłoszonym w trakcie ..The 51* International Conference Copper 2003'', Chile.

441

W Polsce ren towarzyszy krajowym rudom miedzi. Zawartość renu w koncentratach miedzi, produkowanych przez KGHM PM S.A., waha się w granicach od 5 do 20 ppm. W procesie produkcji miedzi w technologii pieca szybowego, ren częściowo destyluje w postaci siarczku i kolektorowany jest w szlamie powstającym podczas mokrego oczyszczania gazów gardzielowych pieca szybowego. Pozostała masa renu obecna jest w kamieniu miedziowym. W konwertorowaniu kamienia miedziowego ren odpędza się — w postaci Re2O7 — do fazy gazowej i wymywa w sekcji myjąco-płuczącej fabryki kwasu siarkowego. Szlamy z odpylania pieca szybowego stanowią wsad do produkcji ołowiu. W piecu wahadłowo-obrotowym ren przechodzi do fazy gazowej i odzyskiwany jest w procesowych pyłach wtórnych. W technologii pieca zawiesinowego ren destyluje w postaci tlenku. W węźle myjąco-płuczącym fabryki kwasu siarkowego przechodzi do produkowanego tam słabego kwasu siarkowego [10]. W konsekwencji opisanych procesów identyfikuje się trzy rodzaje materiałów zawierających znaczące ilości renu: dwa rodzaje kwasu płuczkowego z fabryk kwasu siarkowego—kwas płuczkowy 3 3 „I" zawierający 60 % H2SO4,0,07+0,2 g/dm Re, l ,5+4,0 g/dm As, kwas płuczkowy „II" o stężeniu H2SO4 — 10 %, renu 0,05+0,15 3 3 g/dm i 0,5+1,5 g/dm As oraz pyły wtórne z produkcji ołowiu zawierające ok. 100 ppm Re. Poniżej przedstawiono opracowane i wdrożone do praktyki przemysłowej technologie odzysku renu — w postaci nadrenianu amonu NH4ReO7 — z obu rodzajów kwasów płuczkowych.

2015 10

CHILE KAZACHSTAN

USA

CHINY UZBEKISTAN ROSJA

POLSKA

Rys. 1. Światowa produkcja renu (t/r.) Fig. l. World production of rhenium (t/y)

• Produkcja Re, Mg

30

• Import Re, Mg

25 20

Część doświadczalna

15

Istotne różnice w składzie obu kwasów płuczkowych (stężenie kwasu siarkowego i arsenu) spowodowały, że opracowano dwie odmienne technologie: strąceniową dla kwasu „I" i adsorpcyjną dla kwasu „II".

10

5

Metoda strąceniową odzysku renu 1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Rys. 2. Import i eksport renu przez USA Fig. 2. US import and export of rhenium

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

Rys. 3. Światowa produkcja renu (Mg) w latach 1973+2003 [9] Fig. 3. World production of rhenium [Mg] intheyears!973+2003[9] 1999+2003 USA importowały ren metaliczny głównie z Chile — 87 %. Nadrenian amonu, stosowany do produkcji katalizatorów oraz renu metalicznego, importują głównie z Kazachstanu — 28 %, Estonii — 6 oraz Wielkiej Brytanii — 6 % [8]. Aktualnie światowy popyt na ren szacuje się na poziomie ok. 40 ton i jest on pokrywany w 80 % z produkcji pierwotnej. Różnica pochodzi z zawrotów — w szczególności resztek stopów molibdenowo-renowych i wolframowo-renowych. Wszystkie zużyte katalizatory platynowo-renowe poddawane są recyklingowi.

442

Po wykonaniu prób wstępnych zdecydowano, że najbardziej właściwym odczynnikiem strącającym ren z 60 % roztworu kwasu siarkowego jest tiosiarczan sodu Na2SO3 • 5H2O. Jak wiadomo, w silnie kwaśnym środowisku jon tiosiarczanowy rozkłada się na siarkowodór, siarkę elementarną i dwutlenek siarki, w wyniku czego jony metali obecne w kwasie płuczkowym wytrącane są z roztworu w postaci siarczków [11]. W pierwszym etapie badań laboratoryjnych stwierdzono, że temperatura prowadzenia tego procesu nie wpływa na jego wydajność, jednak postać osadu otrzymywanego w temperaturze podwyższonej —80 °C—była bardziej drobnokrystaliczna, w porównaniu z osadami otrzymywanymi w temperaturze pokojowej. W konsekwencji osad szybciej sedymentował i był łatwiej filtrowalny. W kolejnych testach zbadano wpływ dawki Na2SO3 • 5H2O na wydajność wytrącania renu i arsenu oraz skład koncentratu renowego. Uzyskane wyniki wykazały, że siarczek renu, trudniej rozpuszczalny w warunkach prowadzenia procesu, wytrąca się przed siarczkiem arsenu(III). Możliwe jest zatem dobranie takiej dawki odczynnika strącającego, która zapewni prawie całkowite (> 95 %) usunięcie renu z roztworu, przy wydajności wytrącania arsenu na poziomie zaledwie 5 %. Dawką tą jest 10 g Na2SO3 • 5H2O na l dm3 kwasu płuczkowego. W kolejnych eksperymentach określono warunki procesu roztwarzania tak uzyskanych koncentratów. Badania prowadzono roztwarzając materiał o składzie: Re — 3,62 %, As — 4,1 %, Cu — 0,60 %, Mo — 0,44 %, S — 55,4 %. Ługowanie prowadzono w warunkach utleniających. Jako utleniacz zastosowano nadtlenek wodoru H2O2, w postaci 30 % roztworu wodnego — perhydrolu, dodawany do zawiesiny koncentratu renowego w wodzie. Wykonane eksperymenty wykazały powyżej 90 %, efektywność przeprowadzania renu do roztworu, kiedy dawka perhydrolu przekracza dwukrotnie masę roztwarzanego koncentratu. W tych optymalnych warunkach końcowe stężenie renu w wyługowanym koncentracie wynosiło od 0,1 do 0,3 %, a jego masa stanowiła ok. 70 % masy koncentratu

J i

Wytrącanie koncentratu Re

Maksymalne stężenie renu w pierwszych partiach eluatu wyno3 siło nawet 25 g/dm . Otrzymane eluaty zagęszczano i krystalizowano otrzymując krystaliczny nadrenian amonu zawierający do 35 ppm potasu, 20 ppm molibdenu, 3 ppm miedzi, 10 ppm żelaza, 15 ppm niklu i 5 ppm ołowiu. Technologię, której schemat ilustruje rysunek 4, wdrożono do praktyki przemysłowej w Oddziale IMN w Legnicy. Wydajność instalacji osiągnęła maksymalną wartość produkcji 250 kg NH4ReO4 rocznie. Metody adsorpcyjne odzysku renu Alternatywną metodą odzysku renu z kwasu płuczkowego jest metoda adsorpcyjna, której zasadniczym elementem jest wydzielenie Re na węglu aktywnym [12]. W pierwszym etapie badań sprawdzono właściwości sorpcyjne kilkunastu gatunków węgli aktywnych, produkowanych w formie pyłistej i granulowanej. Testy prowadzonych w kolumnie o średnicy 1,5 cm, w której umieszczano sorbent o masie 3,0 g. Przez każdy z badanych sorbentów przepuszczano w temperaturze pokojowej 3 3 0,5 dm kwasu płuczkowego „II" zawierającego 0,1 g/dm renu. Na podstawie wyników doświadczeń do dalszych badań wybrano węgiel aktywny WG 12, produkcji polskiej firmy GRYFSKAND, granulowany, o uziamieniu 0,73-^2,0 mm, wytwarzany z niskopopiołowego węgla koksowego, charakteryzujący się liczbą metylenową 35 i powierzchnią właściwą 1100 m/g. W warunkach eksperymentu uzyskano dla tego węgla 89 % wydajność sorpcji renu. Wyniki badań, w których sorpcję prowadzono do pełnego prze-

Kwas płuczkowy

Sorpcja na węglu

Roztwór odpadowy

ElucjaNaOH Rys. 4. Schemat technologiczny metody strąceniowej otrzymywania nadrenianu amonowego l _ kwas płuczkowy, 2 — NaĄOj • 5H20, 3 — H2SO4, 4 — koncentrat Re, 5 — perhydrol, 6 — woda. 7 — roztwór, 8 — szlam, 9 — woda płucząca, 10 — NH4OH, 11 — roztwór odpadowy, 12 — 3 % NH4SCN, 13 — eluat, 14 — ług macierzysty, 75 NH4ReO4 Fig. 4. Technological flowsheet of the ammonium perrhenate winning by precipitation method l — washer acid, 2 — Na2S2O3 • 5H2O, 3 — H2SO4, 4 — Re concentrate, 5 — perhydrol, 6 — water, 7 — solution, 8 — slime, 9 — washing water, 10 — NH4OH; U — waste solution, 12 — 3% NH4SCN, 13 — eluat, 14 — mother liquor, 15 — NH4ReO4 kierowanego do ługowania. Roztwory otrzymane w wyniku ługowania i połączone z popłuczynami zawierały następujące zanieczyszczenia: As — 4,9 g/dm3, Cu — 0,76 g/dm3, Mo — 0,51 g/dm3, H2SO4 — 13,5 g/dm3. Roztwory te oczyszczano przez neutralizację amoniakiem do pH — 7, w temperaturze 60 °C. W wyniku tej operacji usuwano praktycznie całą miedź oraz ok. 35 % arsenu i molibdenu, wskutek adsorpcji tych metali na wodorotlenku miedziowym. Końcowe oczyszczanie roztworu zdecydowano prowadzić metodą wymiany jonowej. Zastosowano żywicę silnie zasadową w formie rodankowej. Okazało się, że żywica w formie rodankowej jest selektywna w stosunku do jonu nadrenowego. Obecne w roztworze inne aniony (AsO , MoO42-, SO4 2-) praktycznie nie były sorbowane. Stwierdzono bardzo wysoką pojemność jonitu sięgającą nawet 60 %, w przeliczeniu na masę suchą żywicy jonowymiennej. Elucję prowadzono 3 % roztworem NH4SCN.

Utlenienie H2O2

Sorpcja na żywicy

Elucja NH4SCN

Krystalizacja

Nadrenian amonu NH4ReO4 Rys. 5. Schemat technologii odzysku renu na węglu aktywnym Fig. 5. Technological flowsheet of rhenium recovery with the use of activated carbon

443

bicia kolumny, wskazały, że pojemność sorpcyjna złoża zależy istotnie od temperatury kwasu i wynosi l ,47 % dla temperatury 25 °C i 0,75 % dla temperatury 60 °C. Elucję renu postanowiono prowadzić roztworami alkaliów. Rezultaty badań wykazały, że proces ten przebiega najlepiej, gdy roztworem wymywającym ren ze złoża węgla aktywnego jest 3 % roztwór wodorotlenku sodu z dodatkiem l do 3 % perhydrolu. Uzyskane wyniki badań laboratoryjnych stanowiły podstawę do zaprojektowania i uruchomienia instalacji pilotowej do odzysku renu z kwasu płuczkowego tą metodą. Zasadniczą jej częścią jest układ 3 dwóch kolumn o pojemności roboczej 1,2 m każda, wypełnionych 500 kg węgla aktywnego WG12. Instalacja zasilana jest kwasem 3 płuczkowym „II" o średniej zawartości renu 0,085 g/dm i kwasu siarkowego 10,5 %. Proces sorpcji prowadzi się 10 do 12 dni. Po uzyskaniu całkowitego przebicia układu i odmyciu złoża od resztek kwasu, elucję wykonuje się 3 % roztworem NaOH z dodatkiem l % perhydrolu. W ten sposób w jednym cyklu pracy instalacji pilotowej 3 3 wytwarza się ok. l O m eluatu zawieraj ącego od l ,7 do 2,2 kg/m renu. Roztwór po elucji złoża węgla aktywnego kierowany jest do dalszego odzysku renu w postaci nadrenianu amonu, opisaną powyżej metodą wymiany jonowej na złożu silnie zasadowej żywicy, przeprowadzonej w formę rodankową. Pilotowa instalacja wymiany 3 jonowej składa się z 12 kolumn o objętości 35 dm każda. Pojedyncza kolumna mieści 17,5 kg żywicy. Eluat renowy poddawany jest odparowaniu i krystalizacji. Uzyskiwany w ten sposób NH4ReO4 zawiera następujące zanieczyszczenia: < 3 ppm Cu, 2 ppm Mg, 80 ppm K, < 5 ppm Ni, < 3 ppm Fe, < 3 ppm Mo, 8 ppm Na, 8 ppm Pb. Schemat blokowy odzysku renu na węglu aktywnym przedstawiono na rysunku 5. Do metod adsorpcyjnych należy także opracowana ostatnio przez Instytut Metali Nieżelaznych we współpracy z KGHM Metale S.A.

Kwas płuczkowy

nowa technologia odzysku renu z kwasu płuczkowego pieca zawiesinowego, której schemat przedstawiono na rysunku 6. Polega ona na zastąpieniu węgla aktywnego słabo zasadową żywicą anionowymienną i sorpcji renu z kwasu płuczkowego w kolumnach jonowymiennych. Elucję prowadzi się wodą amoniakalną uzyskując roztwór nadrenianu amonu w środowisku amoniakalnym. Zmniejszenie ilości operacji technologicznych, koniecznych do uzyskania nadrenianu amonu, wydatnie zmniejszyło jednostkowe koszty produkcji. Zastosowany, w nowej technologii, wysoce selektywny jonit pozwala na uzyskiwanie produktu o najwyższej czystości. Produkowany aktualnie w IMN Oddział Legnica nadrenian amonu spełnia następujące wymagania: — zawartość Re [%] — min. 69,2, — zawartości poszczególnych zanieczyszczeń [ppm]: Cu < 5, Fe < 5, Mg < 5, Mo < 5, Na < 5, Ni < 5, Pb < 5, K < 30, Ca < 20. Podsumowanie Analiza krajowej bazy surowcowej i metod odzysku renu a także rezultaty dotychczasowych badań laboratoryjnych i prób przemysłowych potwierdzają możliwość zastosowania nowej technologii odzysku renu na złożu jonowymiennym do odzysku renu ze wszystkich wymienionych, krajowych źródeł tego metalu. Potencjalne zasoby renu z tych źródeł szacowane są na 3 do 6 ton rocznie. Wdrożenie nowej technologii odzysku renu, umożliwiające uzyskanie nawet do 4 ton renu rocznie, stawiałoby Polskę w kręgu znaczących producentów światowych. Jednak przy planowaniu wielkości produkcji trzeba mieć na uwadze duże wahania cen, zarówno renu metalicznego, jak i jego związków (nadrenianu amonu). Wielkość produkcji i zdolność produkcyjna przyszłej instalacji musi być zatem dostosowana do zmiennego zapotrzebowania na oba produkty renowe. Należy zatem skupić uwagę na poszukiwaniu i analizie rynków zbytu, a także niezależnie od tego podjąć badania nad opracowaniem sposobów wytwarzania innych związków renu w celu poszerzenia oferty rynkowej. Literatura

Sorpcja na jonicie

Roztwór odpadowy

Elucja wodą amoniakalną

Krystalizacja

Nadrenian amonu Rys. 6. Schemat technologii odzysku renu na złożu jonowymiennym Fig. 6. Technological flowsheet of rhenium recovery with the use of ion-exchange bed

444

1. Krzysztofowicz K., Łobanowski J.: Metale i stopy wysokotopliwe, przegląd właściwości i zastosowania. Przegląd Mechaniczny 1994. t. 53. nr 21/94, s. 1*11. 2. Tylkina M. A., Panova N. N.: K 70-letiju otkrytija renija. Cvetnyje Metally 1995, nr 11, s. 48H-53. 3. Jeżowska-Trzebiatowska B.: Chemia Renu. Prace Wrocławskiego Towarzystwa Naukowego, Wrocław 1951. 4. Bielański A.: Podstawy chemii nieorganicznej. Wydaw. Naukowe PWN; Warszawa 1999. 5. BolewskiA., NeyR.. Smakowski T.: EDS. Bilans gospodarki surowcami mineralnymi Polski i świata 1996*2000. Polska Akademia Nauk, Kraków, Polska, 2002. 6. Lupton D. F., Fischer B.: Rhenium — ein Sondermetall fur extreme Anforderungen. Erzmetall, 1997, t. 50, nr 10, s. 640*648. 7. Roskill: The Economics of Rhenium; Wyd. luty 2004. 8. U.S. Geological Survey, Minerał Commodity Summatries, styczeń 2004. 9. Blossom J. W.: Rhenium statistics. 10. PiestrzyńskiA.: Ed. Monografia KGHM Polska Miedź S.A., CBPM Cuprum, Lubin, Polska, 1996. 11. Zakrzewski J., Wójtowicz J., Lach E., Chmielarz A., Benke G.: Metoda otrzymywania nadrenianu amonu z płuczkowego kwasu siarkowego powstającego podczas produkcji miedzi. Przemysł Chemiczny 1985, t. 64, nr 3, s. 143*146. 12. Raporty z wykonania zadań PC nr 6 TOS 2002 C/05925 (niepubl.).

Rudy Metale R 49 2004 nr 9 UKD 669.054.8:669.334.96

RYSZARD CHAMER JACEK ORSKI ZYGMUNT KUREK STANISŁAW BRATEK MIKOŁAJ ŚNIEŻEWSKI EWA SZYDŁOWSKA

TECHNOLOGIA WYTWARZANIA TLENKU MIEDZIOWEGO Z ODPADOWEJ ZGORZELINY MIEDZIANEJ Przedstawiono technologię produkcji tlenku miedzi(H). Szczególną uwagę zwrócono na aspekt jakościowy wyrobu związany Z realizowanym kierunkiem zastosowania.

TECHNOLOGY FOR COPPER(II) OXIDE FABRICATION FROM A WASTE COPPER SCALĘ Technology for copper(ll) oxide production has been presented. Particular attention has been paid to the product ąuality with an account ofits anticipated application. Wprowadzenie Oddział Instytutu Metali Nieżelaznych w Legnicy produkuje tlenek miedziowy CuO (BLACK COPPER OXIDE) od ponad 15 lat. W okresie ostatnich kilku lat wprowadzono wiele istotnych zmian w technologii, spowodowanych głównie koniecznością pełniejszego dostosowania wyrobu do wzrastających wymagań jakościowych i wynikających z tego tytułu ograniczeń w Unii Europejskiej dla stosowanych w przemysłach paszowym i nawozowym wszelkich dodatków, które w dalszych etapach przetwórstwa spożywczego przechodzą do żywności. Wymagania dotyczące zawartości metali ciężkich, jak ołów, kadm, rtęć, cynk, arsen, były spełnianie dzięki temu, że stosowana do produkcji tlenku miedziowego zgorzelina miedziana pochodzi bezpośrednio z bardzo czystej miedzi elektrolitycznej. Szczególnie istotnym, a jednocześnie trudnym do rozwiązania problemem, było dotrzymanie ostrej normy w zakresie zawartości dioksyn, których dopuszczalne stężenie określone zostało na bardzo niskim poziomie wynoszącym 0,5 ng/kg. W Oddziale Instytutu w Legnicy wspólnie ze specjalistami niemieckimi, przeprowadzono szczegółową analizę procesu technologicznego wytwarzania tlenku miedziowego. Obejmowała ona pomiary parametrów technologicznych na poszczególnych etapach, a także pełną analizę chemiczną wszystkich materiałów znajdujących się w obiegu, to jest surowca, produktów przejściowych, zawrotowych i produktu końcowego. W oparciu o uzyskane wyniki wprowadzono szereg innowacyjnych rozwiązań w zakresie parametrów prowadzenia procesu oraz konstrukcji urządzeń, umożliwiających otrzymywanie wyrobu charakteryzującego się stabilnym składem chemicznym, spełniającym wszystkie parametry jakościowe, w tym dotyczących zawartości dioksyn. Surowce Podstawowym surowcem do produkcji tlenku miedziowego CuO jest odpadowa zgorzelina miedziana będąca produktem ubocznym procesu otrzymywania walcówki metodą Contirod, zawierająca: 92-96 % Cu2O, 2-8 % CuO, 0,5-1 ,5 % Cu oraz 9-12 % emulsji olejowo-wodnej.

Surowcami dodatkowymi są odpadowe mułki miedziane pozyskiwane z fabryk przewodów nawojowych, a także ścinki, wióry, itp. Opis technologii Schemat technologii wytwarzaniatlenku miedziowego przedstawiono na rysunku l. Technologia ta składa się z następujących głównych procesów: — przygotowanie surowca, — prażenie utleniające, — mielenie i segregacja sitowa,

ZGORZELINA MIEDZIANA

UZDATNIANIE

ROZDZIELENIE OLEJU OD WODY

PRAŻENIE UTLENIAJĄCE

EMULSJA > 80% OLEJU

KONDYCJONOWAN1E

PRZESIEWANIE

TLENEK MIEDZIOWY >%%CuO KONFEKCJONOWANE

Rys. 1. Schemat technologiczny otrzymywania tlenku miedzi(H) w IMN O/Legnica Fig. l. Technological flowsheet of copper(II) oxide production at IMN's Division in Legnica

Doc. di' Ryszard Chamer, inż. Jacek Orski, mgr inż. Z\gmunf Kurek — Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach Oddział w Legnicy, mgr inż. Stanisław Bratek — Instytut Metali Nieżelaznych. Gliwice, inż. Mikołaj Snieżewski. mgr inż. Ewa Sz^dłowska — Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach Oddział w Legnicy.

445

— — — —

dotlenianie, kondycjonowanie, przesiewanie, konfekcjonowanie. Przygotowanie surowca polega na kilkakrotnym jego przemywaniu podgrzaną wodą zdemineralizowaną, a następnie odsączeniu. Operację tę wykonuje się w specjalnej instalacji składającej się z reaktora, zbiorników do segregacji emulsji ołowiowo-wodnej, zbiorników magazynowych, układu zasilania wodą. Pierwszy etap przerobu odbywa się w obrotowym piecu rurowym ogrzewanym palnikiem gazowym. Wsad podawany jest do pieca w sposób ciągły, współprądowo ze spalinami. Celem uzyskania atmosfery utleniającej, poza palnikiem doprowadzane jest dodatkowe powietrze. W trakcie przemieszczania się materiału następuje odparowanie wody i spalanie substancji organicznych pozostałych w niewielkich ilościach po wypłukaniu emulsji, a w końcowej strefie pieca, także utlenianie metalicznej miedzi i jej tlenku(I) do tlenku miedziowego(II). Gaz spalinowe kierowane są do układu odpylania składającego się z metalowej komory osadowej, baterii cyklonów i filtra tkaninowego. Komora osadowa służy jednocześnie do podgrzewania wody zdemineralizowanej, stosowanej w procesie uzdatniania surowca. Otrzymany produkt przejściowy, będący mieszaniną tlenków miedziowego CuO i miedziawego Cu2O, po ostudzeniu jest mielony w młynie kulowym pracującym w sposób ciągły z równoczesnym przesiewaniem. W trakcie mielenia następuje rozwinięcie i odsłonięcie powierzchni tlenków, a także usunięcie cząstek miedzi metalicznej o większych wymiarach, co posiada istotny wpływ na przebieg końcowej fazy procesu i jakość produktu. Frakcja podziarnowa kierowana jest do rurowych pieców obrotowych ogrzewanych przeponowo, w których zachodzi proces głębokiego dotleniania materiału w temperaturze 700^-750 °C tlenem z powietrza doprowadzanym do przestrzeni pieca współprądowo ze wsadem. Proces utleniania przebiega w zakresie ciśnień, nie przekraczających prężności rozkładowej CuO, tworzy się jednofazowy materiał zbudowany z tlenku miedziowego. Według analiz rentgenograficznych oraz badań nad podatnością magnetyczną [1], tlenki CuO i Cu2O nie wykazują dostrzegalnej rozpuszczalności wzajemnej, co ułatwia przeprowadzanie tlenku Cu2O, do wymaganego jego stężenia na poziomie poniżej 4 %. Następnym etapem w technologii produkcji tlenku miedziowego jest kondycjonowanie produktu pieców utleniających. Zasadniczym celem tej operacji jest zniszczenie dioksyn powstających w poprzednich fazach przerobu surowca. Według danych [2], dioksyny powstają w kontakcie związków chloroorganicznych i produktów niepełnego spalania paliwa. Do najbardziej znanych dioksyn należy 2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioksyna (TCDD) o budowie:

Proces usuwania powyższych związków polega na stworzeniu w odpowiednim przedziale czasowym, warunków temperaturowych i atmosfery beztlenowej, prowadzących do ich całkowitego rozpadu. Oznaczenie zawartości dioksyn jest bardzo drogie i wykonywane tylko w nielicznych specjalistycznych laboratoriach chemicznych z bardzo długim terminem realizacji. W związku z tym, efektywność procesu kondycjonowanie produktu posiada zasadnicze znaczenie ekonomiczne jak i marketingowe. Procesowi temu poddawany jest na bieżąco cały wyprodukowany tlenek miedziowy, co pozwala na skuteczne zabezpieczenie przed niekontrolowanym wzrostem zawartości dioksyn w sprzedawanym wyrobie. Efektywność zastosowanej metody potwierdzona została kontrolnymi badaniami wykonywanymi w niemieckim laboratorium LUFA Hameln. Produkt Skład chemiczny i właściwości fizyczne handlowego tlenku miedziowego przedstawiają się następująco: — Cu og. > 77 %, — CuO > 96%, — Cu 2 O<4%, — SiO,26%, — Cl 0,06 %, — Cd < 0,0001 %, — ZnO,07%, — Fe 0,1 %, — Pb 0,0075 %, — As < 0,001 %, — Skład granulometryczny: 0,0-^40 u.m max. 38 %, 4CM-100ummax. 52%, 100+120 urn max. 25 %, — Ciężar właściwy 6,20-K>,80 g/cm3, — Ciężar nasypowy 1,7-5-1,9 g/cm". Podsumowanie Oddział Instytutu w Legnicy jest jedynym w kraju producentem tlenku miedziowego przeznaczonego na potrzeby przemysłów paszowego oraz nawozów i niemal wyłącznie sprzedawany jest do państw zachodnich. W ostatnich latach ten kierunek sprzedaży charakteryzuje się dobrą stabilnością pozwalającą na zbyt całości produkcji. W celu rozszerzenia asortymentu produkcji, opartej na odpadowej zgorzelinie miedzianej i innych czystych odpadach miedzionośnych, wspólnie z Zakładem Hutnictwa IMN w Gliwicach, podjęte zostały przedsięwzięcia badawczo-rozwojowe w kierunku wytwarzania związków pochodnych, to jest tlenku miedziowego CuO technicznego dla przemysłu ceramicznego i szklarskiego, a także tlenku miedziawego Cu2O, który używany jest jako składnik farb antyporostowych stosowanych w przemyśle stoczniowym. Literatura 1. Produkcja tlenku miedziowego CuO dla przemysłu paszowego. Projekt celowy IMN Gliwice, 2000. 2. Holtzer M., Kargulewicz L: Dioksyny i możliwość ich powstawania. Wiadomości Hutnicze 1996, nr 8.

446

Rudy Metale R 49 2004 nr 9 UKD620,72:669.015.5:669-426:621.315.55

WYZNACZANIE NAPRĘŻEŃ

RZECZYWISTYCH

W PRÓBIE ROZCIĄGANIA CIENKICH DRUTÓW MIEDZIANYCH Zaproponowana metodyka obliczeń i opracowane zależności pozwoliły na wyznaczenie naprężeń rzeczywistych występujących w czasie rozciągania cienkich drutów miedzianych (obrobionych cieplnie oraz umocnionych). Wyniki badań wykazały, w jak dużym stopniu wielkość naprężeń rzeczywistych, określona dla zakresu odkształceń plastycznych, różni się od naprężeń umownych. Badania pozwoliły na analizę udziału odkształceń sprężystych w zakresie wydłużenia równomiernego cienkich drutów. Przeprowadzone obliczenia pozwoliły na ustalenie przebiegu krzywej umocnienia i dobranie funkcji naprężenia uplastyczniającego ciągnionych drutów miedzianych. Przedstawiona praca jest szczególnie interesująca dla technologów zajmujących się projektowaniem procesów obróbki plastycznej, gdyż zagadnienie poprawnego opisu plastyczności materiałów jest ściśle związane z doborem optymalnych parametrów technologicznych. Ustalenie poziomu naprężeń rzeczywistych jest równoznaczne z uzyskaniem informacji dotyczących zapasu plastyczności tworzyw, co jest istotne zarówno dla konstruktorów, jak i użytkowników materiałów ciągnionych, zwłaszcza takich, które narażone są na duże obciążenia.

METHOD OF TRUE STRESS DETERMINATION IN THE TENSILE TESTING OF THIN COPPER WIRES Suggested computation methodology and elaborated dependences, allowed to determine the true stress occurring during tension ofthin copperwires, both heat-treated and work-hardened. Examination results showedhow much the magnitude of true stress, determinedforplastic strain rangę, differsfrom the magnitude of the engineering stress. The tests thatwere carried out enabled to analyse the participation ofelastic strain in the rangę of uniform elongation ofthin wires. It has been stated that the magnitude ofelastic strain is only a smali part oftotal strain, both for loads corresponding to the proof strength and the tensile strength. Calculation of the true stress corresponding to the proof strength madę itpossible to determine theflow stress curves and select the appropriate flow stress eąuationfor the tested drawn wires. The presented paper is importantfor process engineers who deal with designing metal forming processes. Properly described plasticity of a material is closely connected with a selection of the best technological parameters. Determining the magnitude of true stress means obtaining informationabout limit of workability of materials. That is importantfor both designers and users of'drawn materials, especially materials under heavy loading. Wprowadzenie Numeryczne modelowanie oraz projektowanie procesów przeróbki plastycznej wymaga znajomości prawidłowego opisu funkcji naprężenia uplastyczniającego. Naprężenie uplastyczniające wraz z odkształceniem granicznym charakteryzuje podatność materiału do kształtowania plastycznego i stanowi charakterystykę technologicznej plastyczności tego materiału [1]. W procesach przeróbki plastycznej na zimno przebieg umocnięnią odkształceniowego przedstawia się za pomocą funkcji typu ap = /(e) [2]. Funkcje te w prawidłowy sposób opisują procesy, których przebieg odkształcenia w całej objętości kształtowanego materiału jest zbliżony do proporcjonalnego i monotonicznego. Do takich procesów zaliczyć należy ciągnienie prętów i drutów. Kryteria doboru, klasyfikację oraz zestawienia najczęściej stosowanych funkcji naprężenia uplastyczniającego znaleźć można w pracy [3]. W badaniach cienkich drutów ustalenie wielkości naprężenia, niezbędnego do uplastycznienia materiału, realizowane jest w statycznej próbie jednoosiowego rozciągania. Naprężenie uplastyczniające <sp materiałów ciągnionych wyznaczane jest na podstawie wykresu rozciągania w układzie o-e, gdzie o jest naprężeniem rzeczywistym, a 8 odkształceniem wyrażonym w mierze logarytmicznej. Krzywe zmiany naprężenia uplastyczniającego w funkcji odkształcenia pozwalaj ą na przewidywanie zachowania się materiału w czasię procesu ciągnienia. Dlatego też dla prawidłowego ustalenia wiel-

kości naprężenia uplastyczniającego istotnym zagadnieniem staje się precyzyjne wyznaczenie naprężeń rzeczywistych, jakim podlegają próbki drutu w trakcie realizacji próby jednoosiowego rozciągania, W pracy [4] podkreślono, że problem rozszerzenia zakresu interpretacji wyników próby rozciągania na obszar wyznaczania rzeczywistych wartości naprężenia uplastyczniającego jako funkcji rzeczywistego odkształcenia jest nadal otwarty, Przedstawione wyniki badań pokazują, w jakim stopniu wielkość naprężeń rzeczywistych, określona dla zakresu odkształceń plastycznych, różni się od naprężeń umownych wyznaczonych w próbie rozciągania. W pracy analizowano udział odkształceń sprężystych w odkształceniu całkowitym cienkich drutów oraz wynikające z tego skutki dla poziomu naprężeń rzeczywistych. Przeprowadzone obliczenia pozwoliły na wyznaczenie przebiegu krzywej umocnienia ciągnionych drutów miedzianych wraz z opisem funkcji naprężenia uplastyczniającego. Metodyka badań kule przedstawiono podstawowe zależności pozwalające w arty nadokonanieobliczeń wielkości,któresąkoniecznedo wyznaczania naprężeń rzeczywistych. Do wyznaczenia naprężeń rzeczywistych niezbędne jest obliczenie rzeczywistego pola przekroju próbki S obciążonej siłą F. Obliczenie rzeczywistego pola przekroju próbki wymaga wyznacze-

Prof. dr hab. inż. Franciszek Grosman. mgr inż. Joanna Przondziono — Politechnika Śląska, Katedra Modelowania Procesów i Inżynierii Medycznej. Katowice.

447

nią rzeczywistej średnicy próbki d, która ulega zmianie ze względu na występujące wydłużenie sprężyste i plastyczne, które są odpowiednio przenoszone na składowe odkształcenia poprzeczne. Średnicę tę można obliczyć z zależności

d=

v-F

= S0

E-S E-S0

(D

gdzie d0 — początkowa średnica próbki, Ads — zmiana średnicy próbki w wyniku odkształcenia sprężystego, Mp — zmiana średnicy próbki w wyniku odkształcenia plastycznego. W zakresie odpowiadającym udziałowi odkształceń sprężystych w całkowitym odkształceniu próbki, składowe odkształcenie poprzeczne Ads można obliczyć ze wzoru M = -V •

F-d.

(2)

E-S, o

Odkształcenie sprężyste można z kolei wyznaczyć ze wzoru £; =

F E-S,'o

Końcowa postać wzoru na naprężenie rzeczywiste w próbce rozciąganej siłą wykonanej z materiału o module Younga E i współczynniku Poissona v jest następująca

F -

I

/o+A/

J /o (3)

Zmianę średnicy wynikającą z odkształceń plastycznych można obliczyć z zależności

1

v-F F

E-S0

(8)

E-Sn

Dla obciążenia odpowiadającego umownej granicy plastyczności wartość naprężeń rzeczywistych można obliczyć ze wzoru (8)

(9)

.«.

In

1

i

-1

e

(4)

Jeżeli uwzględnimy zależność elra = x, to wzór (4) przyjmie postać

Dla obciążenia odpowiadającego wytrzymałości na rozciąganie wartość naprężenia rzeczywistego można z kolei obliczyć z zależności (8)

(10)

^ E

£

Wyniki badań (5)

o+A/

Wyznaczenie naprężenia rzeczywistego w statycznej próbie rozciągania drutów

E-S0 Uwzględniając całkowitą zmianę średnicy będącą sumarycznym efektem udziału odkształcenia sprężystego £ds i plastycznego £dp, powierzchnię przekroju próbki obciążonej siłą F, wykonanej z materiału o module Younga E, współczynniku Poissona v i początkowej powierzchni przekroju próbki S0 oblicza się ze wzoru

dn-

l/o+A/

E-Sn

/Q

F

•-l

(6)

E •

Po odpowiednich przekształceniach wzór ten przyjmuje postać

v -F

TY0

448

-l

/o+A/

E-S0

(7)

Do badań wybrano umocnione i wyżarzone cienkie druty wykonane z miedzi MIĘ. Druty średnicy w zakresie 0,5-^0,2 mm otrzymano po ciągnieniu z odpowiednich średnic wyjściowych z całkowitym względnym ubytkiem przekroju -75 %. Część drutów obrobiono cieplnie. Obróbkę cieplną drutów realizowano w Instytucie Metali Nieżelaznych w piecach kołpakowych w atmosferze ochronnej składającej się z mieszaniny 5 % H2 i 95 i N2. Temperatura obróbki cieplnej wynosiła 350 °C, a czas wygrzewania 1,5 h. Statyczną próbę rozciągania realizowano na maszynie wytrzymałościowej INSTRON 4483 stosując głowicę pomiarową 20 kN. Badania przeprowadzono w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu. Po przeprowadzeniu próby rozciągania obliczono przekrój rzeczywisty próbek, a następnie wyznaczono wielkość naprężeń rzeczywistych. W tablicy l podano wielkość naprężeń umownych oraz odpowiadających im naprężeń rzeczywistych wyznaczonych w zakresie odkształceń trwałych (od umownej granicy plastyczności aż do wytrzymałości na rozciąganie, czyli w zakresie wydłużenia równomiernego). Na rysunku l przedstawiono przykładowe zależności obrazujące zmianę naprężeń umownych ou oraz naprężeń rzeczywistych orz w funkcji odkształcenia e. Tablica 2 ilustruje wielkość odkształceń sprężystych ek dla obciążeń odpowiadających granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie w zakresie wydłużenia równomiernego rozciąganych drutów miedzianych obrobionych cieplnie.

Tablica l Naprężenia umowne oraz rzeczywiste drutów miedzianych wyznaczone z próby rozciągania Table l Apparent and actual stresses in the copper wires determined from tensile test Śre- Wydłu- Przekrój Przekrój dnica żenie począt- rzeczydrutu równokowy wisty drutu mierne drutu dla#02 \ S 4,

R

0,2

CT

rzO,2

0

mm A=A1/10

mm

MPa

mm

MPa

Przekrój rzeczywisty drutu dlafi,„

«*

a

nR

mm2

MPa MPa

0,1576 0,0979

252 313,5 261 337,8 273 342,9 290 354,0

Druty obrobione cieplnie

0,5 0,4 0,3 0,2

0,244 0,294 0,256 0,221

0,1964 0,1257 0,0707 0,0314

0,1957 136,8 0,1253 141,0 0,0705 144,4 0,0311 146,6

137,2 141,4 144,8 147,0

0,0564 0,0258

Druty umocnione

0,5 0,4 0,3 0,2

0,016 0,013 0,011 0,008

0,1964 0,1257 0,0707 0,0314

350 380 418 427

0,1956 0,1253 0,0704 0,0313

351,4 0,1938 381,5 0,1241 419,8 0,0700 428,8 0,0312

391 415 441 444

396,2 420,0 448,1 447,1

Tablica 3 Naprężenia umowne oraz rzeczywiste ciągnionych drutów miedzianych wyznaczone z próby rozciągania Table 3 Apparent and actual stresses in the drawn copper wires determined from tensile test Średnica drutu

350 300

sc

A = A///„

er

ec+ er

200 1SO " 100 50 0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

Całkowite wydłużenie rzeczywiste s, Rys. l. Zmiana naprężenia umownego au i rzeczywistego arz w funkcji odkształcenia (drut obrobiony cieplnie o średnicy 0,5 mm) Fig. l. The changes of apparent stress <5U and actual stress Grz as a function of strain (heat-treated wire, 0.5 mm in diameter)

Tablica 2 Wielkość odkształceń sprężystych efe w zakresie wydłużenia równomiernego Ar dla drutów miedzianych obrobionych cieplnie Table 2 Elastic strain efe within a rangę of uniform elogation Ar for the heat-treated copper wires Średnica drutu, d0 mm

C

S.ls dla obciążeń odpowiadających/? 0 2

e,s dla obciążeń odpowiadających^

0,5 0,4 0,3 0,2

0,218 0,258 0,228 0,199

0,00104 0,00107 0,00109 0,00114

0,00191 0,00198 0,00207 0,00220

£r jest odkształceniem logarytmicznym odpowiadającym odkształceniu

0,994 0,877 0,835 0,794 0,733 0,694 0,645 0,598 0,544 0,495 0,45 0,402 0,344 0,275

0 0,2505 0,3486 0,4493 0,6174 0,7185 0,865 1,0163 1,2056 1,3943 1,585 1,8106 2,1222 2,5699

0,172 0,021 0,013 0,013 0,011 0,012 0,012 0,012 0,009 0,01 0,012 0,009 0,01 0,012

0,158 0,021 0,013 0,013

0,011 0,012 0,011 0,012 0,009 0,01 0,012 0,009 0,01 0,012

0,2

°
MPa

MPa

R

R

m

cr „

m

MPa

MPa

0,158 204,9 205,5 263 0,2715 307,8 308,1 337 0,3616 334,5 335,8 360 0,4623 346 347,3 356,9

308,2

mm

250-1

O

Wyznaczenie krzywej umocnienia Badaniom poddano druty miedziane ciągnione ze średnicy 0,994 mm na 0,275 mm. Po wykonaniu statycznej próby rozciągania wyznaczono naprężenia umowne i rzeczywiste (zgodnie z opisaną procedurą). W tablicy 3 przedstawiono wielkość naprężeń umownych oraz odpowiadających im naprężeń rzeczywistych wyznaczonych w zakresie odkształceń trwałych. Rysunek 2 ilustruje zależność zmiany naprężenia rzeczywistego odpowiadającego granicy plastyczności oraz wytrzymałości na rozciąganie w funkcji odkształcenia drutów miedzianych. Wyznaczone wielkości naprężeń rzeczywistych odpowiadających granicy plastyczności posłużyły do wykreślenia krzywej umocnienia badanych materiałów oraz ustalenia matematycznej postaci funkcji naprężenia uplastyczniającego. Krzywą aproksymowano funkcją typu <5p = op0 + Ce", która uwzględnia wielkość naprężenia dla stanu początkowego (o 0 obrobionych cieplnie drutów średnicy wyjściowej). Matematyczna postać funkcji naprężenia uplastyczniającego jest następująca

0,6284 0,7305 0,876 1,0283 1,2146 1,4043 1,597 1,8196 2,1322 2,5819

371,9 369,3 387,9 398,6 420,1 414,8 424,0 441,9 423,6 463,3

370,4 367,8 386,3 397,8 418,3 413,1 422,1 440 421,8 461,2

384,4 384,8 396,2 415 425,2 427 449,8 444,3 439,2 479,2

343,8

364,4 361,3

388,3 389,1 400,6 419,6 428,6 430,9 454,8 447,9 443,2 484,4

ec oznacza odkształcenie zachodzące w procesie ciągnienia

g 600

a soo

D

|

400

^ 300 l 200

Et

100

O

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Wskaźnik wydłużenia rzeczywistego ^ Rys. 2. Zależność zmiany naprężenia rzeczywistego odpowiadającego granicy plastyczności orz0 2 oraz wytrzymałości na rozciąganie <3rzR w funkcji odkształcenia drutów Fig. 2. Dependence of the actual stress corresponding to yield point 0r_Q 2 and of tensile strength arzR on the strain of wires

449

600 " 500 -l

D

.1; 400 300-

•E. 200 100 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Wskaźnik wydłużenia rzeczywistego e, Rys. 3. Krzywa umocnienia drutów z miedzi MIĘ Fig. 3. Work-hardening curve for the MIĘ copper wires 0 29

c;, = 205,5+194,6e '

Na rysunku 3 przedstawiono krzywą umocnienia badanych drutów wykonanych z miedzi MIĘ. Podsumowanie Opracowane zależności pozwoliły na wyznaczenie naprężeń rzeczywistych występujących w czasie rozciągania cienkich drutów miedzianych. Na podstawie dokonanych obliczeń stwierdzono, że ze względu na ciągłą zmianę przekroju rozciąganych próbek poziom naprężenia umownego i rzeczywistego dla obciążeń odpowiadających wytrzymałości na rozciąganie drutów obrobionych cieplnie różni się bardzo istotnie. Wytrzymałość na rozciąganie drutu o średnicy 0,5 mm wynosi 252 MPa, a naprężenie rzeczywiste wyliczone dla tego samego obciążenia jest równe 313,5 MPa. Różnice w poziomie obu naprężeń (umownego i rzeczywistego) są ściśle związane z wielkością wydłużenia równomiernego, które dla drutu o średnicy 0,5 mm wynosi Ar = 24,4 %. Wyniki badań otrzymane dla drutów ciągnionych z sumarycznym względnym ubytkiem przekroju równym -75 %, dla których wydłużenie równomierne wynosi od Ar = 0,8*1,6 %, pokazują, że wytrzymałość na rozciąganie drutów miedzianych jest niższa od odpowiadającego jej naprężenia rzeczywistego o kilka MPa. Przykładowo, wytrzymałość na rozciąganie umocnionego drutu miedzianego o średnicy 0,5 mm wynosi 391 MPa, a odpowiadające jej naprężenie rzeczywiste 396,2 MPa. Badania drutu obrobionego cieplnie wykazały bardzo niewielkie różnice poziomu naprężenia umownego i rzeczywistego w przypadku obciążenia odpowiadającego granicy plastyczności. Umowna granica plastyczności drutu miedzianego o średnicy 0,5 mm wynosi 136,8 MPa, a odpowiadające jej naprężenie rzeczy wiste 137,2 MPa. W przypadku drutów umocnionych różnice te są nieco większe, gdyż dla poszczególnych średnic wynoszą ok. 1,4*1,8 MPa. Zrealizowane badania pozwoliły na obliczenie, jak duży jest udział odkształceń sprężystych w zakresie wydłużenia równomiernego. Stwierdzono, że odkształcenia sprężyste stanowią bardzo niewielką część odkształcenia całkowitego i to zarówno dla obciążeń odpowiadających granicy plastyczności, jak i wytrzymałości na rozciąganie. Przykładowo, e[s drutu miedzianego średnicy 0,5 mm dla obciążenia odpowiadającego granicy plastyczności wynosi 0,00104, a £ls dla obciążenia odpowiadającego wytrzymałości na rozciąganie wynosi 0,00191 (odkształcenie całkowite w zakresie wydłużenia równomiernego wyrażone w mierze logarytmicznej jest równe 0,218). Udział odkształceń sprężystych w odkształceniu całkowitym rośnie proporcjonalnie do wzrostu naprężenia. Niewielki udział

450

odkształceń sprężystych powoduje, że dla większych odkształceń plastycznych można pominąć ich udział przy wyznaczaniu naprężenia uplastyczniającego, co jest zgodne z ogólnie przyjętym postępowaniem. Podane zależności pozwoliły także na obliczenia naprężenia rzeczywistego odpowiadającego umownej granicy plastyczności oraz wytrzymałości na rozciąganie drutów po procesie ciągnienia. Wielkość naprężeń rzeczywistych odpowiadających granicy plastyczności drutów miedzianych różni się od wyznaczonych naprężeń umownych o 0,6 MPa (drut wyjściowy po obróbce cieplnej o średnicy 0,994 mm) do 2,1 MPa (drut średnicy 0,275 mm). Różnice te w przypadku wszystkich średnic drutów wynoszą od 0,3-5-2,1 MPa. Analogiczne obliczenia wykonane dla naprężenia rzeczywistego odpowiadającego wytrzymałości na rozciąganie drutów miedzianych wykazały, że dla drutu o średnicy wyjściowej jest ono wyższe od naprężenia umownego o 45,2 MPa. Naprężenie rzeczywiste odpowiadające wytrzymałości na rozciąganie pozostałych drutów miedzianych jest wyższe od naprężenia umownego o ok. ~3,6-M5,8 MPa. Różnice w poziomie naprężeń umownych i rzeczywistych istotnie zależą od odkształcenia zachodzącego w zakresie wydłużenia równomiernego. Duże wydłużenie równomierne, obserwowane w przypadku drutu o średnicy wyjściowej (Ar = 17,2 %), powoduje znaczące różnice w wielkości naprężenia umownego i rzeczywistego odpowiadającego wytrzymałości na rozciąganie. Wówczas, gdy Ar wynosi od -1*2 %, różnice te są rzędu kilku MPa. Przeprowadzone obliczenia naprężeń rzeczywistych odpowiadających umownej granicy plastyczności pozwoliły na ustalenie przebiegu krzywych umocnienia i dobranie funkcji naprężenia uplastyczniającego ciągnionych drutów miedzianych. Przedstawiona problematyka jest istotna dla technologów zajmujących się projektowaniem procesów ciągnienia, gdyż zagadnienie poprawnego opisu plastyczności materiałów jest ściśle związane z doborem optymalnych parametrów procesu technologicznego wytwarzania drutów. Ustalenie poziomu naprężeń rzeczywistych jest równoznaczne z uzyskaniem informacji dotyczących zapasu plastyczności drutów, co jest szczególnie istotne dla użytkowników materiałów ciągnionych, a zwłaszcza takich, które narażone są na duże obciążenia. Poruszane zagadnienia, dotyczące dokładnego wyznaczenia naprężeń rzeczywistych w zakresie odkształceń trwałych, są niezbędne dla wyznaczenia funkcji naprężenia uplastyczniającego, a tym samym do poprawnej realizacji symulacji komputerowej procesów obróbki plastycznej. Opisana metodyka badawcza powinna więc zainteresować technologów i producentów wyrobów kształtowanych na zimno, wówczas, gdy przebieg procesu jest jedno- lub wielostopniowy, a przebieg lokalnych stanów odkształceń zaliczyć można do proporcjonalnych i monotonicznych. Literatura 1. Grosman F. .-Zastosowanie charakterystyk technologicznej plastyczności materiałów do symulacji procesów przeróbki plastycznej. Materiały Konferencji „Forming 2003". Podlesice k. Kroczyć, wrzesień 2003, s. 39*44. 2. Grosman F., Rafalski Z., Łukowski J,: Umocnienie odkształceniowe metali. Hutnik 1977, nr 12, s. 560*565. 3. Grosman F.: Problemy doboru funkcji naprężenia uplastyczniającego do programów komputerowej symulacji procesów przeróbki plastycznej. Materiały Konferencji „Plastyczność materiałów". Ustroń, wrzesień 1996, 4. Pidvysotskyy V., Bator A., Gawąd J., Pietrzyk M.: Wpływ kształtu próbek stosowanych w próbie rozciągania na charakter krzywej umocnienia. Materiały Konferencji „Forming 2003". Podlesice k. Kroczyć, wrzesień 2003, s. 121*126.

RYSZARD KLUCZOWSKI ROMANA ŚLIWA ZBIGNIEW PĘDZICH

Rudy Metale R 49 2004 nr 9 UKD 620.1727.173:669.018.9

WPŁYW CECH METALICZNYCH WTRĄCEŃ W NANOKOMPOZYTACH NA OSNOWIE TZP NA ICH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE Przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych kompozytów wytworzonych na osnowie TZP z dodatkami fazy metalicznej o objętościach 215 % wolframu, niklu i molibdenu. Wtrącenia byty wprowadzane w postaci metalicznej i w postaci tlenku metalu, który następnie poddawano redukcji wodorem. Wykazano, że niewielkie wtrącenia wolframu i molibdenu poprawiają odporność na kruche pękanie w stosunku do odporności osnowy od 50 do 96 %, przy nie obniżonych pozostałych właściwościach mechanicznych: twardości i wytrzymałości na zginanie.

AŃ EFFECT OF METALLIC INCLUSIONS IN THE tzp-BASED NANO-COMPOSITES ON THEIR MECHANICAL PROPERTIES Results ofthe investigation of mechanical properties ofthe TZP based composites (tetragonal zirconia polycrystals) with an addition of 2 and 5 vol.% of tungsten, nickel and molybdenum have been presented. The additions were introduced in a metallic form or as a metal oxide, which was next reduced to metallic phase with hydrogen. It has been shown that smali inclusions of tungsten and molybdenum improvefracture toughness ofthe composite by 50+96 %, compared to that of a matm, whereas other mechanical properties, i.e. hardness andbending strength, are notworsened. Wprowadzenie Tworzywa ceramiczne mimo bardzo dobrych właściwości mechanicznych (duża wytrzymałość na ściskanie oraz twardość i odporność na ścieranie znacznie większe niż w materiałach metalicznych) wykazują małe odkształcenie prowadzące do zniszczenia, stąd niewielka ilość energii potrzebna jest do katastroficznego rozprzestrzeniania pęknięć. Związane jest to z tym, że wytrzymałość rzeczywista jest znacznie mniejsza od teoretycznej (fJrzecz = 0,01 - 0,00łoteoret) [l-s-4]. Zjawisko to wyjaśnił Griffith przedstawiając teorię zjawiska pękania kruchego przy naprężeniach niższych od wytrzymałości teoretycznej. Energia sprężysta nagromadzona w materiale wokół szczeliny płaskiej w czasie rozciągania przemienia się w energię powierzchniową powstających w trakcie propagacji pękania na nowych powierzchniach. Koncentracja naprężeń wokół szczeliny powoduje, że przy pewnym naprężeniu zewnętrznym oc, maksymalne naprężenie na końcu szczeliny osiąga wartość zbliżoną do wytrzymałości teoretycznej, co powoduje zapoczątkowanie pękania. Obecność w materiale mikropęknięć powoduje obniżenie odporności na kruche pękanie. Jednym ze sposobów wzmocnienia jest wprowadzenie odizolowanych wtrąceń metalicznych, które ograniczają propagację mikropęknięć. W tym przypadku wzmocnienie to może się odbywać poprzez kilka mechanizmów: — odchylenie biegu pęknięcia na ziarnach wtrącenia [3], — hamowanie rozrostu ziaren, co zapewnia homogeniczną mikrostrukturę [5], — mostkowanie spękań na plastycznych cząstkach metali [6], — efekt różnicy współczynników rozszerzalności cieplnej powodujący powstawanie naprężeń ściskających w osnowie [7]. Nowym rodzajem materiałów, w których stosuje się wtrącenia metaliczne, są pewne rodzaje nanokompozytó w. Po raz pierwszy ten rodzaj kompozytu wytworzył Koichi Niihara w 1986 r. [8]. Od tamtej pory powstało wiele prac dotyczących tego rodzaju materiałów [5, 8-^13]. Jednym z materiałów stosowanych na osnowy w nanokompozytach były TZP (tetragonal zirconia polycrystal) stabilizowane tlenkiem itru lub tlenkiem ceru [9*13]. Celem poszukiwania materiałów kompozytowych o wspomnianych cechach było poprawienie wytrzymałości i odporności na kruche pękanie. W niniejszej

pracy jako materiał osnowy dla wtrąceń metalicznych zastosowano Y-TZP. Jak wiadomo, w samym TZP występuje mechanizm pochłaniającej energię przemiany fazowej. Zjawisko to nie jest właściwie jednym mechanizmem wzmacniania, ale raczej współdziałaniem kilku mechanizmów nierozerwalnie związanych z tworzywami na bazie ZrO2. Odmiany o większej symetrii przyczyniają się do podniesienia odporności na kruche pękanie ceramiki na bazie ZrO2. Przyczyna tego zjawiska leży w przemianie martenzytycznej tetragonalnej odmiany ZrO2 w jednoskośną. W pracy [13] przedstawiono sposób wytworzenia nanokompozytu na bazie Y-TZP z udziałem molibdenu. Objętość molibdenu wynosiła 10, 20, 30, 40 i 50 % udziału objętościowego w TZP. Zastosowane w kompozycie mieszaniny proszków prasowano na gorąco pod ciśnieniem 30 MPa przez l godz. w próżni w temperaturach 1400, 1500 i 1600 °C. W temperaturze 1500 °C uzyskano materiał o dużej wytrzymałości na zginanie 1700 MPa i odporności na kruche pękanie prawie trzykrotnie większej od czystego TZP. Poza tym, wraz ze wzrostem udziału objętościowego Mo powyżej 20 % (temperatury spiekania 1500 i 1600 °C), następował szybki wzrost KIc przy stałym poziomie wytrzymałości na zginanie. Celu tego nie udaje się osiągnąć np. w przypadku wprowadzenia A12O3, gdzie, co prawda, bardzo wzrasta wytrzymałość, ale drastycznie spada odporność na kruche pękanie [11, 12], W niniejszej pracy przebadano i przeanalizowano wpływ niewielkich wtrąceń metalicznych, w tym również molibdenu, wprowadzanych dwoma sposobami, na właściwości mechanicznych kompozytów w stosunku do materiału osnowy. Bazowano na wynikach badań mikrostruktury kompozytów wytworzonych różnymi metodami [9]. Badania eksperymentalne Bezpośrednim celem badań jest ocena wpływu odizolowanych dodatków metalicznych (molibdenu, wolframu i niklu) przy zastosowaniu różnych metod wprowadzania tych wtrąceń do osnowy [9] na właściwości mechaniczne ceramiki TZP. Jako materiał osnowy zastosowano proszek roztworu stałego o składzie 3 % molowych Y2O3—97 % molowych ZrO2 (TZP — 3Y, produkcji Tosoh, Japonia).

Mgr inż. Ryszard Kluczowski, dr hab. inż. Romana Śliwa. prof. niw. — Politechnika Rzeszowska. Rzeszów, dr inż. Zbigniew Pędzich — Akademia Górniczo-Hutnicza. Kraków.

451

Ze względu na cel pracy zdecydowano się na zastosowanie niewielkich dodatków objętościowych wtrąceń (2 i 5 % udziału objętościowego dodatku). Sporządzono proszki kompozytowe w układach: TZP/Ni, TZP/W i TZP/Mo zawierające 2 i 5 % udziału objętościowego metalu w TZP. Stosowano proszki metaliczne produkcji Riedel-de-Haen (Niemcy). Zastosowano dwie metody wprowadzania wtrąceń do osnowy [9]. Pierwszą metodą wprowadzania wtrąceń było mieszanie w młynie mieszadłowym mieszaniny o odpowiednich proporcjach proszku osnowy i proszku wtrąceń. Drugą metodą wprowadzania fazy metalicznej było mieszanie proszku osnowy z proszkiem odpowiedniego tlenku, a następnie poddawanie takiej mieszaniny redukcji wodorem. Metodę tę zastosowano wykorzystując tlenki niklu (NiO), wolframu (WO3) i molibdenu (MoO3).W metodzie tej wykorzystano obliczenia termodynamiczne przedstawione w pracy [14]. Przygotowane proszki spiekano pod ciśnieniem w prasie do prasowania na gorąco firmy Thermal Technology typ HP 2000 w temperaturze 1500 i 1600 °C przez 40 min pod ciśnieniem 25 MPa. Prędkości nagrzewania wynosiły ok. 8 °C/min, a prędkości chłodzenia 20 °C/min. Proszki wykorzystywane w pracy były spiekane w matrycy grafitowej o średnicy 5 cm. Otrzymane próbki poddano następującym badaniom: — Badanie właściwości mechanicznych — wytrzymałości na zginanie, odporności na kruche pękanie i twardości. Statyczną próbę wytrzymałości na zginanie przeprowadzono metodą trójpunktową w uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej firmy Zwick model 1435. Zastosowano statyczny pomiar twardości sposobem Yickersa. Podstawą metody wyznaczania^T/c materiałów ceramicznych była obserwacja Palmqvista [4], mówiąca 0 tym, że długość spękań wychodzących z naroży wgłębień Yickersa ma związek z odpornością badanego materiału na kruche pękanie. — Oznaczenie gęstości pozornej otrzymanych spieków określono wykorzystując metodę ważenia hydrostatycznego. Gęstość względną obliczono jako stosunek gęstości pozornej do teoretycznej, obliczonej jako średnia ważona gęstości osnowy i wtrąceń. — Badanie podatności na ścieranie luźnym ścierniwem, ze względu na ewentualne zastosowanie tych tworzyw jako elementów konstrukcyjnych odpornych na zużycie. Badania wykonano z wykorzystaniem urządzenia T-07 produkcji Instytutu Technologii 1 Eksploatacji w Radomiu. Stosowano test oparty na standardzie ASTM, tzw. Dry Sand Test. Procedura porównawcza, pozwalająca zastosować test dla materiałów ceramicznych, została opracowana w Katedrze Ceramiki Specjalnej AGH. Jako ścierniwa użyto proszku węglika krzemu SiC 60. Proszek ten był wprowadzany pomiędzy polerowaną powierzchnię próbki a koło o średnicy 50 mm i szerokości 15 mm, obracające się z prędkością l obr./s. Siła dociskająca koło do próbki wynosiła 44 N. Test oparto na cyklach wynoszących 2000. Analiza wyników W tablicy l zebrano wyniki oznaczeń właściwości mechanicznych kompozytów zawierających 2 i 5 % objętościowych wtrąceń porównane z właściwościami dla „czystej" osnowy TZP prasowanej na gorąco w tych samych warunkach co kompozyty, jak i spiekanej swobodnie w atmosferze powietrza. Jak widać, prasowanie na gorąco modyfikuje właściwości osnowy w stosunku do spiekania swobodnego. Jest to uwzględnione przy porównaniu właściwości osnowy i kompozytów. Z prezentowanych danych wynika, że w większości z badanych układów udaje się uzyskać spieki o gęstości względnej przekraczającej 99 %. Jedynie materiały zawierające wtrącenia niklu zagęszczały się w mniejszym stopniu (ok. 96 %). Wyraźnie widoczny jest wpływ ilości wtrąceń, jeżeli jest ich więcej, zagęszczenie jest gorsze. Istotna jest również metoda wprowadzania wtrąceń. Proszki z wtrąceniami wprowadzanymi w postaci metalicznej zagęszczają się go-

452

rzej niż proszki z wtrąceniami wprowadzanymi w postaci tlenku metalu, co jest szczególnie widoczne w tworzywie zawierającym 5 % Ni. Wprowadzenie metalu poprzez mieszanie daje nie tylko najgorzej zagęszczony materiał, ale także bardzo zaglomerowaną mikrostrukturę — znajduje to swoje odbicie we właściwościach mechanicznych tego tworzywa, są one zdecydowanie najgorsze w badanej grupie materiałów. Tablica l Zagęszczenie i właściwości mechaniczne kompozytów z wtrąceniami metalicznymi Table l Degree of consolidation and mechanical properties of the composites with metallic inclusions

Materiał

TZPss TZPHP 2Ni 5Ni 2Ni-H 5Ni-H 2W 5W 2W-16 5W-16 2W-H 5W-H 2Mo 5Mo 2Mo-16 5Mo-16 2Mo-H 5Mo-H

Gęstość względ.,

4,

Moduł Younga E

Wytrzymałość na zginamie

%

GPa

MPa

99,5 99,7 97,1 95,5 98,5 96,4 99,7 99,2 99,8 99,3 99,5 99,5 99,4 99,6 99,4 99,0 99,9 99,9

Odporność na kruche pękanie,

CT

Kle

221 ±2 960 ±140 20914 11301120 225 ±31 450 120 195 +20 450 130 206 ±4 10601160 203 ±3 870 ±30 209 ±4 12201110 206+4 6801150 210 ±3 990 ±120 204 ±4 1040+110 198 ±3 710+150 20814 1070 ±40 216+4 930 ±200 21614 10001130 199116 870 170 210+4 9501100 20515 10301130 21115 7221180

Twardość Yickersa HV

MPam

GPa

5,0 10,5 4,6 10,5 5,3 10,8 5,5 ±0,6 5,7 ±1,8 5,8 ±1,0 9,8 ±1,3 8,5 ±1,2 7,1 ±0,8 7,3 ±1,3 8,9 ±0,9 7,9 ±0,8 6,7 ±0,8 6,3 10,6 6,5 10,9 6,8 10,7 7,2 +0,9 6,9 ±0,8

14,4 ±0,5 14,1 ±0,3 13,5+0,6 13,2+0,5 13,8+0,6 13,6+0,7 14,8 +0,6 14,4 ±0,8 14,2 ±0,9 14,0+1,1 15,011,0 14,5+1,0 14,2 ±0,7 14,0 ±0,8 14,5 ±0,7 14,2 ±1,1 14,2 ±1,0 14,411,0

+ oznacza przedział ufności na poziomie ufności 0.95, błąd oznaczenia dw nie przekracza ±0, l %, TZP ss oznacza próbkę odniesienia spiekaną swobodnie w atmosferze powietrza, TZP HP oznacza próbkę odniesienia prasowaną na gorąco, H oznacza próbki poddane redukcji wodorem, 16 oznacza próbki spiekane w 1600 °C, pozostałe spiekane były w 1500 °C.

Tablica 2 Średnie wartości naprężeń w osnowie TZP i we wtrąceniach dla kompozytów o wskazanym składzie. Znak „-" symbolizuje rozciąganie (wg wzorów podanych przez Tayę) Table 2 Average stresses within TZP matrix and within inclusions for the composites with given composition. The symbol "-" denotes tension (acc. to the eąuations given by Taya) Rodzaj wtrącenia

TZP Ni Ni W W Mo Mo

Ilość

wtrącenia % obj.

0 2 5 2 5 2 5

Współczynik rozszerzalności liniowej a • 10~6 l/K

10,5

12,8 12,8 4 4 4 4

Średnie naprężenie w osnowie

MPa

0

12 29 -40 -100 -43 -105

Średnie naprężenie we wtrąceniach

MPa

0

-546 -530 1887 1818 1995 1911

Pozostałe dwa rodzaje wtrąceń: wolfram i molibden pozwoliły uzyskać bardzo dobrze zagęszczone (pow. 99 %) materiały kompozytowe o wyraźnie poprawionej w stosunku do osnowy odporności na pękanie, przy nie obniżonych pozostałych właściwościach mechanicznych, twardości i wytrzymałości na zginanie (tabl. !.)• Efektywniej odporność na pękanie podnosiły wtrącenia wolframu, co może być spowodowane mniejszym przeciętnym rozmiarem ziarna wtrącenia w kompozytach TZP/W. Zastosowanie wyższej temperatury spiekania (1600 °C) pogarszało odporność na pękanie. Dla kompozytów TZP/metale, przeprowadzono obliczenia wielkości naprężeń cieplnych I rodzaju panujących w materiale (tabl. 2). Jednym ze sposobów na obliczenie średnich wartości naprężeń w osnowie O0 jak i we wtrąceniach cw są wzory podane przez Tayę [7]

\,

P=

-2(1-/„-/,) P«

l - 2v„ u

a = J(a -o gdzie fw — udział objętościowy wtrąceń, fg — udział objętościowy osnowy, f — udział objętościowy porów, E0 — moduł Younga osnowy, Ew — moduł Younga wtrąceń, V0 — liczba Poissona osnowy, vw — liczba Poissona wtrąceń, a0 — współczynnik rozszerzalności cieplnej osnowy, aw — współczynnik rozszerzalności cieplnej wtrąceń, T0 — temperatura pokojowa, Tp — temperatura, w której zaczyna się powstawanie naprężeń, 8 — delta Kroneckera. Jako temperaturę Tp przyjęto w obliczeniach 1200 °C, jest to temperatura, poniżej której osnowa TZP traci zdolność do odkształcenia plastycznego. Należy zaznaczyć, że obliczenia te dotyczą kompozytów poniżej progu perkolacji ziaren fazy wtrąconej (tzn. wtrącenia nie przechodzą w fazę ciągłą). Dla kompozytów TZP/metale przeprowadzono obliczenia wielkości naprężeń cieplnych I rodzaju panujących w materiale (tabl. 2, rys. 1). Badane układy z wtrąceniami metalicznymi są bardzo zróżnicowane pod względem współczynników rozszerzalności cieplnej (a). Wolfram i molibden mają współczynniki a mniejsze niż ZrO2, zaś nikiel wykazuje a większe (tabl. 2). Można zatem było sprawdzić, na ile stan naprężeń wpływa na właściwości kompozytów. Najlepsze właściwości otrzymano dla kompozytów TZP/W i TZP/Mo, w których istnieje największe niedopasowanie współczynników a faz składowych, powodujące największe naprężenia rozciągające w osnowie i ściskające we wtrąceniach. Z danych zawartych w tablicy 2 wyraźnie widać, że w układach zawierających wtrącenia molibdenu i wolframu w trakcie chłodzenia powstają naprężenia rozciągające w osnowie i ściskające we wtrąceniach. Sytuacja taka jest uważana za niekorzystną z punktu widzenia wzmacniania materiału, gdyż naprężenia rozciągające zmniej sząją wkład energetyczny potrzebny do rozprzestrzeniania się pęknięcia w osnowie. W zasadzie taki materiał powinien być słabszy niż materiał pozbawiony naprężeń. W kompozycie ziarnistym mamy do czynienia z pojawieniem się szeregu nowych mechanizmów podnoszących jego odporność na pękanie w związku z obecnością wtrąceń.

Rys. 1. Rozkład przewidywanych naprężeń cieplnych I rodzaju dla pojedynczego ziarna znajdującego się w osnowie TZP, a — W, b — Ni. Naprężenia podano w Pa Fig. 1. Distribution of predicted thermal stresses in a single grain within TZP matrix; a — W, b — Ni. The values of stresses are given in [Pa] Nie zmienia to jednak faktu, że sama osnowa poddana naprężeniom rozciągającym jest bardziej skłonna do pękania. Bardzo wydatne podniesienie odporności na pękanie kompozytów zawierających wtrącenia W i Mo, które powodują największe naprężenia sugerują jednak, że praktycznie efekt osłabienia osnowy poprzez te naprężenia nie jest dominujący. Z drugiej strony we wtrąceniach występują naprężenia ściskające, które będą utrudniały rozprzestrzenianie się pęknięcia poprzez wtrącenia. Przy bardzo dużych wartościach tych naprężeń, szczególnie, gdy udział wtrąceń jest niewielki, decydujące znaczenie dla odporności na pękanie kompozytu może mieć wytrzymałość granicy międzyfazowej. Na rysunku l zamodelowano sytuacje, w których wprowadza się dwa rodzaje wtrąceń, molibden i nikiel. Pokazuje on rozkład naprężeń cieplnych I rodzaju dla pojedynczego ziarna wolframu i niklu znajdującego się w osnowie TZP. W tablicy 3 zawarte są wyniki testu na ścieranie luźnym ścierniwem, materiałów wykonanych w pracy. Porównywano dla kompozytów badanych w pracy wpływ techniki otrzymywania na właściwości ścierne (mieszanie proszków metalicznych i redukcja cząstek tlenkowych). Najmniejszą podatność na zużycie ścierne wykazały kompozyty TZP/2 % W, niezależnie od techniki otrzymywania i temperatury spiekania, oraz kompozyty z 2 i 5 % dodatkami Mo otrzymywane drogą redukcji tlenku.

453

Tablica 3 Podsumowanie podatności na zużycie ścierne luźnym ścierniwem badanych materiałów Table 3 Abrasive wear of the materials investigated (summary) Materiał TZPss TZPHP 2Ni 5Ni 2Ni-H 5Ni-H 2W 5W 2W-16 5 W- 16 2W-H 5W-H 2Mo 5Mo 2Mo-16 5Mo-16 2Mo-H 5Mo-H

Gęstość względna %

Podatność na zużycie ścierne, 3 mm , ±0,1

99,5 99,7 97,1 95,5 98,5 96,4 99,7 99,2 99,8 99,3 99,5 99,5 99,4 99,6 99,4 99,0 99,9 99,9

5,1 5,1 4,2 6,4 5,0 5,7 3,7 4,3 3,8 4,1 3,7 4,4 4,4 4,7 4,5 4,9 3,8 3,9

TZP ss oznacza próbkę odniesienia spiekaną swobodnie w atmosferze powietrza, TZP HP oznacza próbkę odniesienia prasowaną na gorąco, H oznacza materiały uzyskane poprzez redukcję proszków tlenkowych.

Dodatek niklu zawsze powodował pogorszenie odporności na ścieranie. Może to stanowić potwierdzenie wniosku o słabej granicy międzyfazowej w tym kompozycie. Niszczenie materiału podczas testu ścierania luźnym ścierniwem zachodzi przez odrywanie ziaren osnowy i wtrąceń. Gdy granica fazowa jest słaba, łatwo może zachodzić wyrywanie całych ziaren z osnowy, co powoduje szybszy ubytek materiału. Tak więc w układach TZP/W i TZP/Mo ziarna metalu mocno związane z osnową podnoszą odporność na ścieranie, a w kompozycie TZP/Ni słabe związanie faz osłabia materiał. Wnioski 1. Stwierdzono, że badane wtrącenia metaliczne mogą istotnie (o kilkadziesiąt procent) poprawiać odporność na pękanie tworzywa TZP przy dodatku nawet niewielkiej ich ilości (2 % udziału objętościowego). Efekt ten zaobserwowano w tworzywach TZP/W i TZP/Mo. 2. Wprowadzenie wtrąceń metalicznych w zastosowanych ilościach nie wpływa istotnie na zmianę twardości materiału osnowy. 3. Dobrze zagęszczone kompozyty z prawidłowo ukształtowaną mikrostrukturą (bez aglomeracji wtrąceń) mają wytrzymałość na poziomie reprezentowanym przez materiał osnowy. Wprowadzenie większej ilości wtrąceń powoduje tendencję do ich aglomeracji, co z kolei powoduje możliwość tworzenia się stosunkowo dużych wad w strukturze. Może to prowadzić do osłabienia materiału.

454

4. W kompozytach TZP/Ni, w których ze względu na istniejący stan naprężeń ściskających w osnowie można było oczekiwać wyraźnego efektu wzmocnienia, zaobserwowano najniższe z badanych przypadków właściwości mechaniczne. Sugeruje to, że możliwość wytworzenia ściskającego stanu naprężeń w osnowie nie zawsze prowadzi do poprawy właściwości tworzywa kompozytowego. Bardzo istotną rolę odgrywa rozważana wytrzymałość granic międzyfazowych, tj. granic pomiędzy ziarnami ZrO2 i metalu. Z kolei obecność naprężeń ściskających we wtrąceniach (TZP/W i TZP/Mo) wymusza omijanie wtrąceń przez pęknięcie rozwijające się w materiale osnowy. Podnosi to efektywność działania dodatkowych mechanizmów wzmacniania związanych z propagacją pęknięcia w obszarze, gdzie występują wtrącenia (głównie odchylania biegu pęknięcia) w tych kompozytach. 5. Wprowadzenie cząstek niklu do osnowy TZP wyraźnie pogarsza odporność na ścieranie tworzywa. Ze względu na mechanizm niszczenia materiałów podczas testu ścierania, pogorszenie parametrów tworzywa musi wiązać się z osłabieniem istniejących w nim granic międzyziarnowych (dotyczy to zarówno granic między ziarnami osnowy, jak i granic między ziarnami osnowy a ziarnami wtrąceń). W kompozytach TZP/W i TZP/Mo „zaciskanie" się osnowy na wtrąceniach wymusza mocniejsze związanie wtrąceń z osnową i podnosi odporność na ścieranie. Literatura 1. Pampuch R.: Budowa i właściwości materiałów ceramicznych. Kraków, Wydaw. AGH, 1995. 2.AshbyM. F., JonesD. R. H.: Materiały inżynierskie. Warszawa, WNT 1995,1.1,2. 3. Pampuch R.: Podstawy inżynierii tworzyw ceramicznych. Warszawa, PWN 1988. 4. Pampuch R.: Materiały ceramiczne zarys nauki o materiałach nieorganiczno-niemetalicznych. Warszawa PWN 1988. 5. Niihara K.: New Design Concept of Structural Ceramics—Ceramics Nanocomposites. The Centennial Memoriał Issue of the Ceramic Society of Japan, 1991, t. 99, s. 974-982. 6. Barenblatt G. 1.: The Mathematical Theory of Eąuilibrium Cracks in Brittle Fracture. Adyances in Applied Mechanics. Wydaw. H. L., Dryden, T. von Karman, Academic Press. Nowy Jork, 1962. I. Taya M., Hayashi S.. Kobayashi A. S.. Yoon H. S.: J. Amer. Ceram. Soc., 1990, t. 73, s. 1382. 8. Niihara K., Hirai T.: Seramikkusu, 1986, t. 26. s. 598-604. 9. Kluczowski R., Śliwa R., Pędzich Z.: Wpływ wybranych technik wytwarzania na efekt dyspersji fazy metalicznej w nanokompozytach na osnowie tetragonalnych polikryształów tlenku cyrkonu. Rudy Metale 2004. nr 8, s. ... 10. Yoshimura M., Ohjo T.. Sando M., Niihara K.: Superplasticty of ZrO2 and ZrOa/AhOa composite consisting of nań- sized grains. Mat Res Innovat 1998, nr 2, s. 83-86. II. Tsukuma K., Ueda K., Shimada M.: J. Am. Ceram. Soc. 1985, t. 68 C5. 12. Shikata R.. Urata Y., Shiono T.. Nishikawa T.: J. Japan. Soc. Powder Powder Metali. 1990, nr 37, s. 357. 13. Nawa M., Yamazaki K.. Sekino T., Niihara K.: Materials Letters, 1994, nr 20, s. 299-^304. 14. Pędzich Z.: Raport końcowy projektu badawczego T08D 013 15. Kompozyty ziarniste z osnową ZrO2 zawierające wtrącenia faz kowalencyjnych i metalicznych. Kraków 2000.

Izba THE ECONOMIC CHAMBER OF NON-FERROUS METALS Rudy Metale R 49 2004 nr 9 UKD 669.2/.8(438):669.013.003

ROLAND STASIAK

SYNTEZA WYNIKÓW EKONOMICZNYCH PRZEMYSŁU METALI NIEŻELAZNYCH ZA l PÓŁROCZE 2004 R. SUMMARY OF ECONOMIC RESULTS OF THE NON-FERROUS METALS INDUSTRY IN THE FIRST HALF OF 2004 Przemysł metali nieżelaznych kontynuował w E kwartale bieżącego roku wysokie tempo wzrostu rzeczowych rozmiarów produkcji oraz wartości sprzedaży swoich produktów. Dotyczy to przede wszystkim produkcji i produktów z grupy szeroko rozumianego przetwórstwa. Utrzymujący się wysoki poziom cen na podstawowe metale nieżelazne sprzyja wysokiej dynamice wartości ich sprzedaży, mimo względnej stabilności w rzeczowych rozmiarach produkcji. W przetwórstwie metali wysoką dynamikę wzrostu rzeczowych rozmiarów produkcji wykazują, w stosunku do I półrocza 2003 r., wyroby z miedzi i mosiądzów (l 20,4 %), w tym walcowane — 145 % oraz wyciskane i ciągnione — 131,3 %. Na uwagę zasługuje także 16 % wzrost produkcji walcówki Cu, tj. o 16 000 ton przy produkcji miedzi większej tylko o 3500 ton. Kontynuują wysoką dynamikę wzrostu produkcji przetwórcy aluminium (118 % do I półrocza 2003 r. oraz cynku i ołowiu w grupie tlenków tych metali (l 13 i 110 %). Tablica l Dynamika zmian w rzeczowych rozmiarach produkcji na bazie wyników I półrocza 2004 r. Table l Dynamics of the production volume in the first half of 2004 Podstawowe metale

Aluminium hutnicze Cynk Miedź Ołów rafinowany

Wyroby przetwórstwa

Z aluminium Z cynku — tlenki Z miedzi i mosiądzu Z ołowiu — tlenki

Wskaźniki zmian w % I półr. 2004 do: Ipółr. 2003

2003 r.

103,2 101,0 101,3 94,0

51,0 50,6 50,7 47,9

Wskaźniki zmian w % I półr. 2004 do: Ipółr. 2003

2003 r.

118,0 113,0 120,4 110,0

54,3 55,4 56,4 53,5

Rozmiary rzeczowej produkcji przemysłu, przy korzystnym po-

ziomie cen światowych na metale nieżelazne były głównymi czynnikami wysokiej sprzedaży i wskaźnika dynamiki w stosunku do I półrocza 2003 r. Uzyskane przychody ze sprzedaży w sumarycznej wysokości 6250 min zł, są w I półroczu br. prawie o 40 % wyższe od uzyskanych w analogicznym okresie ubiegłego roku. W podziale na KGHM Polska Miedź S.A. i pozostałą grupę spółek wskaźniki dynamiki, w odniesieniu do sprzedaży wynoszą: KGHM 145,4 %, pozostali 132,5 %. Udział KGHM w całości sprzedaży przemysłu metali nieżelaznych wyniósł za I półrocze 2004 r. 51,5 %. W pierwszym półroczu 2004 r. przemysł metali nieżelaznych wypracował zysk operacyjny w kwocie 1087 min zł (w analogicznym okresie ub. roku 185 min zł) oraz zysk netto w kwocie 1090 min zł (w analogicznym okresie ub. roku 199 min zł). Dla 2004 r. oznacza to wysoką rentowność obrotu (liczonego stosunkiem masy zysku operacyjnego do wartości sprzedaży), wynoszącą 17,4 %. W okresie I półrocza 2003 r. było to odpowiednio 4,4 %. Wzrost masy zysku oraz poprawę rentowności sprzedaży w stopniu czterokrotnym (395 %) uzyskano jako skutek: — wzrostu cen światowych na metale nieżelazne, — wysokiej dynamiki rzeczowych rozmiarów produkcji — głównie przetwórstwa metali, — znacznej obniżki kosztów wytwarzania, w tym również kosztów względnie stałych (z tytułu lepszego wykorzystania majątku poprzez wzrost produkcji i sprzedaży). Porównanie indeksów zmian w cenach metali, wielkości sprzedaży i wskaźników jej rentowności wskazuje na istotne zmiany w poziomie kosztów wytwarzania, w tym głównie w kategorii kosztów przerobu (przetwarzania) mające swój wymiar w ich obniżeniu. Materializują się zatem efekty opracowanych i wdrażanych od kilku lat procesów i programów restrukturyzacji wewnętrznej jednostek organizacyjnych (spółek). Procesy te są jednoznacznie wyraźne w jednostkach przetwórstwa metali, które równolegle ponoszą skutki wyższych cen za półprodukty, jakimi są metale podstawowe (aluminium, cynk, miedź i ołów) oraz złomy tych metali. Rozmiary rzeczowej produkcji, wartość sprzedaży oraz końcowy wynik finansowy, jakim jest zysk — zrealizowane w I półroczu 2004 r. — pozwalają przewidywać roczną ich wielkość przekraczającą znacznie poziom wyników uzyskanych w 2003 r. W kategorii zysku wzrost ten będzie zapewne mierzony krotnością.

Mgr inż. Roland Stasiak — Prezes Zarządu Izby Gospodarczej Metali Nieżelaznych, Katowice.

455

,.,:

AMMimiM ALUMINIUM PROCESSING Redaktor o d p o w i e d z i a l n y : dr hab. inż. W O J C I E C H LIBURA, prof. nzw. TADEUSZ KNYCH ANDRZEJ MAMALA BEATA SMYRAK ANNA TARASEK

Rudy Metale R 49 2004 nr 9 UKD669.715'721'782:669/15:621.78:669/122:669/.426

BADANIA WPŁYWU CZASU STARZENIA NATURALNEGO WALCÓWKI Z PRZEWODOWEGO STOPU AlMgSi (SERIA 6xxx) NA ELEKTRYCZNO-MECHANICZNE WŁASNOŚCI DRUTU OSIĄGANE W PROCESIE KOŃCOWEJ OBRÓBKI CIEPLNEJ Przedstawiono zagadnienie wpływu czasu starzenia naturalnego walcówki z przewodowego stopu AlMgSi gat. 6201 (wg PN-EN 515 stan T4) na zmianę wlasności mechanicznych i elektrycznych drutów w procesie końcowej obróbki cieplnej. Program obejmuje czternaście akcji badawczych prowadzonych systematycznie po określonym interwale czasu starzenia naturalnego walcówki. Stwierdzono zmienność wlasności wytrzymałościowych drutów starzonych sztucznie w analogicznych warunkach, lecz wytworzonych z walcówki po różnym czasie starzenia naturalnego. Wpływ starzenia naturalnego walcówki ujawnia się najmocniej w okresie pierwszego miesiąca oczekiwania materiału na ciągnienie. Uzyskane wyniki posiadają duże walory poznawcze i praktyczne umożliwiające lepsze zrozumienie zachowania się stopu AlMgSi podczas procesu przetwarzania na drut po stabilizacji wlasności walcówki oraz stabilizacji wlasności elektrycznych drutów ciągnionych z walcówki po długim czasie starzenia.

THE INFLUENCE OF AŃ AlMgSi ALLOY (SERIES 6XXX) ROD NATURAL AGEING PROCESS ON ELECTRICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF WIRE DURING ITS ARTIFICIAL AGEING The paper presents correlation natural aging of AlMgSi conductor alloy rod and properties ofmaterial during artificial ageing offinal wire. Satisfactory natural rod ageing process is fundamental due to ąuality offinal wire. The problem is very important because natural ageing of rod is long-time element ofmaking wire technology. Materiał for testing was classic continuously cast and rolled 9.5 mm diameter rod. After rolling process the rod was homogenized, supersaturated and naturally aged during different period of time. Next the rod was drawn in laboratory condition up to 3 mm diameter wire (as a standard and occasionally different diameters ofwires), with was artificial aged up to eight hours at temperaturę about 160 °C. The aniele shows the results of investigations on the influence of rod's natural aging process on behaviours of wire during artificial ageing. It states significant effect on mechanicał properties ofwires and less significant effect on electric properties ofwires during ageing. Dispensable time for maximal growth oftensile strength of aged wire decreases with increase natural ageing time of rod before drawing. Electrical resistance of wire during artificial ageing decrease continuously during rise period of ageing time. Essentiał influence of natural ageing time of wire during first month of rod ageing time is shown. In conclusion it should be minimal ageing time of rod infactory conditions. Dr hab. inż. Tadeusz Knych, dr inż. Andrzej Mamala, mgr inż- Beata Smyrak, mgr inż. Anna Tarasek — Akademia Górniczo-Hutnicza. Kraków.

456

Wprowadzenie Rosnące wymagania, stawiane przez elektroenergetykę napowietrzną, w zakresie obciążalności prądowej i nośności mechanicznej przewodów przekładają się na istotne zaostrzenie reżimu technologicznego ich wytwarzania. Nabiera to szczególnego znaczenia w odniesieniu do przewodów elektroenergetycznych wykonanych ze stopów AlMgSi. Ta właśnie grupa materiałów przewodzących dzięki swej uniwersalności pozwala wytwarzać przewody o najkorzystniejszym układzie własności użytkowych. Z drugiej jednak strony otrzymanie oczekiwanego zespołu własności przewodu, a w istocie drutu, wymaga dokładnego rozpoznania, przeanalizowania oraz udoskonalenia poszczególnych elementów procesu jego wytwarzania. Niniejsza praca koncentruje się na wpływie stanu początkowego walcówki reprezentowanego przez czas jej starzenia naturalnego po przesyceniu (równoznaczny z czasem jej oczekiwania na proces dalszego przetwarzania, tj. ciągnienia i starzenia sztucznego) na zespół własności końcowych drutu uzyskiwany podczas końcowej obróbki cieplnej. Powyższy parametr posiada fundamentalne znaczenie, decyduje on bowiem, m.in. o bieżących własnościach walcówki, jej zachowaniu się w procesie ciągnienia oraz o własnościach drutu o średnicy finalnej. Powyższy problem przeanalizowano szczegółowo w pracy [1]. Prezentowane poniżej wyniki, uzyskane na tym samym materiale, stanowią dalszy ciąg badań nad doskonaleniem procesu wytwarzania przewodów stopowych.

się w przedziale (4^8700) h, tak więc z dużym zapasem obejmowały one interesujący z praktycznego punktu widzenia zakres oczekiwania walcówki na ciągnienie w realiach przemysłowych. Wałcówkę przeciągano standardowo ze średnicy 9,5 mm na drut o średnicy 3,0 mm. Dla wybranych interwałów czasu starzenia naturalnego walcówki rozszerzono zakres badanych średnic drutów (4,2 mm do 2,3 mm). Badania wpływu czasu starzenia naturalnego walcówki na zmianę własności elektrycznych i mechanicznych drutów podczas końcowej obróbki cieplnej Na rysunku l przedstawiono zależność zmiany własności elektrycznych drutu o średnicy 3 mm od czasu starzenia sztucznego w temperaturze 160 °C oraz czasu starzenia naturalnego walcówki. Pionowa oś z reprezentuje bieżącą oporność właściwą drutu, zaś oś x to czas starzenia sztucznego drutu. Oś y reprezentuje stan początkowy walcówki limitowany okresem jej leżakowania przed ciągnieniem. Przedstawiona na rysunku l pierwsza z lewej strony kolumna danych odpowiada drutom w stanie po ciągnieniu. Jak wiadomo, oporność właściwa tych drutów jest funkcją czasu starzenia naturalnego walcówki jedynie w początkowym okresie (przez ok. l miesiąc) [1]. Dalszy wzrost czasu starzenia naturalnego walcówki nie Tablica l Skład chemiczny walcówki gat. 6201 Table l

Przedmiot badań

Chemical composition of a rod (series 6201)

Badaniom poddano druty ze stopu AlMgSi gat. 6201 (tabl. 1), uzyskane metodą laboratoryjnego ciągnienia z walcówki, którą po wytworzeniu w linii COiW poddano zabiegowi homogenizacji i przesycania z pieca. Po przesyceniu wałcówkę starzono naturalnie i po ściśle określonych interwałach czasu poddawano ciągnieniu w warunkach laboratoryjnych. Czas starzenia naturalnego zawierał

Skład chemiczny walcówki gat. 6201, %

Si

Fe

Mg

Cu

Zn

Ti

Mn

Cr

V

Al

B

0,58 0,57 0,19 0,001 0,002 0,002 0,002 0,001 0,004 98,66 0,009

8700 4076 2350

1507

670 333

167

0

1

2

3

4

5

6

7

Czas starzenia naturalnego walcówki, h

8

Czas starzenia sztucznego drutu, h Rys. 1. Zależność oporności właściwej drutu o średnicy 3 mm w funkcji czasu jego starzenia sztucznego w temperaturze 160 °C dla różnego czasu starzenia naturalnego walcówki przed ciągnieniem Fig. 1. Specific electrical resistance of wire dependence in a function of artificial ageing time of 3 mm wire for different times of rod natural ageing period

457

powoduje istotnych zmian rezystancji w stanie po ciągnieniu. Charakterystyki przedstawione na rysunku l odzwierciedlają klasyczne przebiegi zmian opornos'ci materiału podczas starzenia sztucznego. Oporność właściwa materiału maleje w sposób monotoniczny wraz ze wzrostem czasu przebywania materiału w podwyższonej temperaturze i jedynie w niewielkim stopniu zależy od czasu starzenia naturalnego walcówki. Dokładniejsza analiza charakterystyk przedstawionych na rysunku l pozwala zauważyć dwa zakresy: pierwszy reprezentujący krótsze czasy starzenia naturalnego walcówki (do l miesiąca), gdzie wsad do starzenia sztucznego cechuje się niższą wartością początkowej rezystancji po ciągnieniu oraz drugi reprezentujący dłuższe czasy starzenia naturalnego walcówki (dłuższe niż

l miesiąc), gdzie proces starzenia sztucznego prowadzi się na drutach o praktycznie identycznej rezystywności początkowej. Z praktycznego punktu widzenia interesujące są oporności właściwe drutów na poziomie 32,8 nQm odpowiadające drutom typu A wg IEC, 32,5 nQm, odpowiadające drutom typu B wg IEC oraz 32,2 nilm odpowiadające drutom typu S wgPSE [2]. Analizując pod tym kątem charakterystyki przedstawione na rysunku l zauważyć można, że uzyskanie identycznych poziomów oporności właściwej drutów po różnych okresach starzenia naturalnego walcówki wymaga pewnego zróżnicowania czasu starzenia. Paradoksalnie zróżnicowanie to jest tym mniejsze, im wyższa jest oczekiwana rezystancja drutu. Podsumowując powyższy problem można stwierdzić, że nie łatwo

8700 / 4076 2350

1507 670 333

51 0

1

2

3

4

5

6

167

Czas starzenia naturalnego walcówki, h

7

Czas starzenia sztucznego drutu, h Rys. 2. Zależność wytrzymałości na rozciąganie drutu o średnicy 3 mm w funkcji czasu jego starzenia sztucznego w temperaturze 160 °C dla różnego czasu starzenia naturalnego walcówki przed ciągnieniem Fig. 2. Ultimate tensile stress of wire dependence in a function of artificial ageing time of 3 mm wire for different times of rod natural ageing period

D4h D51h

«167h »333h H670h H1507h H2350H H4076h H8700h

2

3

4

5

6

7

8

Czas starzenia sztucznego drutu, h Rys. 3. Zależność wydłużenia przy zerwaniu drutu o średnicy 3 mm (na bazie 250 mm) w funkcji czasu jego starzenia sztucznego w temperaturze 160 °C dla różnego czasu starzenia naturalnego walcówki przed ciągnieniem Fig. 3. Dependence of A250 plasticity factor in a function of artificial ageing time of 3 mm wire for different times of rod natural ageing period

458

jest uzyskać idealną powtarzalność przebiegu zmian rezystancji podczas końcowej obróbki cieplnej dla materiałów o różnym czasie starzenia naturalnego walcówki. Przekłada się to na konieczność rozszerzenia pola tolerancji czasów wygrzewania drutów w przypadku obróbki drutów istotnie różniących się czasami starzenia walcówki. Rysunek 2 ilustruje przebieg zmian wytrzymałości na rozciąganie drutów o średnicy 3 mm podczas starzenia sztucznego w temperaturze 160 °C. Znaczenie poszczególnych osi jest identyczne jak na rysunku l, z tym, że oś z reprezentuje własności wytrzymałościowe a nie elektryczne. W odróżnieniu od rysunku l, na którym jedynie w niewielkim stopniu ujawnił się wpływ czasu starzenia naturalnego walcówki, na rysunku 2 wpływ ten jest o wiele bardziej widoczny. Pierwsza od lewej strony kolumna danych reprezentuje mianowicie wytrzymałości na rozciąganie drutów w stanie po ciągnieniu, które są prawie liniową funkcją czasu starzenia naturalnego walcówki. W miarę wzrostu czasu starzenia naturalnego walcówki zmienia się również charakter przebiegu zmian wytrzymałości na rozciąganie starzonego sztucznie drutu. Klasyczna krzywa starzenia sztucznego drutu obejmuje trzy obszary: pierwszy występujący w początkowym okresie starzenia obszar wzrostu własności wytrzymałościowych wraz ze wzrostem czasu wygrzewania, drugi reprezentujący punkt osiągnięcia maksimum własności (w niższych temperaturach starzenia może to być krótki odcinek typu plateau wobec ograniczonej rozdzielczości aparatury badawczej) oraz trzeci, w którym własności wytrzymałościowe maleją wraz ze wzrostem czasu starzenia. Analiza charakterystyk przedstawionych na rysunku 2 pod tym kątem pozwala zauważyć, że czas starzenia odpowiadający wzrostowi wytrzymałości na rozciąganie drutu wynosi ok. 2 h dla krótszych czasów starzenia naturalnego walcówki (do ok. l miesiąca starzenia walcówki), ok. l h dla czasów starzenia naturalnego walcówki sięgających ok. 2 miesięcy i zdecydowanie krótszy od l h dla dłuższych niż 2 miesiące czasów starzenia naturalnego walcówki (na wykresach zauważa się tylko spadki własności). Obok oporności właściwej i wytrzymałości na rozciąganie drutu normuje się również wartość minimalnego wymaganego wydłużenia przy zerwaniu drutu A250, które winno wynosić co najmniej 3 %. Wyniki badań wydłużenia przedstawiono na rysunku 3. Druty w stanie po ciągnieniu charakteryzują się niską plastycznością A250 poniżej 2 %. Największe wartości wydłużenia towarzyszą, na ogół, punktowi maksymalnej wytrzymałości na charakterystyce starzenia. Z tego też powodu łatwo zauważyć szczególnie wysokie wartości wydłużenia dla czasów starzenia K2 h przy krótszych okresach starzenia naturalnego walcówki, tym bowiem warunkom towarzyszą maksima wytrzymałości (rys. 2). Analiza wyników zamieszczonych na rysunkach l i 2 pozwala

wysunąć istotne wnioski dla praktyki przemysłowej. Podczas starzenia sztucznego drutów w temperaturze 160 °C najłatwiej uzyskać druty typu B, nieco trudniej druty typu A, najtrudniej zaś druty typu S. W szczególności interesujące są wartości wytrzymałości na rozciąganie drutów starzonych sztucznie przez ok. 2 h. Wartości te korespondują z oczekiwanym poziomem oporności właściwej dla drutów typu B (oraz A z zapasem). Wszystkie akcje badawcze dają w wyniku wytrzymałości oraz wydłużenia przy zerwaniu zdecydowanie wyższe od wymaganych (/?mmjn = 325 MPa dla drutów typu A, /?mmjn = 295 MPa, dla drutów typu E) — warunki takie uznać można więc za optymalne. Druty typu S (/?mmjn = 340 MPa) uzyskuje się podczas wygrzewania materiału przez ok. 3 h, jednakże przy bardzo krótkich czasach starzenia naturalnego walcówki, tj. poniżej 150 h nie udaje się uzyskać kompletu własności znamiennych dla drutu typu S. Trudno jednoznacznie przełożyć uzyskane w poniższych badaniach wyniki wprost na warunki przemysłowe. Ciągnienie drutu odbywa się tam ze znacznie wyższymi prędkościami, co skutkuje wyższymi temperaturami ciągnionego materiału. Wpływa to na niewielkie obniżenie wytrzymałości drutów ciągnionych w warunkach przemysłowych. Zjawisko to posiada szczególne znaczenie w przypadku ciągnienia materiału w stanie Tl. Przedmiotowa walcówka jest w stanie T4, a więc zdecydowanie słabiej reaguje na warunki cieplne generowane przez różne prędkości ciągnienia. Badania wpływu średnicy drutu końcowego zmianę jego własności elektrycznych i mechanicznych podczas końcowej obróbki cieplnej Na rysunkach 4 i 5 przedstawiono zależności oporności właściwej materiału w funkcji czasu jego starzenia sztucznego w temperaturze 160 °C dla różnych średnic drutu z zakresu 4,2-^2,3 mm. Pierwsza od lewej strony kolumna danych reprezentuje własności drutów w stanie po ciągnieniu. Wartości te dla przebadanych czasów starzenia naturalnego walcówki są zbliżone. Całkowite odkształcenia materiału skutkiem ciągnienia wahają się w zakresie od ok. 80 % do ok. 95 %. Jak wynika z danych przedstawionych na rysunkach 4 i 5 takie zróżnicowanie gniotów w istotnym stopniu wpływa na zróżnicowanie rezystywności drutów w stanie po ciągnieniu. Oporność właściwa wzrasta w opisanym zakresie gniotów o ok. 0,5 nSim. Jest to zjawisko znane z literatury [3]. Podczas ciągnienia aluminium gat. A1E, po przekroczeniu ok. 70 % gniotu zauważa się gwałtowne pogorszenie przewodności elektrycznej. Podobnej sytuacji spodziewać się należy również w stopach z grupy AlMgSi. Tak istotne zróżnicowanie wartości startowych oporności właściwej drutu wpływa również na zróżnicowanie zachowania się własności elektrycznych drutu podczas starzenia sztucznego. Generalnie można stwier-

2,30 3,00

Średnica drutu, mm

29 3

4

5

6

7

8

Czas starzenia sztucznego drutu, h Rys. 4. Zależność oporności właściwej materiału w funkcji czasu jego starzenia sztucznego w temperaturze 160 °C dla różnych średnic drutów — czas starzenia naturalnego walcówki przed ciągnieniem 1507 h Fig. 4. Specific electrical resistance of different diameter wires dependence in a function of artificial ageing time 1507 h rod natural ageing period

459

y 3,50 Średnica drutu, mm Czas starzenia sztucznego drutu, h Rys. 5. Zależność oporności właściwej materiału w funkcji czasu jego starzenia sztucznego w temperaturze 160 °C dla rożnych średnic drutów - czas starzenia naturalnego walcówki przed ciągnieniem 4076 h Rg. 5. Specific electrical resistance of different diameter wires dependence in a function of artificial ageing time 4076 h rod natural ageing period

3,0

35

Średnica drutu, mm

Czas starzenia sztucznego drutu, h Rys. 6. Zależność wytrzymałości na rozciąganie materiału w funkcji czasu jego starzenia sztucznego w temperaturze 160 °C dla rożnych średnic drutów — czas starzenia naturalnego walcówki przed ciągnieniem 1507 h Fig. 6. Ultimate tensile stress of different diameter wires dependence in a function of artificial ageing dmę 1507 h rod natural ageing period

3,0

3,5 Średnica drutu, mm Czas starzenia sztucznego drutu, h Rys. 7. Zależność wytrzymałości na rozciąganie materiału w funkcji czasu jego starzenia sztucznego w temperaturze 160 °C dla rożnych średnic drutów — czas starzenia naturalnego walcówki przed ciągnieniem 4076 h Fig. 7. Ultimate tensile stress of different diameter wires dependence in a function of artificial ageing time 4076 h rod natural a«eing period

460

w warunkach laboratoryjnych przy stosunkowo małej, lecz w każdym ciągu stałej prędkości ciągnienia. Druty o różnych średnicach w procesie przemysłowym ciągnione są z różną prędkością końcową (tzn. druty cieńsze ciągnie się szybciej). Może powodować to dodatkowe zróżnicowanie stanu materiału zarówno po ciągnieniu, jak i po obróbce cieplnej.

JO,Z

m/fimm •0

ja

CH

N

'tyj

36,0

^s,

^

*•»••. *-»,

"5 ° | f 35,8 G

*•—.•*—« "-••*

"•"-d

3J

CL
35,6

35,4(

)

20

40

60 Zgniot

X

\

80 %

Podsumowanie

100

^

Rys. 8 Zależność przewodności elektrycznej w funkcji wielkości odkształcenia zadanego w procesie ciągnienia dla drutów z aluminium gat. EC-A1 [3] Fig. 8. Ełectrical conductivity of EC-A1 wire dependence in a function of deformation during drawing process

dzić, że tempo spadku oporności właściwej jest dla wszystkich drutów podobne, ponieważ jednak w przypadku drutów o mniejszym odkształceniu całkowitym oporność właściwa materiału przed starzeniem sztucznym jest niższa, osiągają one szybciej wartość oczekiwaną. Istnieje ponadto niezaprzeczalny wpływ wielkości zadanego podczas ciągnienia odkształcenia materiału na zmianę wytrzymałości na rozciąganie drutu podczas starzenia sztucznego. Wraz ze zmniejszaniem się średnicy drutu zauważa się wydatne skracanie okresu przyrostu własności materiału podczas starzenia sztucznego, który wynosi ok. l h dla drutów grubszych i zdecydowanie poniżej l h dla drutów cienkich (obserwuje się praktycznie spadek własności). Można więc ogólnie stwierdzić, że zwiększenie stopnia odkształcenia w procesie ciągnienia wywołuje analogiczne jakościowo skutki mechaniczne jak wydłużenie czasu starzenia naturalnego walcówki. Skutkiem tego otrzymuje się znaczne zróżnicowanie własności drutu w zależności od średnicy po ustalonym czasie starzenia, co w praktyce uniemożliwia równoczesną obróbkę cieplną takich materiałów w jednym piecu. Równocześnie nie zauważa się istotnego wpływu czasu starzenia naturalnego walcówki na zróżnicowanie zachowania się materiałów w przebadanym zakresie zmienności. Należy podkreślić, że jednoznaczne przełożenie uzyskanych tutaj rezultatów na warunki przemysłowe nie jest łatwe. Badane druty wytwarzano

Długość czasu starzenia naturalnego walcówki posiada istotny wpływ na kształtowanie się własności mechanicznych materiału zarówno w stanie po ciągnieniu, jak i podczas procesu końcowej obróbki cieplnej drutu. Wpływ ten zaznacza się najmocniej w okresie pierwszego miesiąca starzenia naturalnego walcówki. Przy dłuższych czasach leżakowania walcówki uzyskuje się wysoki i stabilny poziom własności mechanicznych drutu finalnego. Okres starzenia naturalnego walcówki posiada również pewien wpływ na własności elektryczne drutu i powoduje zróżnicowanie tych własności w obrębie pierwszego miesiąca starzenia naturalnego materiału. Powyższe obserwacje skłaniają do wniosku, że minimalny okres oczekiwania materiału na ciągnienie winien wynosić co najmniej l miesiąc. W zależności od konstrukcji przewodu istnieje konieczność wytwarzania drutów o istotnie różnym poziomie odkształcenia całkowitego realizowanego podczas ciągnienia. Druty o różnych stopniach odkształcenia posiadają indywidualne, znamienne dla siebie charakterystyki starzenia sztucznego, zróżnicowane na tyle, że wymagają indywidualnego podej ścia podczas projektowania zabiegu końcowej obróbki cieplnej w warunkach przemysłowych Literatura 1. Knych T., MamalaA., SmyrakB., TarasekA.: Wpływ czasu starzenia naturalnego walcówki ze stopu AlMgSi (seria 6000) na jej własności mechaniczne oraz podatność do procesu ciągnienia. Rudy Metale, 2004, R49, nr 8. 2. Knych T., Mamala A., Smyrak B.: Przewodowe stopy na bazie aluminium. Rudy Metale, 2004, R49, nr 6. 3. Praca po red. OrmanM.. SzopskiK., Appel L.: Poradnik Aluminium. WNT, Warszawa 1967. Praca została wykonana w ramach projektu badawczego pt. „Wpływ starzenia naturalnego walcówki na podatność do ciągnienia i kształtowania własności drutów z przewodowych stopów AlMgSi" finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Informatyzacji (nr 3 T08B 051 26).

Szanowni Czytelnicy Zapraszamy do zaprenumerowania naszego czasopisma, w którym znajdziecie Państwo informację o aktualnych nowościach z dziedziny przemysłu metali nieżelaznych. Warunki prenumeraty na 2004 r. znajdują się na II stronie okładki. Redakcja

461

•E LWIA POWDER METALLURGY R e d a k t o r o d p o w i e d z i a l n y : prof. zw. dr inż. S T A N I S Ł A W S T O L A R Z STEFAN SZCZEPANIK BARTOSZ WIŚNIEWSKI TOMASZ WÓJTOWICZ

Rudy Metale R 49 2004 nr 9 UKD 621.762:669/138:669.15/194.2

STRUKTURA l WYBRANE WŁASNOŚCI SPIEKANEJ STALI NISKOSTOPOWEJ O ZAWARTOŚCI 0,25 % C PODDANEJ OBRÓBCE

CIEPLNO-PLASTYCZNEJ

Przedstawiono wyniki badań wlasności i struktury spiekanej stali konstrukcyjnej zwierającej 0,25 % węgla, 0,3 % molibdenu oraz 0,9% niklu poddanej odkształcaniu na gorąco w polączeniu z jej obróbką cieplną z jednego nagrzewania. Uzyskano tworzywo konstrukcyjne o dobrych własnościach, które zależą od warunków chłodzenia po odkształcaniu.

STRUCTURE AND SELECTED PROPERTIES OF THE SINTERED LOW-ALLOY STEEL CONTAINING 0.25 % C AFTER THERMO-MECHANICAL TREATMENT Resultsoftheinvestigationofthepropertiesandstructureofasinteredsteelcontaining 0.25 % carbon, 0.3 % molybdenum and 0,9% nickeł after its hot working combined with a heat treatmentfrom a single heating have beenpresented. The obtained materials have the reąuired properties, which depend on the conditions ofcooling after working. Wprowadzenie Połączenie przeróbki plastycznej z obróbką cieplną stali określa się jako obróbkę cieplno-plastyczną. Technologia ta pozwala na zmniejszenie kosztów wytwarzania, a poprzez oddziaływanie na strukturę — uzyskanie wyrobów o kontrolowanych własnościach. W odniesieniu do spiekanych stali zagadnienie to nie jest w pełni rozpracowane. Podczas odkształcania na gorąco spiekanych stali w procesie kucia następuje dodatkowo zwiększenie gęstości wyrobów oraz rozdrobnienie ziarna. Zagadnienia związane z kuciem spiekanych stali ujęte są w krajowych opracowaniach, miedzy innymi w [l, 2] oraz przekrojowo w opracowaniu zagranicznym [3]. Poszukiwania obniżenia kosztów wytwarzania wyrobów kutych ze spiekanych stali skierowane są także na opracowanie technologii wytwarzania odkuwek z jednego nagrzewania w połączeniu procesu kucia i ich obróbki cieplnej. Obok problemów technologicznych, mało rozpoznanym zagadnieniem są możliwe do uzyskania własności spiekanych stali. Pozytywne efekty uzyskano [4] dla połączonych

procesów zagęszczania i obróbki cieplnej. W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań wpływu temperatury i wielkości odkształcenia na gorąco, w procesie kucia w matrycy zamkniętej, spiekanej stali niskostopowej oraz warunków chłodzenia po odkształceniu na jej strukturę i wybrane własności mechaniczne. Badania własne Cel i zakres badań Celem badań było określenie wpływu warunków odkształcenia na gorąco, w procesie kucia w matrycy zamkniętej, spiekanej stali niskostopowej o zawartości 0,25 % węgla i warunków chłodzenia po odkształceniu na jej własności i strukturę. Badania przeprowadzono na spiekanej stali konstrukcyjnej do ulepszania cieplnego o składzie chemicznym: 0,25 % węgla, 0,3 % molibdenu, 0,9 % niklu, reszta żelazo. Do badań przygotowano spieki o gęstości 80 % gęstości teore-

Prof. dr hab. inż, Stefan Szczepanik, mgr inż. Bartosz Wiśniewski, mgr inż. Tomasz Wójtowicz — Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Kraków.

462

tycznej, które spiekane były w temperaturze 1127 °C w czasie l h, w atmosferze wodoru. Do badań wpływu warunków odkształcania na strukturę przygotowano próbki walcowe o średnicy 25 mm i wysokości 25 mm, natomiast do badań własności mechanicznych przygotowano wypraski o średnicy 45,7 mm i wysokości 14,0 mm. Założono odkształcanie spieków w zakresie dwufazowym (austenit + ferryt). Spieki przed odkształcaniem nagrzewano do temperatury 860 °C w czasie 15 min i wygrzewano w tej temperaturze także przez 15 min, po czym przeprowadzono odkształcanie w procesie spęczania z gniotami e = 20 % lub e = 30 %. Po zadanym a) 900 800700 -

(j

g- 600

500 - •

S

200

400

600

800

Czas, s

1000

1200

1400

odkształceniu próbki chłodzono w różnych ośrodkach: w powietrzu, w piasku, w wodzie. Dla tak otrzymanych materiałów wykonano obserwacje mikrostruktury. Podobnie otrzymano materiał do badań własności mechanicznych. Badanie wpływu temperatury i wielkości odkształcenia

na strukturę spiekanej stali

Dla próbek ze spiekanej stali opracowano krzywe nagrzewania i chłodzenia w powietrzu lub w piasku, które pokazano na rysunku 1. Schematycznie przebieg badań obróbki cieplno-plastycznej próbek spęczanych przedstawiono na rysunku 2. Parametry odkształcania próbek i ich chłodzenia oraz twardość materiału po tych zabiegach, określoną na przekroju wzdłużnym, podano w tablicy 1. Miejsca obserwacji struktur pokazano na rysunku 3. Dla określenia lokalnych odkształceń w spęczanych próbkach przeprowadzono symulacje metodą elementów skończonych. Rozkłady intensywności odkształcania obliczone w wyniku symulacji pokazano na rysunkach 3a i 3b. Lokalne odkształcenia są mniejsze od odkształcenia wynikającego ze zmiany wysokości spęczanego materiału w miejscu obserwacji struktury. Struktury spiekanej stali po nagrzaniu do temperatury 860 °C i wy-

b) soo T„•ekiystalizacji

O

200

400

600

800

Czas, s

1000

1200

1400

Rys. l. Krzywa nagrzewania próbki i jej chłodzenia a — na powietrzu, b — w piasku Fig. l. Sample heating and cooling curve; a — in the air, b — in a sand

Czas Rys. 2. Schemat badań obróbki cieplno-plastycznej w procesie spęczania Fig. 2. Flowsheet of the study of thermo-mechanical treatment in the upsetting process Tablica l

Warunki odkształcania i chłodzenia oraz twardość HV materiału Table l Conditions of deforming and cooling and HV hardness of the materiał Twardość

Nr próbki

1 2.1 2.2 3 4 5.1 5.2 6 7.1 7.2

Warunki odkształcania, chłodzenia próbek oraz obróbki cieplnej po wygrzewaniu w temperaturze 860 °C w czasie 15 min

kucie e = 20 %, chłodzenie na powietrzu kucie e = 20 %, oziębianie w wodzie kucie e = 20 %, oziębianie w wodzie, odpuszczanie 540 °C w czasie 1 h kucie e = 20%, chłodzenie w piasku kucie e = 30 %, chłodzenie na powietrzu kucie e = 30 %, oziębianie w wodzie kucie e = 30 %, oziębianie w wodzie, odpuszczanie 540 °C w czasie 1 h kucie e = 30 %, chłodzenie w piasku bez odkształcenia, oziębianie w wodzie bez odkształcenia, oziębianie w wodzie, odpuszczanie: 540 °C w czasie 1 h

HV30

HV5

109 ±7 112+8 106 ±13 100+6 93110 128 ±11 112+11 114±9 98+2 80+7

108 ±4 122 ±16 107 ±7 100 ±5 91+9 125+10 111 ±13 114 ±5 93+11 80+1

Mikrotwardość HV002 ferrytu

produktów

190

381 371 243 335 272 501 245 282 562 248

205 200 189 182 201 198 167 229 197

przemiany austenitu

463

IO Rys. 3. Miejsce obserwacji struktury — a oraz rozkład intensywności odkształcenia w próbce spęczanej z gniotem: b — 20%, c — 30 % Fig. 3. Strućture observation site — a, and distribution of deformation intensity in a sample upset with a reduction of: b — 20%, c — 30 %

,

Rys. 4. Struktura spiekanej stali po kuciu w temperaturze 860 °C z odkształceniem e = 20 % i chłodzeniu: a — na powietrzu, b — w piasku Fig. 4. Strućture of a sintered steel after forging at 860 °C with a strain E = 20% and cooling: a — in the air, b — in a sand

Rys. 5. Struktura spiekanej stali po kuciu w temperaturze 860 °C z odkształceniem e = 20 % i oziębianiu w wodzie — a i dodatkowo odpuszczaniu w temperaturze 540 °C przez l godzinę i chłodzeniu na powietrzu — b Fig. 5. Strućture of a sintered steel after forging at 860 °C with a strain e = 20 % and water cooling —a and with an additional tempering at 540 °C for l hour and air cooling — b grzewaniu w niej w czasie 15 min, odkształceniu i chłodzeniu w różnych ośrodkach pokazano na rysunkach 4*7. Na rysunku 8 przedstawiono strukturę spiekanej stali po hartowaniu oraz hartowaniu i odpuszczaniu. Struktura spiekanej stali zależy od zastosowanych zabiegów

464

technologicznych. Składnikami struktury wyjściowego materiału, tj. spiekanej stali, są ferryt i perlit stopowy oraz pory. W wyniku odkształcania nastąpiło zagęszczenie tworzywa. W zależności od warunków chłodzenia po odkształceniu w strukturze obserwuje się ferryt i produkty przemiany austenitu. W materiale chłodzonym na

Rys. 6. Struktura spiekanej stali po kuciu w temperaturze 860 °C z odkształceniem e = 30 % i chłodzeniu: a — na powietrzu, b — w piasku Fig. 6. Structure of a sintered steel after forging at 860 °C with a strain e = 30 % and cooling: a — in the air, b — in a sand

Rys. 7. Struktura spiekanej stali po kuciu w temperaturze 860 °C z odkształceniem e = 30 % i oziębianiu w wodzie — a i dodatkowo odpuszczaniu w temperaturze 540 °C przez l godzinę i chłodzeniu na powietrzu — b Fig. 7. Structure of a sintered steel after forging at 860 °C with a strain e = 30 % and water cooling — a, and with an additional tempering at 540 °C for l hour and air cooling — b

Rys. 8. Struktura spiekanej stali po nagrzaniu do temperatury 860 °C, wytrzymaniu w niej przez 15 minut i oziębianiu w wodzie — a i dodatkowo odpuszczaniu w temperaturze 540 °C przez l godzinę i chłodzeniu na powietrzu — b Fig. 8. Structure of a sintered steel after heating to 860 °C, holding at this temperaturę for 15 minutes, and water cooling — a, and with an additional tempering at 540 °C for l hour and air cooling — b powietrzu lub chłodzonym w piasku dokonano pomiaru wielkości ziarna ferrytu. Wielkość ziarn ferrytu w otrzymanych próbkach, którą określono metodą siecznych przypadkowych, zestawiono w tablicy 2. Podano w niej również powierzchnię względną granic ziarn 5V. Wraz ze zwiększeniem wielkości odkształcenia z e = 20 % na e = 30 % zmniejszyła się średnia wielkość ziarna ferrytu z da 14,5

[im na da 12,2 |im zarówno w materiale chłodzonym na powietrzu, jak i w piasku. Dla zadanego odkształcenia próbki, ziarno w materiale chłodzonym na powietrzu jest mniejsze w porównaniu do ziarna w materiale chłodzonym w piasku. Z wielkością ziarna i składnikami struktury związana jest bezpośrednio twardość materiału.

465

Tablica 2 Wielkości ziarna ferrytu w zależności od wielkości odkształcenia i warunków chłodzenia po odkształceniu w temperaturze 860 °C Table 2 Size of a ferrite grain in dependence on magnitude of deformation and cooling conditions after treatment at 860 °C Nr

£

prób-

c

E

lokal

ki

Warunki chłodzenia

Wielkość ziarna ferrytu um

Powierzchnia względna granic ziarn Sv

HV5

mm~

1

0,20 0,1

powietrze

14,5

138,1+1,7 108,3 ±4,2

3

0,20 0,1

piasek

17,8

11 2,6 ±4,4

99,9 ±5,0

4

0,30

powietrze

12,2

164,3 ±2,1

90,7 ±8,7

6

0,30 0,17 piasek

16,3

122,9 ±2,5 113,6+4,5

0,17

Na otrzymanym materiale przeprowadzono badania twardości sposobem Brinella, określono wytrzymałość na rozciąganie i zginanie oraz strzałkę ugięcia wyznaczoną w próbie trójpunktowego zginania. Własności mechaniczne otrzymanych materiałów zestawiono w tablicy 3. Otrzymane wyniki pokazują wpływ temperatury odkształcania i zastosowanej po nim obróbki cieplnej na własności mechaniczne spiekanej stali. Odkształcenie na gorąco zapewnia rozdrobnienie struktury oraz uzyskanie wysokiej gęstości materiału. Dla materiału odkształcanego w temperaturze 885 °C wynosi ona 94 %.

ą. — odkształcenie względne, e lokal — odkształcenie obliczone metodą elementów skończonych. Tablica 3 Parametry procesu kucia i chłodzenia oraz własności mechaniczne otrzymanych materiałów Table 3 Parameters of forging and cooling and the mechanical properties of the materials obtained Temperatura odkształcenia Warunki prób- po czasie chłodzenia ki wygrzewania Nr

25 min

I II

860 °C

III

IV V

885 °C

Twardość HB HB

«« R,„ HBpo odpuszczania MPa MPa

fc

mm

powietrze

131

—

—

851 0,45

piasek

149

—

275

909 0,5

woda

177

156

337

866 0,43

powietrze

154

318

955 0,75

woda

185

166

356 1150 0,48

Badanie wpływu temperatury i wielkości odkształcenia na własności mechaniczne spiekanej

stali

Część próbek do badań własności mechanicznych otrzymano w analogicznych warunkach jak do badań struktury. Dla celów porównawczych przeprowadzono również odkształcanie po nagrzewaniu spieków do temperatury 885 °C. Chłodzenie próbek odbywało się w trzech różnych ośrodkach: w wodzie, na powietrzu lub w piasku. Zadane odkształcenie wynosiło ok. 30 %. Próbki oziębiane w wodzie po kuciu poddano odpuszczaniu w temperaturze 540 °C w czasie l godziny. Gęstość materiału jest cechą kutej spiekanej stali, która, obok składu chemicznego, determinuje własności mechaniczne. W wyniku zadanego odkształcenia próbek o początkowej gęstości p = 6,31 g/cm3 (80 % gęstości teoretycznej) w temperaturze 860 °C otrzymano materiał o gęstości p = 7,15 g/cnr (91,1 % gęstości teoretycznej), a po odkształceniu w temperaturze 885 °C gęstość materiału wyniosła p = 7,38 g/cm3 (94 % gęstości teoretycznej).

466

Rys. 9. Przełom spiekanej stali po kuciu w temperaturze 860 °C i chłodzeniu: a — na powietrzu, b — w piasku oraz c — po kuciu w temperaturze 885 °C i chłodzeniu na powietrzu Fig. 9. Fracture of a sintered steel after forging at 860 °C and cooling: a — in the air, b — in the sand, c — after forging at 885 °C and cooling in the air

Badania przełomów Przeprowadzono obserwacje przełomów próbek po próbie zginania na skaningowym mikroskopie elektronowym. Wyniki obserwacji przedstawiono na rysunkach 9-5-10. Przełom materiału kutego w temperaturze 860 °C i ochłodzonego na powietrzu przechodzi po granicach ziarn (rys. 9a). Widoczne są małe pory na przełomie oraz sporadycznie powierzchnie cząstek proszku wyjściowego. Na powierzchni materiału chłodzonego w piasku (rys. 9b) występuje grubsze ziarno, pory oraz duże cząstki. Przełom materiału kutego w temperaturze 885 °C i chłodzonego na powietrzu jest drobnoziarnisty (rys. 9c). Zniszczenie występuje po granicach ziarn oraz lokalnie przez ziarna, co świadczy o dużej spójności materiału. Dla tego materiału uzyskano największą wartość strzałki ugięcia (tabl. 3). Przełomy po ulepszaniu cieplnym są drobnoziarniste i przechodzą po granicach ziarn (rys. 10a i b). Powierzchnia przełomu jest bardziej zróżnicowana w porównaniu z przełomem materiału po chłodzeniu na powietrzu. Wnioski końcowe

Rys. 10. Przełom kutej spiekanej stali po ulepszaniu cieplnym: a — kucie w temperaturze 860 °C, b — kucie w temperaturze 885 °C Fig. 10. Fracture of a forged, sintered steel after ąuenching and tempering: a — forging at 860 °C, b — forging at 885 °C Twardość materiału oraz mikrotwardość silnie wzrasta po jego oziębianiu w wodzie po kuciu. W materiale tym przeważa w strukturze martenzyt, co ma bezpośredni wpływ na własności kutej spiekanej stali. Twardość fazy pochodzącej z przemiany austenitu podczas oziębiania w wodzie materiału odkształconego z e = 30 % wynosi ponad 500 (O.HV. Wysokie odpuszczanie (540 °C) zahartowanej stali spiekanej powoduje powstanie produktów rozkładu martenzytu, a w związku z tym obniżenie twardości. W wyniku kucia i zastosowania bezpośredniej obróbki cieplnej wzrastają własności wytrzymałościowe materiału. Dużą wytrzymałością na rozciąganie charakteryzują się próbki ulepszone cieplnie. W badaniach w próbie trójpunktowego zginania wyznaczono wytrzymałość na zginanie oraz strzałkę ugięcia. Największą wytrzymałość na zginanie, podobnie jak i na rozciągnie, ma materiał odkształcany w temperaturze 885 °C. Największy przyrost wytrzymałości na zginanie występuje w przypadku próbek ulepszanych cieplnie. Od parametrów otrzymania materiału zależy strzałka ugięcia/c. Spiekana stal, kuta w temperaturze 885 °C i chłodzona na powietrzu, ma najwyższą, prawie dwukrotnie wyższą wartość strzałki ugięcia niż materiał odkształcony w temperaturze 860 °C.

W wyniku przeprowadzonych badań określono wpływ odkształcenia na gorąco i warunków chłodzenia na strukturę oraz na własności otrzymanych wyrobów ze spiekanej stali o składzie chemicznym 0,25 % C, 0,3 % Mo, 0,9 % Ni. Z materiału o gęstości wyjściowej p = 6,31 g/cm3 otrzymano tworzywo konstrukcyjne o gęstości p = 7,15 g/cm po odkształceniu w temperaturze 860 °C oraz p = 7,38 g/cm po odkształceniu w temperaturze 885 °C. Struktury materiału wyj ściowego zawierają ferryt stopowy i perlit stopowy. W materiale odkształconym w temperaturze 860 °C obok ferrytu, występują w zależności od warunków chłodzenia produkty przemiany austenitu: perlit, bainit i martenzyt. Obserwuje się również pojedyncze pory oraz typowe dla spiekanych stali jasne, nie trawiące się obszary o dużej zawartości niklu. Wraz ze wzrostem odkształcenia obserwuje się zmniejszenie wielkości ziarna zarówno dla spiekanej stali chłodzonej na powietrzu jak i w piasku. Własności mechaniczne spiekanej stali zależą od warunków jej odkształcania na gorąco oraz zastosowanej po nim obróbki cieplnej. Lepsze własności mechaniczne ma materiał po odkształceniu w temperaturze 885 °C. Literatura 1. SzczepanikS.: Teoretyczne i technologiczne aspekty kucia spiekanych stali. ZN AGH Metalurgia i Odlewnictwo, 1991, z. 137. 2. Szczepanik S.: Przeróbka plastyczna materiałów spiekanych z proszków i kompozytów. AGH Uczelniane Wydaw. Nauk.-Dydakt, Kraków 2003. 3. Kuhn H. A., Ferguson B. L.: Powder Forging. Metal Powder Industries Federation, Princeton, New Jersey 1996. 4. Marcu T., Molinari A., Straffelini G., Berg S.: Tensile Properties of Yacuum — Sintered Dual-Phase Steel. Int. J. Powder Metallurgy 2004, t. 40, nr 3, s. 57-64. Autorzy dziękują dr inż. J. Krawiarzowi za pomoc w badaniach metalograficznych. Praca zrealizowana w ramach badań własnych nr pracy w AGH 10.10.110.563

467

BULLETIN OF THE INSTITUTE OF NON-FERROUS METALS Redaktor o d p o w i e d z i a l n y : dr M I E C Z Y S Ł A W WOCH Rudy Metale R 49 2004 nr 9 UKD 061.6(082):669.2/.8(100)

NOWOŚCI TECHNOLOGICZNE HUTA YENALUM MODERNIZUJE PRODUKCJĘ ANOD YENALUM MODERNISIERT ANODENFERTIGUNG. ALUMINIUM 2004, t. 80, nr 4, s. 290*291, póz. 75779 — AG Huta Yenalum (Wenezuela), o rocznej produkcji na poziomie 460 tyś. t, zajmuje znaczącą pozycję wśród światowych producentów pierwotnego aluminium. W sierpniu 2003 r. huta zleciła firmie Riedhammer GmbH (Niemcy) przegląd pieca do wypalania anod (typ 32-1). Przeprowadzone prace remontowe są jednym z etapów szerokiego programu modernizacji, prowadzonego celem optymalizacji i minimalizacji strat produkcyjnych. Zainstalowano nowy, kontrolowany komputerem system opalania, zoptymalizowano warunki procesu wypalania, przeprowadzono remont wymurówki, izolacji i zastosowano nowoczesne materiały ogniotrwałe, co powinno doprowadzić do zmniejszenia zużycia energii, obniżenia generowanych zanieczyszczeń, wyższej temperatury homogenizacji i w konsekwencji do wyższej jakości anod. Zastąpiono konwencjonalną obudowę nowoczesnym „lekkim" pokryciem, co jeszcze dodatkowo powinno doprowadzić do znaczącej redukcji zużycia energii. Zastosowano lżejsze powłoki, które pozwoliły na redukcję obciążenia wymurówki oraz ścian czołowych i bocznych, co z kolei w konsekwencji wpłynie na wzrost trwałości pieca. SOLIOS — ŚWIATOWY PARTNER DLA PRZEMYSŁU ALUMINIOWEGO DUMORTIER P., SOLIOS — A GLOBAL PARTNER FOR THE ALUMINIUM INDUSTRY. ALUMINIUM 2004, t. 80, nr4, s. 285-287, póz. 75778 — AG

Grupa Solios (Francja) powstała w styczniu 2003 r. Obejmuje ona pięć firm, z których niektóre są dobrze znane w przemyśle aluminiowym. Obecnie wyłącznie na potrzeby przemysłu aluminiowego pracują: Solios Carbone (dawniej FCB Aluminium), Solios Environmental (dawniej Procedair) i jego amerykański odpowiednik Solios Emdronnement Ltd (dawniej Procedair Industries, Montreal) oraz Solios Thermal (dawniej Stein Atkinson Stordy). Powyższe firmy niezależnie wyposażyły hutę Mozal (Mozambik) na I etapie jej budowy. Obecnie huta Mozal jest klientem nowej grupy Solios, która prowadzi rozruch urządzeń na II etapie jej rozbudowy, w tym m.in.: zespołu urządzeń do odciągania i utylizacji gazów anodowych (Solios Environment); instalacji anodowej (Solios Carbone); czterech pieców podgrzewających dla odlewni (Sołios Thermal). Grupa Solios wykonała zlecone prace terminowo, solidnie i gwarantując ich wysoką jakość. Firmy Solios Environment i Solios Thermal, z grupy Solios, otrzy-

468

mały zamówienie na przeprowadzenie rozbudowy linii technologicznej w hucie Hillside Aluminium (tzw. etapu Hillside III). Zlecenie obejmuje m.in. prace przy linii tygli, instalację pieca do wypalania firmy Aluminium Pechiney oraz dodatkowego wyposażenia w odlewni. Grupa uzyskała również duże zamówienie na dostawę urządzeń dla huty Alba. Powyższe przykłady pokazują rozmach prowadzonych działań i wskazują na grupę Solios jako światowego partnera dla tych klientów z branży aluminiowej, którzy poszukują dla swoich firm nowoczesnych rozwiązań technicznych i technologicznych. WPŁYW TEMPERATURY I GĘSTOŚCI PRĄDOWEJ NA NADPOTENCJAŁ TLENU I PRĘDKOŚĆ KOROZJI ANOD Pb-Co3O4, Pb-CaSn I Pb-Sb W PROCESIE ELEKTROLITYCZNEGO OTRZYMYWANIA MIEDZI: CZĘŚĆ I HRUSSANOYA A., MIRKOYA L., DOBREY T., YASILEY S., INFLUENCE OF TEMPERATURĘ AND CURRENT DENSITY ON OXYGEN OYERPOTENTIAL CORROSION OF Pb-Co3O4, Pb-Ca-Sn AND Pb-Sb ANODES FOR COPPER ELECTROWINNING: PART I. HYDROMETALLURGY 2004, t. 72, nr 3*4, s. 205*213, póz. 75774 — BŁ Opracowano nowy materiał anodowy do elektrolitycznego otrzymywania metali na bazie kompozytu Pb-Co (1*3 % Co) na podłożu Pb. Wykazano, że taka anoda charakteryzuje się niską korozją i ma znaczny wpływ depolaryzacyjny na reakcję anodową podczas elektrolitycznego otrzymywania cynku. Badano również zachowanie się anody z kompozytu Pb-Co3O4 podczas elektrolitycznego otrzymywania miedzi i wykazano, że ww. anoda charakteryzuje się dużo większym wpływem depolaryzacyjny m na reakcję uwalniania tlenu w porównaniu z zazwyczaj stosowanymi anodami ze stopów Pb-Sb 5,85 % i Pb-Ca 0,08 %-Sn 0,74 %. Prędkość korozji anody Pb-Co3O4 podczas przedłużonej polaryzacji (96 h) w warunkach galwanostatycznych jest niższa niż przy zastosowaniu anod ze stopów Pb-Sb i Pb-Ca-Sn. Warstwa anodowa na trzech anodach składała się głównie z PbSO4, alfa-PbO2 i beta-PbO2. Obserwowano różne morfologie; warstwa była luźna i podobna do korali na anodzie Pb-Sb, włóknista na Pb-Ca-Sn oraz gęsta i drobnoziarnista na Pb-Co3O4. Właściwie brak danych literaturowych na temat wpływu temperatury i gęstości prądowej na zachowanie anodowe, a szczególnie na prędkość korozji anod w procesie elektrolitycznego otrzymywania miedzi. W pracy porównano wpływ gęstości prądu i temperatury na prędkość korozji i nadpotencjał tlenu anod Pb-Co3O4 z anodami Pb-Ca-Sn i Pb-Sb. Użyto elektrolit o następującym składzie: 30 g/1 Cu2+ [(0,47 M) CuSO4 x 5H2O] i 85 g/1 (0,87 M) H2SO4.

Badania przeprowadzono dla trzech anod: ołowianej z powłoką kompozytową na bazie Pb-Co3O4 (3 % Co), z odlewanego stopu Pb-Sb (Sb 5,85 %) oraz walcowanego na gorąco stopu Pb-Ca-Sn (Ca 0,081 %, Sn 0,74 %, Al 0,01 %). Ostatnie dwa rodzaje anod są zwykle używane na dużą skale w zakładach elektrolizy. Anody Pb-Sb, Pb-Ca-Sn i Pb-Co3O4 o powierzchni l cm poddano polaryzacji galwanostatycznej w czasie do 96 h w temperaturze 25, 35 i 45 °C przy gęstościach prądowych l A/dm i 5 A/dm . Płytka miedziana o powierzchni l cm służyłajako katoda. Wzrost temperatury z 25 do 45 °C prowadzi do depolaryzacji reakcji uwalniania tlenu na anodach Pb-Co3O4, Pb-Ca-Sn i Pb-Sb. W temperaturze 45 °C potencjał na anodzie Pb-Co3O4 był niższy o ok. 40 mV niż na anodzie Pb-Sb i ok. 70 mV niższy niż na anodzie Pb-Ca-Sn. Przy gęstościach prądowych zarówno l A/dm jak i 5 A/dm , wartości potencjału na anodzie Pb-Co3O4 są niższe od wartości potencjału anod Pb-Ca-Sn i Pb-Sb w tych samych warunkach. W oparciu o te wyniki możliwe jest obniżenie zużycia energii przy zastosowaniu w elektrolizerniach przemysłowych anod z kompozytu Pb-Co3O4. Przy wszystkich badanych temperaturach i gęstościach prądowych, prędkość korozji anody Pb-Co3O4 jest niższa niż dla pozostałych anod. Wzrost temperatury wywiera większy wpływ na prędkość korozji niż wzrost gęstości prądowej. WPŁYW DODATKÓW NA NADPOTENCJAŁI PRĘDKOŚĆ KOROZJI ANOD Pb-Co3O4, Pb-Ca-Sn I Pb-Sb W PROCESIE ELEKTROLITYCZNEGO OTRZYMYWANIA MIEDZI: CZĘŚĆ II HRUSS ANOYA A., MIRKOVA L., DOBREY T., INFLUENCE OF ADDITIVES ON THE CORROSION RATĘ AND OX YGEN OYERPOTENTIAL OF Pb-Co3O4, Pb-Ca-Sn AND Pb-Sb ANODES FOR COPPER ELECTROWINNING: PART II. HYDROMETALLURGY 2004, t. 72, nr 3-4, s. 215-224, póz. 75775 — AG Znanym jest fakt, że dodatek małych ilości związków organicznych (zwykle substancji powierzchniowo-czynnych) w kąpielach do osadzania elektrolitycznego znacznie poprawia jakość osadów metalicznych. Natomiast raczej brakuje danych, dotyczących wpływu dodatków na zachowanie anod, a szczególnie na prędkość korozji anod do elektrolitycznego otrzymywania miedzi. W 2001 r. przebadano dwa dodatki organiczne BC-2 i TT i dowiedziono, że wywierają one słaby wpływ polaryzujący na proces tworzenia PbO2 i uwalnianie się tlenu zarówno na anodach Pb-Sb jak i Pb-Co3O4. Obecnie przedstawiono dalsze badanie nad wpływem tych dodatków na nadpotencjał tlenu i prędkość korozji na anodzie Pb-Co3O4. Wyniki tego badania porównano z wynikami otrzymanymi dla anod Pb-Sb i Pb-Ca-Sn. Do badań wykorzystano elektrolit o następującym składzie: 30 g/1 Cu2+ [(0,47 M) CuSO4 x 5H2O] i 85 g/1 (0,87 M) H2SO4. Dodatek BC-2 składał się z 5 mg/1 pochodnych glikolu polietylenowego — 3000,3 mg/1 pochodnych barwników safroninowych i 5 mg/1 związku sulfoorganicznego alifatycznego zawierającego grupę dwusiarczkową -S—S-. Dodatek TT zawierał żelatynę 2. AB i tiomocznik o stężeniu w elektrolicie 10 mg/1 każdego składnika. Wymagane stężenie dodatków organicznych w elektrolicie było utrzymywane przez dodanie odpowiedniej ilości ich roztworów wodnych. Trzema badanymi anodami były: powłoka z kompozytu Pb-Co3O4 (3 % Co) na podłożu Pb, odlewany stop Pb-Sb (Sb 5,85 %) oraz walcowany na gorąco stop Pb-Ca-Sn (Ca 0,081 %, Sn 0,74 %, Al 0,01 %). Techniki oceny dodatków opisano w I części artykułu. W wyniku przeprowadzonych badań ustalono, że w temperaturze 25 °C obydwa dodatki organiczne depolaryzują wydzielanie się tlenu na anodzie z kompozytu Pb-Co3O4. Dodatek TT przyczynia się do wytworzenia mniejszej ilości PbO2 niż BC-2 lub roztwór bez dodatków. Żaden z dodatków nie wpływa na wydzielanie się tlenu na anodach Pb-Ca-Sn i Pb-Sb. Nieco większa ilość PbO2 tworzy się na anodach Pb-Ca-Sn i Pb-Sb w obecności zarówno BC-2 i TT. Na anodzie Pb-Co3O4 powstająca ilość PbO2 jest w przybliżeniu o połowę niższa w porównaniu z tym, co tworzy się na innych anodach. W temperaturze 45 °C wpływ dodatku TT na zachowanie anody Pb-Ca-Sn różni się podczas polaryzacji. BC-2 depolaryzuje wydzielanie tlenu na anodzie Pb-Ca-Sn i przyczynia się do tworzenia większej ilości PbO2. Jednakże BC-2 polaryzuje wydzielanie tlenu naPb-Co3O4 w porównaniu z Pb-Ca-Sn. Ilość wytworzonego PbO2 na Pb-Co3O4 jest w przybliżeniu o połowę niższa w po-

równaniu do tego, co tworzy się na anodzie Pb-Ca-Sn. Obydwa dodatki modyfikują strukturę warstwy anodowej podobnie na wszystkich anodach. W temperaturze 25 °C, TT wywiera nieistotny wpływ na prędkość korozji anod Pb-Ca-Sn i Pb-Co3O4. W temperaturze 45 °C, TT nieznacznie przyspiesza prędkość korozji anody Pb-Ca-Sn, lecz obniża dwukrotnie prędkość korozji anody Pb-Co3O4. BC-2 powoduje wzrost prędkości korozji anody Pb-Ca-Sn, lecz obniża prędkość korozji anody Pb-Co3O4 w 45 °C. HYDROMETALURGICZNA PRZERÓBKA PYŁÓW Z PRZEMYSŁU MIEDZIOWEGO ABISEYA Z., ZAGORODNJAJA A. N., SARIPOYA A. S., BUKUROY T. N., TELESEY K. D., JUDIN A. B., GIDROMETALLURGICESKAJA PERERABOTKA PYLEJ MEDNOGO PROIZYODSTYA. CYET. MET. 2004, nr l, s. 30-35, póz. 75780 — AG W procesie pirometalurgicznej przeróbki siarczkowych koncentratów miedzi powstają pyły grubo- i drobnoziarniste. Pyły gruboziarniste, stanowiące produkt półprzemysłowy, posiadają skład identyczny jak wsad. Pyły drobnoziarniste są produktami odpędzania lotnych związków ołowiu, cynku, kadmu, metali rzadkich i są cennym surowcem dla przemysłu metali nieżelaznych i rzadkich. Hydrometalurgiczne metody przeróbki pyłów tak z technologicznego, jak i z ekologicznego punktu widzenia są bardziej racjonalne niż pirometalurgiczne. Pyły jednego z zakładów miedziowych w Kazachstanie o zawartości średnio: 44,5 % Pb; 11,7 % Sog; 6,2 % Cu; 5,7 % Zn; 1,2 % F; 1,1 % As; 0,04 % Bi; 0,017 % Re; 0,016 % Ag obecnie kierowane są do przemysłu ołowiowego. Celowa byłaby ich niezależna kompleksowa przeróbka z otrzymaniem soli renu, cynku, ołowiu, miedzi, kadmu. Prowadzono badania laboratoryjne w celu opracowania technologii otrzymywania soli ołowiu, renu, cynku, kadmu i miedzi. Wykorzystano pył o składzie: 39,3 % Pb; 6,5 % Zn; 5,5 % Cu; 10, %8 Sog; l ,05 % As; 0,6 % SiO2; 0,8 % Cd; 0,04 % Bi; 0,02 % Ag; 0,03 % Re. W oparciu o wyniki analizy chemicznej i rentgenowskiej fazowej ustalono, że ołów, cynk i miedź występują w pyłach głównie jako siarczany, w licznych przypadkach jako tlenki, siarczki, krzemiany, a siarka jest w 90 % obecna w postaci siarczanów, a w 10 % — siarczków. W oparciu o pierwiastkowy i fazowy skład pyłów, jak również o dane literaturowe nakreślono metody udostępniania pyłów i otrzymania wymienionych pierwiastków z roztworu. Podstawowe operacje to: ługowanie pyłów roztworami sody, ługowanie węglanowego placka filtracyjnego roztworami kwasu azotowego, wydzielenie siarczanu ołowiu na drodze mieszania roztworów z operacji karbonizacji i ługowania, otrzymanie z mego trójzasadowego siarczanu ołowiu, selektywne otrzymanie renu poprzez ekstrakcję trójalkiloaminą (TAA) z roztworów macierzystych azotanowo-siarczanowych, cynku — kwasem di-2-etyloheksylofosforowym; wydzielenie mieszaniny węglanów kadmu i miedzi z rafinatów sodą. W tej ostatniej operacji otrzymano węglanowy placek filtracyjny miedziowo-kadmowy kierowany do przygotowania wsadu do wytapiania miedzi. OPRACOWANIE I WDROŻENIE KOMPLEKSOWEJ TECHNOLOGII PRZERÓBKI ZŁOMU AKUMULATOROWEGO SUSTROY A. JU., MACEPKO JU. A., NIKIFOROY V. I., DENISOY V. V., RAZRABOTKA I YNEDRENIE KOMPLEKSNOJ TECHNOLOGII PERERABOTKI LOMA AKKUMULJATORNYCH BATEREJ. CYET. MET. 2004, nr l, s. 35-39, póz. 75781 —AG Na obszarze Nowosybirska objętość złomu akumulatorowego wynosi 3500-^-4500 t/r. W zakładzie KRIMET opracowano racjonalną technologię przeróbki złomu nierozdzielonego odpowiadającą wymaganiom ekologicznym. Technologia ta oparta jest na wstępnym rozdziale surowca wyjściowego z oddzieleniem frakcji organicznej (OF) i wydzieleniem frakcji metalizowanej (MF) i frakcji tlenkowo-siarczkowej (OSF) zawierającej ołów. Frakcję OF sortuje się, przemywa i prowadzi domielanie, po czym dostarcza się do odbiorcy. Frakcję MF przerabia się metodą przetopu bez topników w tyglach z otrzymaniem surowego ołowiu antymonowego. Frakcję OSF poddaj e się przeróbce metodą topienia redukcyjnego za pomocą sody z otrzymaniem ołowiu o niskiej zawartości antymonu. Otrzymany metal surowy podlega rafinacji w elektrycznych piecach tyglowych o pojemności 0,5 m z otrzymaniem ołowiu i jego stopów

469

z antymonem. Półprodukty z rafinacji poddawane są niezależnej obróbce, podobnej do redukcyjnego topienia z sodą frakcji OSF w celu dodatkowego otrzymania z nich ołowiu i antymonu. Złom akumulatorowy zawiera nie więcej niż 55 % Pb, którego połowa obecna jest w postaci stopu 3,5-6,0 % Sb. Pozostała część ołowiu występuje jako mieszanina proszków metalu, tlenków i siarczanów przy zawartości < 1,0 % Sb. Zawartość siarki w złomie wynosi do 3,5 %. Specjalnie skonstruowano urządzenia do przeróbki złomu akumulatorowego, w tym m.in.: urządzenia do mielenia, urządzenia do separacji suchej, urządzenia do topienia, urządzenia do oczyszczania pyłów i gazów. Urządzenia mają charakter modułowy, co ułatwia pracę remontowe, modernizacyjne i podczas rozbudowy. LASEROWE ODLEWANIE DRUTU GEDDA H., KAPŁAN A., POWELL J., RUSTIG K., LASER WIRE CASTING. POWDER METALL. 2004, t. 47, nr l, s. 199-201, póz. 75777 — AG

Opracowano nową technikę produkcji drutu lub prętów w stanie stałym z proszku przez topienie laserowe. W swych poprzednich pracach autorzy przebadali nowe zastosowanie techniki laserowego nakładania proszku do produkcji odlewów. Obecna praca jest poszerzona o badania procesu produkcji odlewanych drutów lub prętów ze złóż proszkowych, wstępnie umiejscowionych. Jak wynika z przeprowadzonych badań przemieszczanie rozgniskowanego lasera ponad powierzchnią złoża proszkowego nie daje satysfakcjonujących rezultatów, ponieważ proszki w fazie stopionej posiadają naturalną tendencję do tworzenia serii dużych kropel, które mogą, ale wcale nie muszą, być połączone. W laboratorium Sirius Uniwersytetu w Lulei opracowano trzy techniki, mogące zapewnić to, by stopione proszki raczej krzepły w postaci drutu lub pręta, niż w postaci serii kropel. Użyto lasera Rofm Sinar RS6000 CO2 o mocy 3500 W. Wiązka laserowa była rozogniskowana do średnicy 3 mm i skanowana przy prędkości 0,4 mm/min. W badaniach wykorzystano proszki Stellitu 8 o składzie (w %mas.): 63,4 Co — 27,2 Cr — 5,5 Mo — 2,3 Ni — 1,0 Si — 0,3 Fe — 0,27 C i drut ze stopu niklowego o składzie: 59,3 Ni — 21,2 Cr — 13,2 Mo — 3,3 Fe — 2,7 W — 0,2 C. Proszek o wielkości ziarn od 45-5-150 mm topiono w temperaturze 1459-^-1656 K, a drut o średnicy l ,3 mm topiono w temperaturze 1600 K. Temperatura topienia podłoża (dno wlewnicy o składzie 98,6 Fe — 0,16 C — 0,22 Si — 0,94 Mn — 0,014 P — 0,022 S — 0,009 N — 0,06 V) wynosiła 1773 K, a cała forma składała się z bloków miedzianych. Celem pracy było odlanie drutów lub prętów o przekroju poprzecznym w przybliżeniu kolistym. Wykorzystywano również metodę odlewania drutów, której celem była kontrola procesu odlewania poprzez zastosowanie drutu osadzonego w proszku przed procesu topienia. W tym przypadku drut oddziałuje wstrzymujące na proces tworzenia się kropel. Na podstawie wyników badań wykazano, że: — druty lub pręty mogą być odlewane z proszku metalu z zastosowaniem lasera o wysokiej mocy jako źródła ciepła; — proszki metali, które były topione laserem, niezbyt chętnie krzepną jako pręty o ujednoliconym przekroju poprzecznym, chyba że zahamowana jest tendencja do tworzenia szeregu kropel; — obecność ściany bocznej może dać w wyniku pręty, które posiadają przekrój poprzeczny jajowaty lub kolisty i gęstość w przybliżeniu 100 %. Druty wprowadzone w złoże proszkowe mają ten sam wpływ jak nieobecność wlewnicy; — przedyskutowane techniki odlewania mogą być zastosowane do produkcji drutów lub prętów w bardzo szerokim zakresie stopów i mieszanek stop-materiał ceramiczny. TECHNOLOGIE OTRZYMYWANIA I ZASTOSOWANIE NOWYCH MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH NA BAZIE TLENKU GLINU PRZY PRODUKCJI METALI NIEŻELAZNYCH BEKEROY A. P.. BEKEROY D. A., ZAJKOY JU. P., AFONIN JU. D., CUJKIN A. JU., TECHNOLOGII POLUCENUA I PRIMENENIE NOVYCH KOMPOZIC1ONNYCH MATERIALOY NA OSNOYE NITRIDA ALJUMINIJA V PROIZYODSTYE CYETNYCH METALLOY. CYET. MET. 2004, nr 2, s. 31-35, póz. 75782 — AG

470

Materiały kompozytowe, takie jak węgliki, borki i azotki klasyfikowane są jako materiały obojętne dla środowisk agresywnych. Ta nowa klasa materiałów jest najbardziej odpowiednia do wykorzystania w procesach otrzymywania metali nieżelaznych. Azotek glinu, jeden z materiałów ogniotrwałych, jest przede wszystkim wykorzystywany jako materiał na powłoki kompozytowe na podłożach metalowych i grafitowych, przy konstruowaniu tygli i różnego rodzaju urządzeń do otrzymywania wielu metali i stopów. Celem prowadzonej pracy było m.in.: otrzymanie proszku A1N metodą chemicznego osadzania z fazy parowej (CVD) z wykorzystaniem trójfluorku glinu: — opracowanie specjalnego oprzyrządowania i instalacji pilotowej; — opracowanie technologii wytwarzania powłok ochronnych na bazie A1N do ochrony części grafitowych i metali przed działaniem soli stopionych i agresywnymi gazami w temperaturach poniżej 1300 K. Podstawowymi zadaniami prowadzącymi do celu były: — badanie własności fizykochemicznych technologii otrzymywania A1N; — utworzenie modeli matematycznych poszczególnych stadiów otrzymywania A1N; — konstrukcja instalacji doświadczalnej do otrzymywania A1N, — badanie struktury, mechanizmu i kinetyki procesu otrzymywania materiałów kompozytowych w zależności od rodzaju środka wiążącego, jego zawartości objętościowej, warunków suszenia i obróbki cieplnej; — badanie własności mechanicznych, elektrycznych i cieplno-fizycznych kompozytów; — badanie odporności na korozję na powietrzu i w roztworach chlorków metali; — doświadczalne i praktyczne zastosowanie opracowanych materiałów. Badania przemysłowe materiałów kompozytowych na bazie A1N dały dobre rezultaty przy ich wykorzystaniu m.in. przy produkcji Al, Ca i Mg ( powłoki kompozytowe dla grafitu i metali); w metalurgii (powłoki do tygli grafitowych do topienia metali) czy też powłoki na narzędziach. ZGRZYT W EMISJACH — START SERWISU HANDLUJĄCEGO DWUTLENKIEM WĘGLA W UNII EUROPEJSKIEJ CHRISTIANSEN CH., HERĘ IS THE CRUNCH ON EMISSIONS-EU CARBON DIOXIDE TRADING SET TO START IN EARNEST. MET. POWD. REP. 2003. t. 58, nr 11, s. 1013, póz. 75776 — AG

W lipcu 2003 r. została oficjalnie przyjęta przez Parlament Europejski Dyrektywa Komisji Europejskiej na temat emisji gazów cieplarnianych (GHG). Przyjęcie dyrektywy oznacza, że UE stworzy duży światowy rynek do handlu rezerwami emisji GHG. Oferuje to przemysłowi i biznesowi europejskiemu bezprecedensowe wyzwania i możliwości. Jakkolwiek pojęcie handlu emisjami jest jeszcze „nieodkrytym terytorium w Europie". Doświadczenie praktyczne handlu emisjami SO2 w USA sugeruje, że może to być wysokoefektywny instrument w ogólnej polityce ochrony środowiska. Korzyścią z handlu emisjami może być po pierwsze informacja, gdzie i kiedy redukcja emisji będzie miała miejsce. Wiedza nt. ceny emisji, umożliwi podjęcie właściwych decyzji o inwestycjach w drogie urządzenia do pomiarów emisji. Po drugie, handel emisjami umożliwi twórcom polityki przemysłowej właściwe określenie ilości emisji. Rozpoczęcie handlu emisjami jest przewidywane na 2005 r., tzn. na trzy lata przed, zgodnie z Protokołem z Kyoto, startem międzynarodowego handlu emisjami. Instytucja Point Carbon, to czołowy światowy dostawca, niezależnych analiz i prognoz na wynurzającym się rynku emisji węgla. Analizy opracowywane przez tę instytucję sugerują, że w latach 2005-2007 ceny węgla będą spadać od 2-5-20 euro za tonę ekwiwalentu emisji CO2 (tCO7e) w zależności od całkowitej docelowej redukcji. Przewiduje się, że międzynarodowa cena węgla w 2010 r. wyniesie 10$/tCO2e. Wielkość rynku emisji CO2 zależeć będzie od wielkości udziału w nim nowych krajów członkowskich UE, a szczególnie Polski, Węgier, Czech i Słowacji. Ocenia się, że europejski rynek węgla będzie wart w 2007 r. 4 mld euro. W roku bieżą-

cym każdy kraj członkowski powinien przedstawić krajowy plan trybu postępowania (ang.: national ałlocation plan — NAP), ponie-

waż z dniem l stycznia 2005 r. w krajach UE będzie obowiązywać będzie schemat handlu emisjami.

WIADOMOŚCI GOSPODARCZE MIEDŹ W 2003 ROKU: DEFICYT PRODUKCJI COOPER 2003: PRODUCTION WITH DEFICIT. METALL 2004, t. 58, nr 5, s. 315-316, póz. 75729 — BŁ

Sprawozdanie International Copper Study Group (ICSG) nt. sytuacji na rynku miedzi mówi o deficycie produkcji w 2003 r. na poziomie 312 tyś. t, co mocno kontrastuje z nadwyżką produkcyjną 197 ty s. t w 2002 r. Azja ma coraz większe wymagania. Światowe zapotrzebowanie w 2003 r., w porównaniu z rokiem poprzednim, wzrosło o 2,3 %. Azja to jedyny region, głównie za przyczyną Chin, w którym nastąpił wzrost znacznie przekraczający poziom średni. Zapotrzebowanie ze strony Chin w grudniu 2003 r. wynosiło 300 tyś. t, czyli było 0 ponad 18 % wyższe niż średnia miesięczna z 2003 r. i o 25 % wyższe niż w grudniu 2002 r. Dla porównania zapotrzebowanie na miedź rafinowaną w Ameryce i Europie było odpowiednio o 0,5 % 1 0,2 % niższe w porównaniu do tego samego okresu w 2002 r. Na wyniki uzyskane w Europie duży wpływ miało stosunkowo wysokie zapotrzebowanie (+20 %) ze strony Rosji. Unia Europejska zakończyła rok bardzo słabym wynikiem, a zużycie w grudniu 2003 r. było o 6 % niższe niż rok wcześniej. Z kolei w Stanach Zjednoczonych zużycie miedzi rafinowanej w grudniu 2003 r. było o 20 % wyższe w porównaniu do grudnia 2002 r. Spada produkcja miedzi. Produkcja miedzi rafinowanej w 2003 r. obniżyła się o l % w porównaniu do 2002 r. Produkcja wtórna (ze złomu) spadła aż o 9,9 %. Produkcja miedzi pierwotnej pozostała na prawie niezmienionym poziomie — nastąpił wzrost zaledwie o 0,2 %. Wydobycie miedzi, a produkcja pierwotna. Produkcja górnicza w 2003 r., w porównaniu do 2002 r., wzrosła o 0,5 %. W ciągu prawie całego 2003 r. produkcja górni czai produkcja pierwotna były w równowadze. Istotne różnice zaobserwowano dopiero w listopadzie i grudniu 2003 r., z związku ze znaczącym wzrostem wydobycia w chilijskich kopalniach miedzi. Sytuacja na początku 2004 r. Według danych raportu ICSG w styczniu 2004 r. deficyt miedzi osiągnął poziom 72 tyś. t. Światowe zapotrzebowanie w styczniu 2004 r. wzrosło o 2,1 % w porównaniu ze styczniem 2003 r. Odnotowano wzrost zapotrzebowania w obu Amerykach o 11,4 %, w Azji o 4,1 % oraz spadek w Europie o 7,8 % w porównaniu do analogicznego okresu w 2003 r. Wydobycie w styczniu 2004 r. ograniczono o 4,0 % w porównaniu ze styczniem 2003 r. Produkcj a rafinowanej miedzi pierwotnej spadła o 2,4 %. Produkcja rafinowanej miedzi wtórnej (ze złomu) spadła o 2 %, a to spowodowało całkowite obniżenie produkcji miedzi rafinowanej o l ,9 %. Zapasy miedzi spadają gwałtownie. Pod koniec marca 2004 r. zapasy miedzi na każdej z ważniejszych giełd (LME, COMEX, SHFE) spadły gwałtownie i ukształtowały się na poziomie 497 2271, co w praktyce oznacza spadek o 133 787 t w porównaniu do miesiąca poprzedniego. Zapasy na giełdach światowych spadły o 308 7911 w porównaniu do grudnia 2003 r. Średnia cena gotówkowa na LME w marcu 2004 r. wynosiła 3008,7 $/t, dla porównania, w lutym wynosiła ona — 2759,5 $/t. PRZEGLĄD RYNKU ALUMINIUM

MAC MILLAN A.: FUNDAMENTAL OUTLOOK FOR ALUMINIUM. MIN. J. 2004, nr 18, June, s. 4, póz. 75733 — BŁ W ostatnim czasie ukazało się wiele różnej jakości prognoz dotyczących rynku aluminium, będących kombinacją przypuszczeń mówiących o tym, że chińska produkcja i eksport osiągną poziom znacznie niższy niż wcześniej przewidywano oraz że zdecydowanie spadnie poziom zapasów. Na Zachodzie wciąż prognozowany jest znaczący wzrost produkcji, pomimo występujących definitywnych jej redu-

kcji (Armida, Auzat, Arial, Hoeanger) czy też redukcji okresowych (Tema, Hannibal, Massena). Prognozy na 2004 r. mówią więc o wzroście produkcji w świecie zachodnim o 2,75 % (z poziomu 18,15 do 18,65 Mt), a w 2005 r. o dalsze 4,6 % do poziomu 19,5 Mt. Szacuje się, że produkcja w latach 2003-2006 zwiększy się o około 2,6Mt/r. Podtrzymano wcześniejsze prognozy nt. importu netto, mówiące o jego utrzymaniu się na Zachodzie na dotychczasowym poziomie głównie w oparciu o dostawy z Rosji, krajów byłego Związku Radzieckiego oraz z Chin. Wydaje się jednak, że import będzie mniejszy niż wcześniej przewidywano, a duży wpływ na taki stan rzeczy będą miały interwencje rządowe, mające na celu ostudzenie efektu tzw. „przegrzania inwestycyjnego". Już na początku 2004 r. chińska produkcja zwiększyła się o 24,6 % w stosunku do roku poprzedniego. Przewiduje się, że produkcja aluminium w 2004 r., w Chinach osiągnie poziom 6,3 Mt, co stanowiłoby wzrost o 15 % w stosunku do roku poprzedniego. Mówi się o bardzo szybkim wzroście konsumpcji w Chinach. Jednak w 2004 r. nie przewiduje się jej wzrostu powyżej poziomu 6,0 Mt. Wszystko wskazuje na to, że w 2004 r. Chiny pozostaną w dalszym ciągu eksporterem aluminium na Zachód, nie wykluczając przy tym wcześniejszej zmiany sytuacji. Według ostatnich danych całkowity import na Zachód spadł do 2,85 Mt z poziomu szacowanego w 2003 r. na 3,0 Mt. Przewiduje się, że konsumpcja na Zachodzie wzrośnie o 5,5 % głównie za przyczyną USA i krajów azjatyckich. Jednakże uważa się, że pomimo znaczących zmian na rynku, powstały deficyt wciąż będzie za mały, by istotnie pobudzić rynek. Niestety dane, będące do tej pory w dyspozycji analityków, nie pozwalają na prognozy szczegółowe, a jedynie na wyznaczanie ogólnych trendów. W przemyśle ze względu na niższe koszty operacyjne coraz częściej obserwuje się tendencję, dążącą do rozbudowy i modernizacji już istniejących zakładów a nie do budowania ich od podstaw. Jest to oczywiste ze względu na fakt planowania wielu inwestycji w czasach, gdy ceny aluminium były zdecydowanie niższe niż obecnie. RYNEK SREBRA WEDŁUG GFMS LTD SILYER BY GFMS LTD. MIN. J. 2004, nr 11, June, s. 25-28, póz. 75734 — BŁ

Cena srebra skoczyła w ciągu zaledwie jednego roku o niewiarygodne 23 %, podczas gdy do tej pory jej średnioroczny przyrost nie przekraczał 6 %. Nawet po bardzo ogólnej analizie relacji podaż -popyt na rynku srebra w 2003 r. zauważa się olbrzymi wzrost popytu w grudniu. Nie jest to jednak na pewno najważniejszy czynnik, który spowodował tak gwałtowny wzrost cen srebra na giełdach. Wydobycie w kopalniach, w ciągu ostatnich trzech lat, utrzymywało się na stałym poziomie. Jednak należy zauważyć, że jest to branża o olbrzymiej bezwładności, w której może nastąpić tzw. „efekt tankowca". Mimo wszystko wydaje się jednak, że wyższe ceny srebra, złota i innych podstawowych metali nie spowodują w 2004 r. znaczącego wzrostu wydobycia. W 2004 r. kluczowymi elementami oceny sytuacji na rynku będą: wielkość produkcji, popyt inwestycyjny i wyzbywanie się zapasów rządowych. Wielu analityków uważa jednak, że nie należy się spodziewać wzrostu popytu inwestycyjnego, tylko wręcz przeciwnie prawdopodobnie popyt bardzo zmaleje. Opinia ta wydaje się być słuszna, szczególnie ze względu na zmniejszające się tempo rozwoju przemysłu. Ostatnio na rynku obserwuje się bardzo zachowawcze postępowanie producentów. Ceny. Ceny srebra pod koniec 2003 r. osiągnęły bardzo wysoki poziom 5,97 S za uncję, a to oznacza ich 26 % wzrost. Hossa na

471

rynku srebra nabiera jeszcze większego znaczenia przy porównaniu z danymi z 2002 r. W 2003 r. ruch cenowy rozpoczął się bardzo późno — ceny poniżej 5 S/uncję utrzymywały się jeszcze w listopadzie. Ze względu na warunki rynkowe było jasne, że ceny ukształtują się na poziomie 4,5-^5 $/uncję. Jednak naprawdę zaskakującym był fakt wzrostu cen srebra w 2002 r. zaledwie o 6 %. Dla porównania w tym samym okresie na rynku złota odnotowano wzrost ceny aż o 17 %, a na rynku platyny olbrzymi skok — o 28 %. Inną bardzo ważną kwestią jest analiza zmian cen srebra w innych walutach niż dolar, która pokazuje że ich wzrost nie był jednak aż tak duży i np. w rupiach wynosił 3 %, a w jenach czy euro wręcz zmalał. Wyjątkiem jest wzrost cen w meksykańskim peso, który wyniósł aż 19,3 %. Na ruch cen w 2003 r. miały wpływ głównie takie czynniki, jak: wzrost produkcji, sprzedaż rezerw rządowych i gwałtowny napływ kapitału inwestycyjnego, których wzajemne zależności stały się jedną z głównych przyczyn zmian na rynku srebra. Ostatecznie w grudniu 2003 r. inwestorzy zaczęli zachowywać się zdecydowanie bardziej agresywnie, co zaowocowało zwiększonym popytem. Trend ten przeniósł się także na 2004 r. Wydaje się, że wzrost cen z przełomu roku 2003/2004 należy traktować raczej z rezerwą, ze względu na niewielki w nim udział produkcji i wydobycia. Nie należy oczekiwać, że skok ten był czymś więcej niż chwilową reakcją rynku na kapitał spekulacyjny. Jednakże w analizach zawsze należy brać pod uwagę ww. czynniki, choć niestety jednak nie da się jednoznacznie określić, który z nich będzie miał rolę decydującą. W ciągu 2003 r. najwięcej srebra z rezerw rządowych sprzedał rząd chiński, ale część rynku unikała zakupów srebra z tego źródła. Niepełne wykorzystanie ww. źródła surowca oczywiście musiało korzystnie wpłynąć na poziom cen. Obecnie szacuje się, że dopływ srebra z Chin wzrośnie o jakieś l O M uncji, tj. ok. 3001. Wydaje się jednak, że nagłe zainteresowanie inwestorów rynkiem srebra jest krótkotrwałe i ma raczej charakter spekulacyjny niż długoterminowej polityki finansowej. Obecnie wiele wskazuje na to, że rynek srebra jest na etapie, na którym to inwestorzy wstrzymują się ze sprzedażą posiadanych walorów i to może tłumaczyć nagłe załamanie się zainteresowania tym rynkiem. Wzrost intensywności sprzedaży nastąpił zaraz po wybuchu wojny z Irakiem, w pierwszym kwartale 2003 r. Godnym uwagi jest fakt, że ceny srebra pod koniec kwietnia 2004 r., były porównywalne z cenami ze stycznia. Dostawy. W ciągu ostatnich dwóch lat wydobycie w kopalniach spadało, co w skali globalnej oznacza poziom 595,6 M uncji (18 525 t). Stosunkowo mały spadek — o 0,8 M uncji (26 t) był spowodowany mniejszym wydobyciem surowca w kopalniach cynku, ołowiu i złota. Ameryka Północna. Zapotrzebowanie rynku na srebro w Stanach Zjednoczonych jest mniejsze niż szacowały to meksykańskie korporacje wydobywcze Penoles SA de CV i Grupo Mexico SA de CV. Konsekwentnie produkcja zmniejszyła się o 3 %, to jest do poziomu 98,8 M uncji (2916 t). Industrias Penoles, największy na świecie producent srebra, zanotował gwałtowny 8 % spadek popytu na swoje produkty, a to oznacza sprzedaż na poziomie 48,8 M uncji (15061). Stopniowo wprowadza się program zamykania niektórych mniej wydajnych kopalni. Na przykład w czerwcu 2002 roku — kopalni La Encantada, w marcu 2003 r. kopalni El Monte, a we wrześniu kopalni w Las Torres. Należy jednak zwrócić uwagę, że niektóre kopalnie należące do Fresco, Luismin, Pan American Silver Corp. w 2003 r. odnotowały pewien wzrost wydobycia — w sumie o ok. l ,2 M uncji (371). Nie jest to jednak w skali globalnej ilość znacząca. W Stanach Zjednoczonych już drugi rok z rzędu odnotowano straty. Produkcja jest ograniczana i w tym roku osiągnie przewidywany poziom 41,5 M uncji (l 2901). Skumulowane ograniczenie wydobycia, wydaje się być spowodowane zamknięciem kopalni przez znanego producenta srebra i złota McCoy-Cove. W sumie w latach 2001-^-2003 wydobycie zredukowano o znaczące 28,8 M uncji (680 t). Kopalnia ta w szczytowym okresie wydajności w 2000 r. produkowała 12,3 M uncji (383 t) srebra, a już w 2001 r. — tylko 6,5 M uncji, a ostatnio 1,5 M uncji (46 t). W skali całego państwa

472

straty te zostały odrobione i zredukowane przez podniesienie wydajności kopalni miedzi w kanionie Bingham — o 7 % w 2002 r., a w 2003 r. o 12%. Cięcia w produkcji srebra pierwotnego nastąpiły również w kopalniach Rochester i Galena, należących do Coeur d' Alene Mines Corp. Z kolei Helca Miting Co. Lucky Friday zwiększa produkcję z roku na rok aż o 15 %, a oddział Greens Creek na Alasce odnotował 7 % wzrost wydobycia czyli 11,7 M uncji (364 t). Problemy strukturalne i zamykanie kopalń to główna przyczyna w ostatnich latach ograniczenia produkcji srebra w Kanadzie. Spowodowało to spadek Kanady z szóstego miejsca wśród producentów srebra na miejsce ósme. Najbardziej spektakularne ograniczenie produkcji odnotowała korporacja Noranda Inc, będąca właścicielem kopalni w Kidd Creek. Tylko w tej jednej kopalni roczne wydobycie spadło o l M uncji (33 t), a ograniczenia te związane są głównie z coraz trudniejszymi warunkami geologicznymi i trudniejszym dostępem do złóż, a także coraz mniejszą zawartością srebra w urobku, co podnosi ogólne koszty produkcji. Ameryka Centralna i Południowa. W 2003 r. produkcja srebra w Peru, jednego z największych lokalnych producentów w Ameryce Południowej, wynosiła ponad 89,2 M uncji (2775 t), co oznacza w stosunku do roku poprzedniego nieznaczny wzrost produkcji o 0,5 %. Wzrost ten był wyjątkowo niski, a szczególnie w porównaniu z poprzednimi latami, kiedy wynosił rocznie średnio 8 % albo inaczej 6 M uncji (1841). Zmniejszenie tempa wydobycia związane jest z restrukturyzacją kopalni Antamina, należącej do Pan American Silver Huaron. Obecny globalny wzrost jest związany ze wzrostem produkcji srebra w kopalni złota Yanacocha. Z kolei w Chile osiągnięto znaczący wzrost produkcji i wydobycia wynoszący aż 7 %, co oznacza poziom 41,6 M uncji (1293 t). Wyższa produkcja pierwotnego srebra związana jest z gwałtownym rozwojem górnictwa miedziowego, a szczególnie z otwarciem nowej, ultranowoczesnej kopalni Cerro Bayo, należącej do Coeur d' Alenes. Tylko w ostatnim roku wydobycie tej kopalni osiągnęło poziom 3,2 M uncji (100 t), czyli o 74 % więcej niż w roku poprzednim. Wzrost produkcji odnotowała również kopalnia miedzi Escondida, która w 2002 r. miała znaczne kłopoty finansowe i w związku z tym przeszła restrukturyzację. W kopalni odnotowano 59 % wzrost produkcji srebra czyli o 1,4 M uncji (43 t) rocznie. Europa. Dostawy z Europy, które w 2003 r. osiągnęły poziom l O % światowego wydobycia, wzrosły o znaczące 5 %, co w praktyce pozwoliło na osiągnięcie poziomu 58,7 M uncji (1826 t). Tak znaczący wzrost wydobycia osiągnięto dzięki produkcji w Polsce, przez bardzo dobrze działający KGHM Polska Miedź S.A., który jest największym europejskim, a drugim na świecie producentem srebra. Wspólnota Niepodległych Państw. Produkcja srebra w WNP rośnie konsekwentnie od czterech lat. W ostatnim roku, w Rosji zwiększono wydobycie aż o 16 % i osiągnięto poziom 59,9 M uncji (1862 t). Tak gwałtowny wzrost produkcji w Rosji był możliwy dzięki otwarciu nowej kopalni srebra i złota w OAO Polymetal Lunnoye, w regionie Madagan. Chiny. Azja, największy światowy producent srebra, zwiększyła wydobycie w 2003 r. o 4 % i osiągnęła poziom 46,8 M uncji (1454 t). Tak duży poziom produkcji osiągnięto nie tylko dzięki znaczącemu wzrostowi wydobycia metali podstawowych w ciągu ostatnich trzech lat, ale przede wszystkim dzięki znaczącemu rozwojowi technicznemu i technologicznemu kopalni. Prognozowany jest dalszy wzrost wydobycia srebra, na który będzie miał także znaczący wpływ wzrost wydobycia innych metali podstawowych. Australia. Produkcja srebra w Australii w 2003 r. osiągnęła poziom 60,2 M uncji (1872 t). Ma to związek głównie ze zmniejszeniem poziomu wydobycia w największej w świecie kopalni srebra — Cannington, w której nastąpił spadek produkcji o 3,8 M uncji (118 t), spowodowany głównie obniżeniem się gradacji, która w 2002 r. kształtowała się na średnim poziomie 605 g/t, osiągając w 2003 r. już tylko — 552 g/t. Koszty produkcji. Średnie koszty produkcji srebra pierwotnego obniżyły się o 8 % rocznie i wnosiły 2,12 $/uncję, co jednak w połączeniu z 6 % wzrostem ceny oraz zwiększeniem kosztów operacyjnych (w przypadku rozliczeń dolarowych o 21 %) zostały pod-

wyższone do 2,75 S/uncję. Tylko jedna z kopalni opisana w raporcie zanotowała średnie koszty wydobycia na poziomie l $/uncję, ale to jest tłumaczone przybliżonymi metodami obliczania, które nie uwzględniają równoległego wydobycia innych metali. Dla przykładu po uwzględnieniu ww. warunków kopalnia Coeur d'Alene Cerro Bayo (Chile) osiągnęła współczynnik 60 centów/uncję, a należąca do Hela San Sebastian w Meksyku nawet do 25 centów/uncję. Tak dobre wyniki były możliwe do osiągnięcia ze względu na prowadzone równolegle wydobycie złota. Dylemat producentów. W 2003 r. oszacowano zapotrzebowanie na srebro. Wcześniejsze prognozy okazały się słuszne, potwierdzając szacowany poziom zapotrzebowania na 51,5 M uncji (1600 t). W stosunku do poprzedniego roku jest ono mniejsze o 24,6 M uncji (653 t) i oznacza spadek aż o 15 %. Uwzględniając niezbyt gwałtowny spadek wydobycia, dostawy netto z przemysłu wydobywczego w 2003 r. ustaliły się na poziomie 547 M uncji (17 8721), co stanowi 0,5 % wzrost w porównaniu do 2002 r. Po przeanalizowaniu średnich cen srebra w pierwszych trzech kwartałach 2003 r., analitycy uważają, że grudzień był miesiącem przełomowym i na rynku srebra może dojść do gwałtownych zmian. W roku bieżącym analitycy nie spodziewają się aktywności producentów, pomimo pojawiających się niedoborów surowca na rynku. Zawarto już większość długoterminowych kontraktów na dostawy srebra, a więc do końca roku nie należy spodziewać się żadnych istotnych zmian. Wszyscy wahający się zawiesili kontrakty długoterminowe w zeszłym roku. Wydaje się, że trend ten najprawdopodobniej przeniesie się również i na rok bieżący, a w związku z tym należy spodziewać się ograniczenia dopływu na rynek świeżych dostaw surowca. Złom. W 2003 r. poziom dostaw na rynek srebra pochodzącego ze złomu wzrósł o 2,6 % (59581). Nie wiązało się to jednak ze wzrostem cen w zeszłym roku, ale w dużej mierze ze sprzedażą złomu indyjskich i niemieckich monet, co mogłoby być sklasyfikowane jako wyprzedaż rezerw rządowych. Występujące na rynku złomu srebra tendencje to m.in.: napływ dużej ilości srebra pochodzącego z odzysku materiałów fotograficznych oraz mały związek dostaw złomu srebra z jego ceną. Rezerwy rządowe. Według analiz GMFS pod koniec 2003 r. wyprzedawane przez rządy na rynek rezerwy srebra osiągnęły poziom 206 M uncji (6410 t), a dla porównania w 2002 r. wynosiły one 289 M uncji (89901). Jednak ocena rynku pod tym kątem jest bardzo trudna. Statystyki i prognozy GFMS opierają się głównie na zliczaniu poszczególnych transakcji i odnoszeniu ich do poziomu zapasów. Ten typ analizy szczególnie nadaje się do szacunków zasobów w krajach europejskich i właśnie gwałtowna wyprzedaż srebrnych monet z rezerw tych państw prawdopodobnie spowodowała takie a nie inne szacunki i stała się głównym motorem fali wyprzedaży. Przy rozważaniach powyższej sytuacji na rynku szczególną uwagę należy zwrócić na Chiny. GFMS przewiduje, że rząd chiński w 2004 r. nie sprzeda więcej niż 69 % z całkowitej ilości srebra pochodzącego z rezerw, szacowanej na 82,6 M uncji (25701). Pozostała część będzie głównie pochodzić z zapasów krajów europejskich i szacowana jest na 25,3 M uncji (786 t), a największy udział będzie miała Rosja, gdzie redukcja zapasów srebra jest elementem polityki finansowej państwa. Popyt. W przemyśle odnotowano stosunkowo silny wzrost popytu na srebro. W 2003 r. wyniósł on 2,9 % i osiągnął poziom 351,2 M uncji (10 923 t). Wiąże się on głównie z nagłym wzrostem zapotrzebowania w przemyśle elektronicznym na materiały z powłokami na bazie stopów srebrno-platynowych. Trend ten silnie uwidocznił się szczególnie pod koniec 2003 r. i był napędzany głównie przez zwiększony udział na rynku technologii odtwarzaczy DVD, telefonów z wbudowanymi aparatami fotograficznymi i komputerami osobistymi. Po analizie sytuacji pod kątem geograficznym stwierdzono, że największe zapotrzebowanie jest w Azji, gdzie tylko w ostatnim roku wzrosło o 5,3 %. Silnie zarysował się także wzrost w Ameryce Północnej, osiągając poziom 3,5 %. W Stanach Zjednoczonych wzrost nastąpił głównie w ostatnim kwartale 2003 r. Wzrost zapotrzebowania w Ameryce Północnej i Azji, był przeciwwagą dla znacznego spadku w Europie i Indiach.

Fotografia. Zapotrzebowanie na srebro w fotografii spadło do poziomu najniższego od wielu lat. Tylko w 2003 r. zaobserwowano spadek aż o 4,7 % czyli o 20 M uncji (3001), do rekordowo niskiego poziomu 196,1 M uncji (6098 t), który jest najniższy od 14 lat. Duży spadek odnotowano przede wszystkim w krajach będących do tej pory największymi odbiorcami srebra. Prawdopodobnie związane jest to z bardzo wysokim odzyskiem srebra oraz wysokim napływem złomu. Biżuteria i przedmioty użytkowe. Wzrost produkcji biżuterii i przedmiotów użytkowych jest jednym z kluczowych zjawisk w zrozumieniu genezy wzrostu produkcji srebra w 2003 r. Spadek zapotrzebowania na biżuterię w Indiach był przyczyną 8 % poważnego spadku produkcji, ale w 2003 r. biżuteria powróciła jako jeden z ważnych czynników budujących wzrost poziomu produkcji. Zaobserwowano wzrost na poziomie 4,1 %. Dalszy znaczący wzrost produkcji biżuterii srebrnej był silnie związany z dużym wzrostem gospodarczym w Tajlandii, Chinach oraz w Stanach Zjednoczonych, które odnotowały imponujący wzrost aż o 11 %. W 2002 r. Indie odnotowały spadek o 28 %, a przez ostatni rok utrzymywały ten wskaźnik na stałym poziomie 77,7 M uncji (2418 t). Obniżenie wzrostu w tym regionie, w latach 2002^-2003, można tłumaczyć po pierwsze stosunkowo wysokimi cenami lokalnymi oraz dużą bezwładnością pomiędzy cenami światowymi. Gwałtowny wzrost popytu na biżuterię w Europie i w Stanach Zjednoczonych był bardzo blisko związany z silnym wzrostem produkcji. Sprzedaż rosła jako wypadkowa dobrej kondycji rynku, korzystnej ceny oraz mody, która przesunęła swoje zainteresowanie ze złota na srebro. Monety i medale. Światowa produkcja monet i medali, po dziewięcioletnim okresie wzrostu, w 2003 r. osiągnąła poziom 35,3 M uncji (1097 t). Wzrost ten był wypadkową gwałtownego wzrostu produkcji w Niemczech i stopniowego jej spadku w Stanach Zjednoczonych. CHALCO ZDOBYWA UDZIAŁY WIĘKSZOŚCIOWE W LANZHOU KIT LING WONG: CHALCO MOYES TO ACQUIRE MAJORITY STAKE IN LANZHOU. MET. BULL. 2004, nr 8845, s. 10, póz. 75730 — BŁ

Gigant chińskiego przemysłu aluminiowego, korporacja Aluminium Corp. of China (Chalco) jest bliska zdobycia pakietu większościowego w Lanzhou Aluminium Co. Oba przedsiębiorstwa gotowe były do podpisania umowy w tej sprawie, w czerwcu 2004 r. Porozumienie ma dotyczyć zasadniczych kwestii, w tym m.in. odpowiedzialności Chalco za długoterminowe wdrożenie i zagospodarowania wolnej przestrzeni na rynku poprzez budowę huty o docelowej wydajności 150 tyś. t/r. oraz rozbudowę istniejących zakładów należących do Lanzhou Aluminium Co w regionie Lianhai. Negocjacje trwały już od ponad pół roku. Chalco potwierdziło zainteresowanie przejęciem Lanzhou Aluminium Co, a przejęcie udziałów większościowych miałoby nastąpić poprzez kupno udziałów Lanzhou na giełdzie w Szanghaju. Lanzhou Aluminium Co w ostatnim czasie miało ogromne kłopoty w związku z gwałtownie wzrastającymi kosztami produkcji. Przeprowadzenie planowanych zmian i przejście pod parasol ochronny Chalco zabezpieczyłoby Lanzhou Aluminium Co stabilne dostawy aluminium oraz ułatwiłoby również zbyt produktów z wykorzystaniem szerokiej sieci dystrybucji należącej do Chalco. Już teraz firma Lanzhou Aluminium Co większość swojej produkcji aluminium zbywa poprzez Chalco. W ostatnim czasie korporacja Lanzhou Aluminium Co, jeden z czołowych producentów aluminium, zwróciła na siebie dużą uwagę w związku z nieudaną próbą budowy huty aluminium o wydajności 260 tyś. t/r. w joint venture z Pechiney. Jednakże jeszcze w sierpniu zeszłego roku przedstawiciele Lanzhou twierdzili, że przedsięwzięcie to nie zostanie całkowicie zarzucone, tylko najprawdopodobniej będzie ukończone w późniejszym terminie. IRAN ZINC PRODUCTION BUDUJE NAJWIĘKSZE W KRAJU ZAKŁADY CYNKOWE IRAN ZINC PRODUCTION TO BUILT COUNTRY'S LARGEST ZINC PLANT. MET. BULL. 2004, nr 8846, s. 16, póz. 75731 — BŁ

Iran Zinc Production planuje wybudowanie największego w kra-

473

ju zakładu cynkowego o wydajności 100 tyś. t/r. Konsorcjum przedsiębiorstw obejmujące m.in. Outokumpu Technology, firmę Kahanroba (Iran), szwajcarską grupę ABB oraz TAIM SA — podpisało kontrakt o wartości ok. 165,9 min euro (204,3 min $). Jak stwierdził Arach Emambakhsh, przyszły szef przedsięwzięcia, kontrakt, podpisany w czerwcu 2004 r., uwzględnia trzyletnią współpracę przy budowie nowego zakładu cynkowego, a rozpocznie się zaraz po uruchomieniu przez Iran Zinc Production (IZP) procesu finansowania projektu. Przygotowania mogą potrwać jeszcze ponad rok, a nawet 18 miesięcy, szczególnie, gdy uwzględni się wcześniejsze doświadczenia związane z innymi inwestycjami w Iranie. Nie wyklucza się, że może to być jednak okres krótszy niż np. pół roku. Nowy zakład cynkowy, o wydajności ponad 80 tyś. t/r., będzie zlokalizowany niedaleko kopalni cynku i ołowiu Iran Zinc Production Anguran, zlokalizowanej w prowincji Zanjan. Obecnie największa irańska kopalnia cynku produkuje 30 tyś. t/r. Właścicielem tych zakładów jest B AFGH Mines Co z siedzibą w Teheranie. HYDRO PLANUJE RESTRUKTURYZACJĘ W NORWESKIM PRZEMYŚLE ALUMINIOWYM THOMAS A.: HYDRO PLANS TO RESTRUCTURE NORWEGIAN ALUMINIUM BUSINESS. MIN. J. 2004, nr 14, May, s. 3, póz. 75732 — BŁ

NORSK Hydro ASA rozważa zmniejszenie zatrudnienia w norweskich hutach aluminium aż o 25 %, twierdząc że redukcja kosztów jest niezbędna do utrzymania rentowności i zapewnienia płyn-

ności finansowej firmy. Planowane zmiany mają ograniczyć koszty o 350*450 min koron norweskich (przy przeliczeniu l USD = 6,87 KNo). NORSK Hydro w swoich norweskich zakładach zatrudnia 3400 pracowników i niestety wszyscy doświadczą konsekwencji związanych z redukcją kosztów. Eivind Reiter, szef NORSK Hydro powiedział: „Przemysł aluminiowy to na rynku norweskim główna dziedzina działalności Hydro. W związku z tym musimy być pewni, że norweski przemysł dostosuje się do warunków panujących na rynku światowym i pozostanie konkurencyjny. Po przeanalizowaniu sytuacji doszliśmy do wniosku, że nasza produkcja jest za niska oraz że absolutnie niezbędne jest zabezpieczenie rentowności produkcji w naszych zakładach w Hoyanger, Arial, Karmoy i Suudalsora. Niestety planowana restrukturyzacja z całą pewnością uderzy w pracowników firmy oraz w lokalne społeczności. Zrobimy wszystko, by maksymalnie zredukować jej negatywne skutki. Redukcja zatrudnienia w Hoyanger i Arial musi zostać przeprowadzona do końca 2006 r. Do tego czasu firma musi zamknąć linie pracujące w oparciu o przestarzałą technologię, ze względu na nowe restrykcyjne normy dotyczące ochrony środowiska." NORSK Hydro poinformował, że ich program restrukturyzacji rozpocznie się natychmiast, ajego zakończenie planowane jest na kwiecień 2005 r. W 2003 r. firma wyprodukowała 1,47 Mt aluminium, w tym aż 850 tyś. t — na miejscu w Norwegii.

WYBRANE KONFERENCJE szkolenia, seminaria, wystawy, targi światowe i krajowe związane z metalami nieżelaznymi w latach 2004-2006 22*24 września 2004, Essen, RFN Aluminium 2004 Źródło: Light Metal Agę 2003, t. 62, nr 1*2, s. 80 www.aluminium2004.com 26*29 września 2004, Madryt, Hiszpania REWAS 2004: Global Symposium on Recycling, Waste Treatment and Clean Technology Źródło: Erzmetall 2003, t. 56, nr 5, s. 311 www.inasmet.es/rewas04 17*21 października 2004, Wiedeń, Austria PM 2004 Powder Metallurgy Źródło: Metal Powder Report 2003, t. 58, nr 11, s. 43 www.epma.com 26-30 października 2004, Hannover, RFN Euro Blech 2004 Źródło: Light Metal Agę 2003, t. 62, nr 1*2, s. 80 www.euroblech.com 27-30 października 2004, Las Vegas, USA MINExpo International 2004 Źródło: Min. Eng. 2002, t. 15, nr 9, s. 704 8-9 listopada, 2004, Cape Town, RPA Solid-Liąuid Separation 04 Źródło: Minerals Engineering. 2003, t. 16, nr 9, s. 892 e-mail: [email protected] 10-12 listopada, 2004, Cape Town, RPA Precious Metals 04

474

Źródło: Minerals Engineering. 2003, t. 16, nr 9, s. 892 e-mail: [email protected] 17-19 grudnia 2004, Yaranasi, Indie International Conference on Recent Advances in Composites Materials Źródło: Z.Metallkd. 2002, t. 93, nr 9, s. 942 13-17 luty, 2005, San Francisco, USA TMS Meeting@Exhibition Źródło: Minerals Engineering. 2003, t. 16, nr 9, s. 887 e-mail: [email protected] 14*15 marca, 2005, Cape Town, RPA Pyrometallurgy 05 Źródło: Minerals Engineering. 2003, t. 16, nr 9, s. 892 e-mail: [email protected] 16*18 marca, 2005, Cape Town, RPA Bio-& Hydrometallurgy 05 Źródło: Minerals Engineering. 2003, t. 16, nr 9, s. 892 e-mail: [email protected] 17-19 października 2005, Kyoto, Japonia International Lead-Zinc Processing Symposium Źródło: Minerals Engineering. 2003, t. 16, nr 9, s. 888 e-mail: [email protected] 12*16 marca, 2006, San Antonio, USA TMS Meeting & Exhibition Źródło: Minerals Engineering. 2003, t. 16, nr 9, s. 888 e-mail: [email protected]

Dział Informacji i Marketingu Instytutu Metali Nieżelaznych w Gliwicach tworzy jedyną w kraju polskojęzyczną Zintegrowaną Bazę Danych Metale Nieżelazne dostępną w sieci INTERNET pod adresem: www.imn.gliwice.pl. Zintegrowana Baza Danych Metale Nieżelazne obejmuje trzy bazy danych:

•

Baza Metale Nieżelazne

(BMN)

Baza danych Metale Nieżelazne jest informacyjną bazą bibliograficzną. Podstawowa tematyka to: wzbogacanie, otrzymywanie, przetwórstwo, metaloznawstwo i zastosowania metali nieżelaznych, jak też dziedziny interdyscyplinarne, takiejak: ochrona środowiska, automatyzacja, zagadnienia gospodarcze, metody badań własności, chemia analityczna. Rekordy w bazie zawierają: dane bibliograficzne, opis deskryptorowy dokumentu oraz analizę dokumentacyjną. Baza danych Metale Nieżelazne jest jedyną w kraju bazą danych obejmującą całość zagadnień metali nieżelaznych. Obecnie baza danych Metale Nieżelazne liczy ok. 75 000 rekordów. •

Biblioteczna (BZB) Zakres tematyczny bazy danych BZB jest identyczny jak bazy Metale Nieżelazne. Do bazy wprowadzane są informacje o wszystkich typach dokumentów wpływających do Biblioteki Naukowo-Technicznej Instytutu Metali Nieżelaznych. Rekordy zawierają opis bibliograficzny dokumentu i opis deskryptorowy. Obecnie baza danych BZB liczy ponad 10 400 rekordów

•

Opracowania Własne (ÓW) Zadaniem bazy danych ÓW jest informowanie o dorobku naukowym Instytutu Metali Nieżelaznych, o różnorodnych opracowaniach pracowników IMN, takich jak: książki, artykuły, broszury, sprawozdania z prac badawczych, rozprawy doktorskie i habilitacyjne, patenty, referaty na sympozjach, zjazdach i konferencjach. Baza ta liczy obecnie ponad 5500 rekordów. Możliwość przeszukiwania baz danych uzyskacie Państwo po wypełnieniu Formularza Rejestracyjnego, który znajduje się na stronie domowej Działu Informacji i Marketingu. Oferujemy również usługi przeszukiwania baz danych na miejscu za pośrednictwem sieci LAN. Zamówienia na nasze usługi przyjmujemy na bieżąco. Nasz adres: Instytut Metali Nieżelaznych Dział Informacji i Marketingu 44-101 Gliwice ul. Sowińskiego 5 Dział Informacji i Marketingu Kierownik Działu Informacji i Marketingu mgr Alicja Skotnicka tel.(0-32) 2380-263 fax(0-32) 2316933; 2380350 e-mail: [email protected]

Materiały informacyjne opracowuje zespół pracowników Działu Informacji i Marketingu Instytutu Metali Nieżelaznych w składzie: mgr inż. Jadwiga Kapryan — JK mgr inż. Beata Łaszewska — BŁ mgr inż. Anna Gorol — AG Alicja Wójcik — AW

475

Światowy rynek metali nieżelaznych

LM IZI l k Ml 315!

GLOBAL NON-FERROUS METALS MARKET

R e d a k t o r o d p o w i e d z i a l n y : dr hab. inż. JAN B U T R A Rudy Metale R 49 2004 nr 9 UKD669.2/.8(100):338.5(100).339.4(100)

WYDARZENIA GOSPODARCZE ZIELONE ŚWIATŁO DLA PROJEKTU ŁUGOWANIA W KOPALNI ESCONDIDA ESCONDIDA LEACH PROJECT GETS GREEN LIGHT. Metal Bulletin Monthly, May 2004, p. 73 Kopalnia miedzi Escondida (Chile) zainwestuje 870 min $ w opracowanie procesu ługowania rudy siarczkowej z kopalni Escondida i Escondida Norte, której zasoby szacuje się na l ,134 mld t 0 średniej zawartości 0,52 %. Kopalnia zamierza produkować w procesie ługowania 180 tyś. t miedzi katodowej rocznie. Projekt ma funkcjonować ponad 25 lat, a produkcja ruszy w drugiej połowie 2006 r. RAPORT DOTYCZĄCY PROJEKTU MAGISTRAL MAGISTRAL REPORT. Mining Journal, 21 May 2004, p. 7 Inca Pacific Resources Inc zakończył raport techniczny dotyczący projektu miedzi i molibdenu Magistral w Ancash (Peru). Firma nabyła 51 % udziałów w projekcie od Antofagasta plc za 2,1 min $ 1 stała się 100 % właścicielem projektu. Złoże posiada zasoby potwierdzone o wielkości 31 min t i średniej zawartości 0,79 % Cu, 0,06 % Mo i 4 g/t Ag. Raport techniczny rozważa budowę kopalni odkrywkowej i zakładu przerabiającego 15 tyś. t rudy na dobę. Całkowity koszt inwestycji oszacowano na 131 min $. Kopalnia mogłaby funkcjonować ponad 14 lat i produkować rocznie 45 tyś. t miedzi rafinowanej, 2 tyś. t molibdenu i 500 tyś. oz srebra. PROGRAM POSZUKIWAWCZY DLA PROJEKTU NORMAN NORMAN PROGRAMME. Mining Journal, 21 May 2004, p. 9 FNX Mining Co Inc i jego partner Dynatec Corp. zatwierdzili program podziemnych poszukiwań o wartości 30 min $C i feasibility study dla projektu miedzi i niklu Norman, który jest częścią obszaru Sudbury. Program obejmuje pogłębienie szybu do poziomu 2450 i wykonanie przekopu do złoża Norman 2000. TECK COMINCO ZMIENIA PLANY EKSPLOATACJI ZŁOŻA MIEDZI I NIKLU W MINNESOCIE TECK COMINCO PUTS MINNESOTA COPPER — NICKEL ON HOŁD. Metal Bulletin, 3 May 2004, No. 8840, p. 12 Teck Cominco Ltd (Kolumbia Brytyjska) poinformował o wstrzymaniu realizacji planów eksploatacji złóż miedzi i niklu zlokalizowanych w południowo-wschodniej części Minnesoty. Według informacji rzecznika prasowego firmy zmiana planów eksploatacji złóż związana jest z bardzo wysokimi kosztami, na które w chwili obecnej przedsiębiorstwo nie może sobie pozwolić.

476

UMOWA INMET — AUR DOTYCZĄCA ZŁÓŻ MIEDZI INMET — AUR TIE TARGETING COPPER DEYELOPMENT. Metal Bulletin, lOMay 2004, No. 8841, p. 15 Kanadyjska firma Inmet Mining Corp. podpisała z Aur Resources Inc umowę dotyczącą kupna części udziałów firmy. Transakcja będzie kosztowała Inmet Mining Corp. ponad 437 min $. Połączenie firm przyczyni się do odpowiedniego wykorzystania i zagospodarowania złóż miedzi. Nowa firma otrzyma nazwę Aur Mining i będzie prowadziła interesy oraz eksploatację w 7 kopalniach zlokalizowanych w 5 krajach. Przedsiębiorstwo zamierza przeznaczyć ponad 2,3 min t wydobytej miedzi na kapitalizację rynku w wysokości l mld $. W 2004 r. Aur Mining przewiduje produkcję na poziomie 172 tyś. t miedzi, 68 tyś. t cynku i ok. 260 tyś. oz złota. W skład nowo powstałej firmy wejdzie 4 członków z zarządu Aur Resources, czterech z Inmet i sześciu członków niezależnych. HCL ZWIĘKSZA PRODUKCJĘ KONCENTRATÓW MIEDZIOWYCH HCL BOOSTS COPPER CONCS OUTPUT. Metal Bulletin, 24 May 2004, No. 8843, p. 14 Indyjski producent miedzi Hindustan Copper zamierza podwyższyć w przyszłym roku poziom produkcji koncentratów miedziowych, zamiast importować metal z zagranicy i walczyć z nierentownym poziomem kosztów przeróbki i rafinacji. Firma planuje od przyszłego roku zwiększenie rocznej produkcji koncentratów miedziowych o l min t do poziomu 3,7 min t. Wzrośnie również produkcja miedzi nieprzerobionej o około 8 tyś. t do poziomu 36 tyś. t. HCL przeznaczy na projekt rozbudowy kopalń odkrywkowych Malanjkhand (Madhya Pradesch) około 5,98 min $. W kopalni produkuje się obecnie tylko tyle koncentratu, aby wystarczyło na wyprodukowanie 23 tyś. t miedzi, podczas gdy w dwóch kopalniach Khetri i Kolhan (obecnie nieczynnych z powodu wysokich kosztów operacyjnych) produkowano rocznie około 10 tyś. t miedzi. Firma planuje także ponowne otwarcie huty miedzi w Ghatsila (stan Jharkhand), której optymalny poziom produkcji wynosi 18 tyś. t miedzi. NORYLSK UMACNIA AKTYWA ZŁOTA NORILSK STRENGTHENS GOLD PORTFOLIO. Metal Bulletin Monthly, May 2004, p. 73; NORILSK BUYS 20 % STAKE IN GOLD FIELDS. Mining Magazine, May 2004, p. 5 Norylsk Nickel, w ramach strategii ekspansji zewnętrznej Rosji i zwiększenia produkcji metali szlachetnych, kupił od Anglo American 20 % udziałów w południowoafrykańskim Gold Fields Ltd za 1,16 mld $. Przedsiębiorstwo Gold Fields jest jednym z najwię-

kszych producentów złota, który rocznie produkuje 4,33 min oz i posiada bogactwa mineralne o wielkości 195 min oz. PRYWATYZACJA W ARABII SAUDYJSKIEJ SAUDI PRIYATISATION. Mining Journal, 21 May 2004. p. l Najwyższa Rada Gospodarcza w Arabii Saudyjskiej zatwierdziła plany sprywatyzowania głównych aktywów ubezpieczeniowych i górniczych będących własnością państwa. Program obejmuje restrukturyzację przedsiębiorstwa górniczego Maaden w oddzielne jednostki zawierające różne aktywa złota, boksytu, fosforanu, minerałów przemysłowych i aluminium. Aktywa złota obejmują kopalnię Mahd ad Dhahab produkującą rocznie 100 tyś. oz, która zostanie sprzedana jako pierwsza. Inne aktywa dotyczą złoża boksytów w Zubeira i złoża fosforanów w Al-Jalamid. UMOWA OPCYJNA DOTYCZĄCA TURCJI TURKISH OPTIONS. Mining Journal, 21 May 2004, p. 7 Fronteer Development Group Inc i Teck Cominco Ltd podpisali umowę opcyjną dotyczącą obszarów złota Agi Dagi i Kirazli (własność Teck Cominco) w zachodniej Turcji. W Agi Dagi bogactwa wnioskowane oszacowano na 11,3 min t o średniej zawartości 1,2 g/t Au. Fronteer wyemituje dla Teck Cominco 650 tyś. akcji. Chcąc nabyć 100 % udziałów w obszarze Agi Dagi, Fronteer musi dodatkowo wydać 5 min $ na poszukiwania i wyemitować kolejne 350 tyś. akcji dla Teck Cominco. W celu nabycia 100 % udziałów w obszarze Kirazli przedsiębiorstwo powinno wydać 3 min S na eksplorację i wyemitować 200 tyś. akcji dla Teck Cominco. NEWMONT MOŻE POPRZEĆ FRANC OR W ROSJI NEWMONT MAY BACK FRANC OR IN RUSSIA. Mining Journal, 21 May 2004, p. 7 Franc Or Resources Corp podpisał list intencyjny z Newmont Mining Corp. dotyczący prywatnej emisji akcji za sumę 4 min $C. Pieniądze zostaną wykorzystane przez przedsiębiorstwo na sfinansowanie poszukiwań złota i udostępnienie złoża w Rosji. Zakończenie transakcji nastąpi 7 lipca 2004 r. Rozważana jest subskrypcja wpływów stanowiących prawo do otrzymania jednej akcji i gwarancji na połowę akcji zwykłej. Wpływy zostaną wykorzystane, jeśli przed 18 listopada br. Franc Or nabędzie prawo do kupna 60 % udziałów w obszarze poszukiwawczym. Newmont stanie się wówczas właścicielem 49 % udziałów w Franc Or. PLACEK NABYWA UDZIAŁY W OBSZARZE KILLALOE PLACER'S KILLALOE EARN-IN. Mining Journal, 21 May 2004. p. 7 Placer Dome Inc zgodził się na utworzenie joint venture z Cullen Resources Ltd odnośnie do obszaru złota Killaloe w Zachodniej Australii. Placer może nabyć 70 % udziałów w prawach do złota za sumę 4 min SA, które musi wpłacić w ciągu 4 lat. Kolejne 10 % przedsiębiorstwo może nabyć, gdy Cullen podejmie decyzję w sprawie kopalni. Umowa zależy od wyniku porozumienia pomiędzy Cullen i Xplore Pty Ltd odnośnie do obszarów Killaloe. CVRD PODPISUJE UMOWĘ Z RELIANCE ODNOŚNIE DO OBSZARU ANDORINHAS CVRD GRANTS OPTION ON ANDORINHAS TO RELIANCE. Mining Journal, 21 May 2004, p. 8 Reliance Mining Ltd podpisał umowę opcyjną z brazylijskim przedsiębiorstwem Cia Yale do Rio Doce (CVRD) dotyczącą obszaru złota Andorinhas w brazylijskim Parci State. Mineralizacja żyłowa o wysokiej zawartości złota znajduje się na obszarach Mamao, Babacu i Lagoa Seca. Jeśli umowa nabycia obszaru zostanie zrealizowana w ciągu sześciu miesięcy to Reliance zapłaci CVRD 40 tyś. $ oraz 3,5 % średniej natychmiastowej ceny złota notowanej na giełdzie w danym okresie. WIĘKSZA STREFA NAARTOK NAARTOK ŻONĘ GROWS. Mining Journal, 21 May 2004. p. 8 Miramar Mining Corp., podczas wierceń na projekcie złota Hope Bay w kanadyjskim Nunavut Territory, natrafił na kolejną znaczącą mineralizację złota w strefie Naartok będącej częścią obszaru Madrid. Zawartość pierwiastka w poszczególnych interwałach wynosi

od 6,3 do 51,2 g/t Au.

ROZPOZNANIE OBSZARU BISSA BISSA INTERCEPTS. Mining Journal, 21 May 2004, p. 8 Jilbey Gold Exploration Ltd, podczas badań prowadzonych w obszarze Bissa (Burkina Faso), natrafił na znaczącą mineralizację złota. Wiercenia mają na celu dalsze zdefiniowanie złoża Bissa, w którym zawartość złota waha się od 3,61 do 13,56 g/t. WYNIKI BADAŃ Z OBSZARU YEDUGA YEDUGA ASSAYS. Mining Journal, 21 May 2004, p. 8 Trans-Siberian Gold plc (TSG) otrzymał wstępne wyniki z wierceń prowadzonych na projekcie złota Yeduga w środkowej Syberii. W obszarze tym wyróżniono 13 oddzielnych stref mineralizacji, które zawierają w sumie 2,3 min oz złota. Zawartość metalu w poszczególnych interwałach wynosi od 2,74 do 26,82 g/t Au. WYNIKI Z ODWIERTÓW W KOMPLEKSIE JERRITT CANYON JERRITT CANYON HOLES. Mining Journal, 21 May 2004, p. 9 Queenstake Resources Ltd zakończyła wiercenia otworów w ramach programu poszukiwawczego prowadzonego w kompleksie górniczym złota Jerritt Canyon (Newada). Ostatnie wyniki pochodzą z otworów badawczych wykonanych w strefach położonych blisko kopalń Smith, SSX i Murray w Jerritt Canyon. Zawartość kruszcu w poszczególnych interwałach waha się od 7,9 do 17,4 g/t Au. ROZPOZNANIE W KOPALNI SANTA ROSA SANTA ROSA INTERCEPTS. Mining Journal, 21 May 2004. p. 9 Andean American Mining Corp. zakończył wiercenia w strefie Open Pit w obrębie kopalni złota i srebra Santa Rosa w Peru. Zawartość pierwiastko w w poszczególnych interwałach wynosi od 2,19 do 2,54 g/t Au i od 3,40 do 207,2 g/t Ag. ODWRÓCENIE LOSU A REYERSAL OF FORTUNE. Metal Bulletin Monthly, May 2004, p. 38 Według International Lead and Zinc Study Group (ILZSG) w ubiegłym roku nastąpił duży spadek produkcji hut cynku (571 tyś. t), co oznacza, że niskie ceny cynku zaczęły wpływać na podaż. Pomimo spadku produkcji zapasy rafinowanego cynku przekraczały popyt o 118 tyś. t. Ogólnoświatowe zużycie rafinowanego cynku wzrosło o 2,5 % na skutek dużego zapotrzebowania w Chinach (8,6 %), gdzie wykorzystano rosnący popyt na stal ocynkowaną. W Azji produkcja cynku wzrosła o 4,1 % głównie dzięki Chinom, Indiom, Iranowi, Japonii, Korei Pn. i Pd. Natomiast w Europie produkcja metalu rafinowanego spadła o 5,9 % w wyniku zamknięcia dużej liczby europejskich zakładów, tj. Northfleet w Wielkiej Brytanii, Noyells Godault we Francji, Porto Vesme we Włoszech i Titov Yeles w Macedonii. ILZSG podał, że cena cynku na LME w 2003 r. wynosiła średnio 828 $/t, co stanowi wzrost o 6,3 % w stosunku do roku wcześniejszego. Natomiast średnia trzymiesięczna cena wzrosła o 5,9 % do 843 $/t. Poniższa tablica przedstawia bilans w zakresie produkcji, importu, zapasów i zużycia cynku rafinowanego w krajach zachodnich: Wyszczególnienie

1999* 2000* 2001* 2002*

2003* (wstępne dane)

Produkcja cynku rafinowanego

5832

6140

6282

6674

6665

823

865

877

747

598

Zapasy w USA do dyspozycji

22

39

23

3

8

Zużycie cynku rafinowanego

6826

7138

6902

7105

Bilans

-150

-94

280

320

Import netto ze Wschodu

7153

118

Źródło ILZSG. *Dane podano w tyś. t RUSZA PROJEKT NIKLU RAYENSTHORPE RAYENSTHORPE NICKEL PROJECT ON THE STARTING BLOCKS.

477

Metal Bulletin Monthly, May 2004, p. 73: BHP BILLITON TO EXPAND IN NICKEL. Mining Magazine, May 2004, p. 5 BHP Billiton ogłosił rozpoczęcie rozbudowy kopalni i zakładu przeróbczego na laterytowym projekcie niklu Ravensthorpe w Zachodniej Australii oraz rafinerii Yabulu w Queensland. Przedsiębiorstwo prognozuje zwiększenie produkcji niklu w Australii z 31,2 tyś. t do 76 tyś. t/r. do 2007 r. Projekt, położony 35 km na wschód od miasta Ravensthorpe w pobliżu południowego wybrzeża Zachodniej Australii, posiada kopalnię odkrywkową z trzema złożami rudy zawierającymi bogactwa o wielkości 253 min t i średniej zawartości 0,69 % Ni i 0,03 % Co. Według założeń zakład hydrometalurgiczny będzie przerabiał rudę limonitową i saprolitową oraz produkował rocznie 50 tyś. t niklu i 1,4 tyś. t kobaltu w formie MHP (mieszany półprodukt wodorotlenku niklu i kobaltu). Rafineria QNI Yabulu, znajdująca się w pobliżu Townsville w Queensland, będzie przerabiała rocznie 220 tyś. t MHP pochodzącego z Ravensthorpe. Pełna produkcja rozpocznie się w drugiej połowie 2008 r. CMCC POWRACA DO PROJEKTU NIKLU W PNG CHINA BACKS PNG NICKEL PROJECT. Mining Journal, 21 May 2004, p. l

China Metallurgical Construction Corp. (CMCC) zainwestuje 500 min $ w rozbudowę laterytowego projektu niklu i kobaltu Ramu w Papua Nowej Gwinei (PNG). Projekt jest obecnie w rękach dwóch australijskich przedsiębiorstw, tj. Highlands Pacific Ltd (68,5 % udziałów) i Oil Search Ltd (31,5 % udziałów). Udziały będące w posiadaniu Oil Search Ltd zgodził się nabyć Minerał Resources Development Co (MRDC) z PNG. Całkowity koszt przedsięwzięcia oszacowano na 650 min $. Rozbudowa obejmie kopalnię Kurumbukari położoną 75 km na południowy-wschód od Madang i rafinerię. Roczna produkcja wyniesie 32,8 tyś. t niklu i 3,2 tyś. t kobaltu. Zasoby wynoszą w sumie 75,7 min t o średniej zawartości 0,91 % Ni i 0,10 % Co. CMCC zamierza sprzedawać nikiel chińskim producentom stali.

KOPALNIA AGUABLANCA PRZYGOTOWANA AGUABLANCA GEARS UP. Mining Journal, 21 May 2004, p. 7 Rio Narcea Gold Mines Ltd prognozuje na sierpień 2004 r. uruchomienie produkcji w kopalni odkrywkowej Aguablanca zlokalizowanej w południowej Hiszpanii. Stref a mineralizacji występuje w skałach głębinowych gabrowo-norytowych pomiędzy brekcjami magmowymi. Pirotyn, pentlandyt i chalkopiryt tworzą dominującą mineralizację siarczkową. Według oszacowania zasoby wynoszą 15,7 min t o średniej zawartości 0,66 % Ni, 0,46 % Cu, 0,47 g/t PGM i 0,017 % Co. To wystarczy na około 10,5 roku działalności kopalni i przeróbkę l ,5 min t rudy rocznie. Miejscowy zakład flotacji, wybudowany przez Fluor Corp., będzie produkował koncentraty Cu-Ni-PGM z opcją oddzielnej produkcji koncentratów miedzi i niklu. Roczna produkcja koncentratów prognozowana jest na poziomie 10CN-120 tyś. t o średniej zawartości 8-9 % Ni, 6-7 % Cu, 5-8 g/t PGM i 0,15 % Co. Koncentraty będą dostarczane do portu Huelva i sprzedawane Glencore International AG do 2010 r., zgodnie z podpisanym porozumieniem. Całkowity koszt inwestycyjny oszacowano na 70 min euro. GLENCORE, MINARA — OTRZYMAŁA 113 MLN $ ODSZKODOWANIA OD FIRMY FLUOR GLENCORE, MINARA RECEIYE A$ 155 MILLION FROM FLUOR. Metal Bulletin, 10 May 2004, No. 8841, p. 17 Partnerzy joint-venture projektu eksploatacji laterytowego złoża niklu Murrin Murrin (Zachodnia Australia) otrzymaj ą od firmy Fluor Daniel Corp. 113 min S na podstawie porozumienia podpisanego 5 maja 2004 r. Fluor, potentat w dziedzinie inżynierii, w 1999 r. zaprojektował i wybudował zakład wzbogacania rud Murrin Murrin. Gwarancją sukcesu miał być bardzo wysoki poziom produkcji, jednak do dnia dzisiejszego zakład nie osiągnął zakładanego optimum. Podpisane ostatnio porozumienie kończy ponad czteroletnią „batalię", jaką stoczyli ze sobą Fluor i właściciele Murrin, czyli Minara Resources (60 %) i Glencore (40 %).

INFORMACJE GIEŁDOWE HARMONY PRZEJMUJE ABELLE HARMONY SEALS ABELLE. Mining Journal, 21 May 2004, p. 11 Harmony Gold Mining Co Ltd z Afryki Pd. oświadczył, że około 97 % udziałowców firmy Abelle Ltd zaakceptowało ofertę przejęcia o wartości 125 min $A. Dzięki temu Harmony uzyskał prawo do zakupu pozostałych papierów wartościowych w Abelle. PROJEKT FINANSOWY DLA KOPALNI ASACHA ASACHA PROJECT FINANCE. Mining Journal, 21 May 2004, p. 11 Trans-Siberian Gold plc zlecił Standard Bank London opracowanie projektu finansowego dla rozbudowy kopalni złota Asacha w prowincji Kamczatka na Dalekim Wschodzie Rosji, o wartości 30 min $. Bankowe feasibility study zostało zakończone na początku 2004 r. Przedsiębiorstwo spodziewa się uruchomienia przedsięwzięcia do końca 2005 r. HANDEL AKCJAMI MCWATTERS ZAWIESZONY MCWATTERS SUSPENDED, Mining Journal, 21 May 2004, p. 11 Giełda w Toronto wstrzymała handel akcjami producenta złota McWatters Mining Inc. Przedsiębiorstwo na początku 2004 r. miało problemy z wierzycielami, ponieważ dochód uzyskiwany z kopalni odkrywkowej złota Sigma-Lamaąue w północno-zachodnim Quebecu nie pokrywał długów. W celu zwiększenia funduszu przeznaczonego na spłatę wierzycieli przedsiębiorstwo zaproponowało sprzedaż kopalni Sigma-Lamaąue firmie Century Mining Corp. za 25,9 min $C. FREEPORT ODKUPUJE AKCJE

478

FREEPORT BUY-BACK. Mining Journal, 21 May 2004, p. 12 Freeport-McMoRan Copper & Gold Inc odkupił 3,1 m.in akcji za około 90 min $. Wcześniej, tj. na początku 2004 r. przedsiębiorstwo odkupiło 24 min akcji będących w posiadaniu Rio Tinto group za 882 min $. CAMECO KOŃCZY OFERTĘ PUBLICZNĄ CAMECO'S GOLD IPO. Mining Journal, 21 May 2004, p. 12 Cameco Corp., największy producent uranu na świecie, spodziewa się na początku lipca 2004 r. zakończenia wstępnej oferty publicznej akcji (IPO) nowopowstałego przedsiębiorstwa złota Centerra Gold Inc. Cena akcji ma być ustalona na koniec czerwca. Początkowo Cameco będzie posiadał 76 % udziałów w Centerra i oczekuje zachowania ponad 50 % udziałów na zakończenie oferty. MEKSYKAŃSKIE PRZEDSIĘBIORSTWO POSZUKIWAWCZE ZŁOTA NOTOWANE NA AIM MEXIC AŃ GOLD EXPLORER TO LIST ON AIM. Mining Journal, 21 May 2004, p. 12 Vane Holdings plc zamierza zebrać 4 min £ w wyniku wstępnej oferty publicznej akcji, zanim zostaną umieszczone na londyńskim Ałternative Investment Market (AIM), tj. na początku czerwca 2004 r. Według prezesa Stevena Van Nort dochód zostanie wykorzystany na udostępnienie złoża znajdującego się w obrębie projektu złota i srebra Diablito w meksykańskim stanie Nayarit. Przedsiębiorstwo przewiduje rozpoczęcie eksploatacji w ciągu sześciu miesięcy i osiągnięcie poziomu 10 t/d., który wzrośnie później do 50 t/d. Ruda trafi następnie do huty i zostanie poddana obróbce.

RESTRUKTURYZACJA ANYIL ANYIL RESTRUCTURING. Mining Journal, 21 May 2004, p. 13 Anvil Mining NL (AMN) powiadomił swoją kanadyjską filię Anvil Mining Ltd (AML) o rozpoczęciu wstępnej oferty publicznej 1,56 min akcji zwykłych po 4,25 $C/akcję, w celu uzyskania dochodu brutto w wysokości 7 min $C. Nowo utworzone kanadyjskie przedsiębiorstwo stanie się głównym przedsiębiorstwem holdingowym grupy Anvil. Dochód netto zostanie wykorzystany na dalszą rozbudowę kopalni miedzi i srebra Dikulushi w Demokratycznej Republice Konga. OXIANA RENEGOCJUJE FINANSOWANIE PROJEKTU KHA-

NONG OXIANA RENEGOTIATES KHANONG FUNDING. Mining Journal, 21 May 2004, p. 13 Oxiana Ltd uzyskała pożyczkę w wysokości 70 min $ z banku inwestycyjnego ANZ na sfinansowanie rozbudowy projektu miedzi Khanong w regionie Sepon (Laos). Spółka wynegocjowała konkurencyjne warunki zawierające m.in. czteroletni okres spłaty pożyczki. Przedsiębiorstwo rozpoczęło prace na projekcie w ubiegłym roku i przewiduje uruchomienie zakładu na koniec pierwszego kwartału 2005 r. Zakład będzie produkował rocznie około 60 tyś. t miedzi metodą ługowania i SX-EW.

WYNIKI FINANSOWE REKORDOWY DOCHÓD TECK COMINCO W WYNIKU WZROSTU CEN METALI WYSOKIEJ JAKOŚCI HIGH METALS PRICES PRODUCE RECORD QUARTER FOR TECK. Metal Bulletin, 3 May 2004, No. 8840, p. 14 Teck Cominco odnotował rekordowy poziom kwartalnych dochodów — 96 min $C, podczas gdy rok wcześniej kwartalne dochody plasowały się na poziomie 5 min $C. Korzyści związane z poprawą poziomu cen cynku, miedzi i złota, umożliwiły firmie zwiększenie dochodów o 25,8 % z poziomu 547 min $C w pierwszym kwartale 2003 r. do 722 min $C w 2004 r. Zarobki Teck Cominco za pierwszy kwartał były najwyższe, pomimo licznych problemów z produkcją, tj. obniżenia poziomu produkcji ołowiu w hucie Trail (Kolumbia Bryt.), zmniej szenia produkcji cynku podczas prowadzenia operacji Cajamarąuilla (Peru) i obniżenia produkcji cynku i ołowiu w kopalni Red Dog Minę (Alaska). Największy dochód w wy-

sokości 65 min $C uzyskała kopalnia Highland Yalley Copper Minę (Kolumbia Brytyjska) w porównaniu do 8 min $C w 2003 r. ...NOWY RZĄD I ZYSKI PRZYCZYNĄ NIEOCZEKIWANEGO POZIOMU SPRZEDAŻY HCL ...AS NEW GOYERNMENT AND PROFITABILITY MĄKĘ HCL SALE UNLIKELY. Metal Bulletin, 24 May 2004, No. 8843, p. 14 Indyjski producent miedzi Hindustan Copper (HCL) zanotował w pierwszym kwartale 2004 r. zyski na poziomie 2,5 min $, co pozytywnie wpływa na plany prywatyzacji firmy. Osiągnięcia firmy spowodowane wysokim poziomem cen miedzi, przyczyniają się do coraz większego zainteresowania HCL. Po raz pierwszy firma została wystawiona na sprzedaż w 2002 r., jednak wówczas ceny miedzi plasowały się na bardzo niskim poziomie.

CENY METALI „NIEODPOWIEDZIALNY I NIEJASNY" — HANDLOWCY ATAKUJĄ DLA, KTÓRA WYPUŚCIŁA NA RYNEK 500 TYŚ. LB KOBALTU „IRRESPONSIBLE AND NOT TRANSPARENT' — TRADERS ATTACK DLA'S 500 000 LB COBALT RELEASE. Metal Bulletin, 3 May 2004, No. 8840, p. 16 Producenci kobaltu są rozczarowani i źli z powodu decyzji amerykańskiego Defense National Stockpile Center (oddział Defense Logistics Agency), dotyczącej wypuszczenia na giełdę około 500 tyś. Ib kobaltu. Ceny kobaltu zaczęły spadać do poziomu 25 $/lb, podczas gdy jeszcze miesiąc temu plasowały się na poziomie 28 $/lb. Na początku kwietnia agencja rządowa sprzedała ponad 3,8 min Ib kobaltu za ponad 61,4 min S. AMERYKAŃSKIE PREMIE ZA MIEDŹ PRZEKROCZYŁY POZIOM 9 CENTÓW ZA LB COPPER PREMIUMS SURPASS 9 CENTS PER LB IN NORTHEAST USA. Metal Bulletin, 10 May 2004, No. 8841, p. 15 Poziom amerykańskich premii za miedź wzrósł pomimo napiętej sytuacji na rynku w drugim kwartale 2004 r. Szacuje się, że w okresie maj-czerwiec premie na północno-wschodnim wybrzeżu USA wyniosą 9+9,5 centa/lb, podczas gdy w części środkowej USA premie plasują się na poziomie 9 centów/lb. Według handlowców ważniejsze jest posiadanie metalu niż poziom cen, stąd istotnym problemem są strajki w przedsiębiorstwach. Termin porozumienia zawartego pomiędzy strajkującymi w rafinerii Canadian Copper & Recycling (CCR) należącej do Noranda dobiega końca. Strajk w CCR — huta Home przyczynił się do redukcji poziomu rocznej produkcji o 70 %.

RYNEK METALI OCZEKUJE INFORMACJI DOTYCZĄCYCH KOLEJNYCH TRANSAKCJI ORAZ NOWYCH POZIOMÓW KOSZTÓW PRZERÓBKI I RAFINACJI MARKET AWAITS WORD OF MORĘ COPPER TC/RC DEALS. Metal Bulletin. 31 May 2004, No. 8844, p. 14 Brazylijska firma Cia Yale do Rio Doce (CVRD) zakończyła przygotowania pełnej oferty dotyczącej sprzedaży koncentratu miedziowego z kopalni Mineracao Serra do Sossego S.A. (stan Para). Oferta dotyczy sprzedaży 30 tyś. t materiału, przy czym połowa zamówienia dostarczona zostanie w listopadzie, a reszta w grudniu. Na początku roku CVRD sprzedało swoim kontrahentom ponad 455 tyś. t produktu. Nowa oferta na sprzedaż dodatkowych 30 tyś. t jest kolejnym sukcesem firmy. Nowy poziom kosztów przeróbki i rafinacji w przygotowanej ofercie na 2004 r., przewidywany jest na 20 $/t (2 centy/lb), natomiast na 2005 r. w wysokości 30 S/t (3 centy/lb). POWOLNY SPADEK CEN KOBALTU NA RYNKU COBALT SLIDES IN SŁÓW MARKET. Metal B ulletin, 31 May 2004, No. 8844, p. 15 Poziom cen kobaltu obrazuje trudną sytuację na rynku metalu, pomimo ostatniego wzrostu sprzedaży. W ubiegłym tygodniu poziom cen metalu niskiej jakości zmalał z 24,75+25,50 $/lb do poziomu 24,60+25,40 S/lb. Obecnie na rynku jest spory zapas kobaltu, dzięki któremu łatwo można przewidzieć poziom cen w najbliższej przyszłości, tj. około 24 $/lb.

479

Średnie miesięczne ceny metali Styczeń-Maj 2004

Metal

cena najniższa

Maj 2004

cena najwyższa

cena średnia

Miedź Grade A (S/Mg) transakcje natychmiastowe transakcje trzymiesięczne-sprzedaż

2336,75 2326,00

3165,00 3029,00

2732,86 2641,47

Ołów (S/Mg) transakcje natychmiastowe transakcje trzymiesięczne-sprzedaż

696,00 698,50

974,50 933,00

7808,45 768,24

Cynk (S/Mg) transakcje natychmiastowe transakcje trzymiesięczne-sprzedaż

997,00 1015,00

1 155,00 1168,50

1027,93 1046,58

Nikiel ($/Mg) transakcje natychmiastowe transakcje trzymiesięczne-sprzedaż

10 527,50 10495,00

17760,00 17660,00

cena miesięczna najniższa maj 2004

cena miesięczna najwyższa maj 2004

25475 24731

26300 25463

Kobalt ($/Mg) min. 99,8 % min. 99,3%

11 118,29 11 116,05

Złoto ($/oz) poranna popołudniowa

383,95263 383,77895

Srebro (doz) Spot

584,73684

May Averages, Metal Bulletin, 7 June 2004, No. 8845, p. 29

ZAPASY MIEDZI

ZAPASY OŁOWIU 74474i 65956 57438 l

04/04^9

04/05/19

04/D6/17

04/04/19

Data sesji

0*05/19

04/06/17

04/07/15

Data sesji

ZAPASY NIKLU

ZAPASY CYNKU

78650e''

748763 l729891

711019 04/04/19

7390. 04/D5/19

04/06/17

Data sesji

04.W/15

04/D5/19

04/06/17

Data sesji

Materiały informacyjne opracowuje Zespół Studiów i Analiz Strategicznych CBPM Cuprum Sp. z o.o. Ośrodek Badawczo-Rozwojowy we Wrocławiu w składzie: dr inż. Jan Kudełko, mgr Aneta Baranska, mgr Aleksandra Mońka, mgr Wojciech Korzekwa.

480

CHRONICLE

Jubileusz INFROMATORÓW Nakładem Zarządu Głównego SITPH ukazało się X wydanie informatorów osobowo-teleadresowych (2004), tradycyjnie już w dwóch emisjach: firm metali nieżelaznych oraz hutnictwa żelaza i stali. Zapoczątkowane w 1995 roku wydawnictwo okazało się typowym „strzałem w dziesiątkę" oczekiwań wszystkich producentów metali i firm współpracujących, włączając w to również zaplecze naukowo-badawczo-projektowe, koksochemię i materiały ogniotrwałe. Duże zainteresowanie i stałe oczekiwania aktualizacji danych i nazwisk były siłą napędową regularnego, corocznego ukazywania się

informatorów z jednoczesną poprawą szaty graficznej i stosowania lepszego papieru. Z biegiem lat poczęto też wykorzystywać internet do zamieszczania w nim danych zawartych w informatorach. Inaugurując wydawnictwo, jego pomysłodawca i twórcy Eugeniusz Rączka i Jerzy Kucharek nie byli pewni sukcesu ani tego, że będzie możliwe jubileuszowe, X wydanie. Z okazji jubileuszowego wydania INFORMATORÓW wydawca wyraża słowa podziękowania inicjatorom, wszystkim współpracującym i życzliwym Klientom i Kontrahentom.

Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach Oddział Legnica 59-220 Legnica, ul. Złotoryjska 194 tel/fax.: (076) 876 69 60/65; e - m a i l : ilg(S)Jmn.gliwice.pl Podstawowy kierunek działalności opracowywanie i wdrażanie technologii piro- i hydrometalurgicznych związanych z zagospodarowywaniem odpadów z przemysłu metali nieżelaznych

*;NnCit:«i sprzedaż materiałów ściernych POLGRIT stosowanych do oczyszczania powierzchni metalowych metodą strumieniowo-ścierną przed zabezpieczeniem antykorozyjnym i malowaniem sprzedaż mineralnych uzdatniaczy wody pitnej HYDROCLEANIT i AQUACLEANIT stosowanych do oczyszczania wód powierzchniowych, podziemnych, miękkich i kwaśnych ze szkodliwych związków żelaza i manganu oraz wzbogacania wody w mikroelementy wapnia i magnezu sprzedaż tlenków cynku dla zastosowań technicznych i paszowych sprzedaż chlorków cynku w roztworach 45% i 75% ZnCl2 i krystalicznego dla zastosowań w przemyśle elektrochemicznym, elektrotechnicznym, w procesach metalizowania, do produkcji środków ochrony roślin sprzedaż tlenku miedzi (H), dla zastosowań jako komponent do pasz i nawozów oraz technicznych wykonywanie analiz chemicznych

Zapraszamy do współpracy