Сборник научных трудов ДонГТУ

Статья

Наименование Распределение элементов-примесей в процессе выплавки меди
Авторы Шубин Ю. П., к.г.н., доц.
Бровендер Ю. М., к.и.н, доц.
Раздел Металлургия
Год 2014 Выпуск 42 Страницы 107 - 112
УДК 669.3+902.01
Аннотация Рассмотрены особенности дифференциации примесных химических элементов внутри слитков меди экспериментальных плавок, а также обобщены данные по характеру перераспределения примесных химических элементов по продуктам металлургического производства (металл, штейн, шлак) на базе экспериментальных и археологических данных. Предложено учитывать процессы стратификации примесных элементов в металле при выделении химико-металлургических групп древнего металла с целью решения вопроса о его увязки с конкретной минерально-сырьевой базой.
Реферат Цель. Оценка возможности использования исследования содержания примесных химических элементов в палеометалле для его увязки с минерально-сырьевой базой, разрабатываемой в древности.
Методика. Методами апробированного ранее рентгеноспектрального анализа изучен характер перераспределения элементов-примесей в нижней и верхней частях слитков меди, в том числе продукта первичной выплавки медных руд и последующих экспериментальных плавок металла для реконструкции металлургического цикла древней производственной деятельности.
Результаты. Содержания элементов-примесей в слитках черновой меди и в продукте её вторичной переплавки методом экспериментального моделирования по результатам рентгеноспектрального анализа стратифицировались существенным образом. Содержания основных бронзообразующих элементов-примесей (мышьяк, сурьма, олово), а также других элементов (свинец, ванадий, хлор, фосфор) показали высокую изменчивость (сотни и тысячи раз) при сопоставлении их содержаний в нижней и верхней частях слитков. Во многом это происходит из-за гравитационного разделения инородных фаз (сульфиды, окислы) внутри расплава меди. Такая изменчивость содержаний примесных элементов достаточна для отнесения металла к разным химико-металлургическим группам палеометалла. Определение последних осуществляется, прежде всего, для их увязки с минерально-сырьевой базой. Полученные данные требуют учёта стратификации примесных элементов в металлическом слитке и в расплаве при решении вопроса о минерально-сырьевой базе продуктов древнего металлопроизводства.
Научная новизна. В процессе экспериментального моделирования металлургического цикла древней производственной деятельности на базе сульфидных медных руд Картамышского рудопроявления Донбасса впервые получены достаточно крупные слитки меди, подвергнутые в дальнейшем рентгеноспектральному анализу для определения содержания примесных химических элементов. Впервые сделан вывод о том, что естественная стратификация элементов-примесей в расплаве обуславливает формирование такой внутренней структуры слитка металла, части которого относятся к различным химико-металлургическим группам.
Практическая значимость. Полученные результаты существенным образом позволят внести коррективы в представления о возможности использования содержаний примесных элементов в палеометалле для исторических реконструкций металлургического цикла древней производственной деятельности, а также корректной увязки продуктов древнего металлопроизводства с минерально-сырьевой базой, разрабатываемой в древности.
Ключевые слова элементы-примеси, палеометалл, стратификация, эксперимент, металлургический цикл.
Полный текст