ذوب مات و سپس تبدیل آن در کنورترها به مس بلیستر یکی از متداولترین روشهای تولید مس به روش پیرومتالورژی می باشد. در حال حاضر در مجتمع مس سرچشمه برای ذوب مات از دو کوره ریورب استفاده می شود، ضروریست که این کوره ها با ظرفیت کامل خود کار کنند و عوامل محدود کننده آن جذب گردد. یکی از عمده ترین این عوامل تشکیل رسوب مگنتیت است وجود این رسوبات باعث مشکلات متعددی در کوره می شود که مهمترین آن ته نشین شدن مگنتیت به دلیل داشتن چگالی بیشتر از مات و سرباره و بالا آمدن کف و کاهش ظرفیت کوره ها می باشد. در حال حاضر برای رفع این مشکل در مجتمع مس سرچشمه گلوله های چدنی به منظور احیاء مگنتیت و کاهش ارتفاع کف به کوره شاژ می گردد. بنابراین بررسی اثر گلوله های چدنی و کنترل رسوب مگنتیت در این کوره ها اهمیت زیادی دارد. بدین منظور در این پژوهش فعالیتهای ذیل مورد بررسی قرار گرفتند 1) فعالیت های محاسباتی 2)تحقیقات آزمایشگاهی 3) بررسیهای صنعتی

خواص ترمودینامیکی آلیاژهای al-mg مذاب محتوی 6% تا 07/12 درصدمنیزیم در دماهای مابین 973 تا 1073 درجه کلوین مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از سنسور الکتروشیمیایی منیزیم که یک سلول غلظتی الکتروشیمیایی می باشد، بهره گرفته شد. در این سلول از منیزیم خالص به عنوان الکترود مرجع و مخلوط یوتکتیکی mgcl2-cacl2 به عنوان الکترولیت مذاب استفاده شد. سلول افقی می تواند به صورت ریز نمایش داده شود: mg(l)lmgcl2-cacl2(l)lmg(in al,l نتایج حاصل از آزمایش نشان دادند محلول دوتایی al-mg رفتار غیر ایده آل دارد و منیزیم در این محلول دارای انحراف منفی قابل توجهی نسبت به محلول های ایده آل است. منیزیم در این محلول در محدوده از قانون هنری تبعیت می کند. ضریب هنری منیزیم در ماهای 973، 998، 1023، 1048 و 1073k به ترتیب برابر با 47/0،ف 50/0، 52/0، 53/0 و 53/0 محاسبه شدند. مقادیر emf همچنین برای تعیین توابع انرژی آزاد، آنتروپی، آنتالپی و انرژی آزاد اضافی سیستم al-mg در حالت مذاب مورد استفاده قرار گرفتند. تغییرات انرژی آزاد، آنتالپی و انرژی آزاد اضافی انحلال در تمامی محدوده غلظتی مورد بررسی در مطالعه حاضر و در تمامی دماها مقداری منفی بود که نسبت به تغییرات دمایی و ترکیبی محلول نیز رفتاری مطابق انتظار داشتند. این نشانگر واکنش گرمازا برای انحلال دو عنصر در هم بوده و تمایل این دو عنصر به تشکیل محلول را نشان می دهد. تغییرات آنتروپی انحلال نیز همواره مقداری مثبت بود که با افزایش دما و غلظت منیزیم حل شده در آلیاژ، مقدار آن افزایش می یافت. با استفاده از نتایج حاصله، مقادیر ضرایب تاثیر درجه یک واگنر منیزیم بر روی منیزیم در مذاب آلومینیم در دماهای 973، 998، 1023، 1048، 1073k به ترتیب برابر با 25/0، 24/0، 26/0، 24/0 و 22/0 محاسبه شدند. بررسی توابع ترمودینامیکی همچنین نشانگر آن بودند که محلول رفتار با قاعده ندارد مدل محلول های نیمه با قاعده تا حدودی توانست رفتاراین سیستم را تقریب بزند؛ هر چند در این خصوص که محلول al-mg را بتوان یک محلول نیمه قاعده نامید، نمی شود با قاطعیت ابراز نظر کرد.

در تحقیق حاضر امکان تشکیل پوشش کاربید نایوبیوم بر سطح فولاد ابزار alsl l2 با استفاده از روش غوطه وری در حمام نمک مذاب و تاثیر پارامترهای دما، زمان و ترکیب شیمیایی حمام نمک مذاب بر پوشش مورد بررسی قرار گرفته است. حمام نمک مخلوطی از بوراکس، اسید بوریک و فرونایوبیوم انتخاب شد. عملیات پوشش دهی در دماهای 900، 1000و 1100 درجه سانتیگراد، در زمان 2، 4 و 8 ساعت و ترکیب حمام نمک 5، 20، 20 و 30 درصد وزنی فرونایوبیوم انجام شد. در این حالت تاثیر این سه پارامتر بر سختی و ضخامت پوشش مورد بررسی قرار گرفت. پس از اجرای عملیات پوشش دهی سختی سطح نمونه ها توسط دستگاه میکروسختی سنج با استفاده از بار 50 گرم در مدت زمان 15 ثانیه اندازه گیری شد. میکروسختی نمونه ها در محدوده 2400 تا 2550 ویکرز می باشد. سپس با استفاده از آنالیز توسط دستگاه دیفراکتومتر اشعه ایکس (xrd) نوع کاربید نایوبیوم تشکیل شده به صورت nbc تشخیص داده شد. در مراحل بعد، با استفاده از تصاویر بدست آمده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی (sem) ، ضخامت سنجی پوشش انجام شد و همچنین با استفاده از آنالیز نقطه ای و خطی توسط میکروسکوپ الکترونی نحوه توزیع عناصر و نفوذ عناصر به داخل لایه و زیر لایه مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده، بیشترین ضخامت پوشش مربوط به دمای 1100 درجه سانتیگراد و زمان و ترکیب شیمیایی 8 و 30 درصد فرونایوبیوم بود. ضخامت پوشش در محدوده 5/34-5/4 میکرون می باشد. سینتیک رشد لایه پوشش مورد بررسی قرار گرفت. رفتار خوردگی نمونه ها در محلول حاوی 3% درصد وزنی nacl مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایسج حاصل از آزمون خوردگی، تشکیل لایه پوشش باعث ایجاد خاصیت پسیو شدن و همچنین کاهش سرعت خوردگی در محلول 3% درصد وزنی nacl می شود.

امروزه طراحی قطعات مهندسی بر اساس « سطح » و « حجم » صورت می گیرد یکی از تکنولوژی های مقاوم سازی سطح قطعات مهندسی در برابر سایش و اکسید اسیون در دمای بالا، تکنولوژی نفوذ فعال حرارتی thermal reactive diffusion می باشد. در این تکنولوژی یک لایه سخت کاربیدی و یا نیتریدی بر روی سطح قطعات تشکیل داده می شود. تکنولوژی نفوذ فعال حرارتی با دو روش حمام نمک مذاب و بستر سیال انجام می گردد. در این پروژه به منظور بررسی امکان تشکیل کاربید کروم بر روی سطح فولاد 1020، از حمام نمک بوراکس و پودر فلزی کروم استفاده شد. پس از تحقق این هدف، اثر پارامترهای مختلف دما، زمان و ترکیب شیمیایی حمام نمک بر روی نفوذ کروم بررسی گردید. به منظور انجام این پروژه نمونه های استوانه ای شکل با ابعاد 20×?12 میلی متر از جنس فولاد 1020 در نظر گرفته شد. برای افزایش پتانسیل تشکیل کاربید بر روی سطح این نمونه ها، ابتدا نمونه های استوانه ای شکل در مخلوط پودری کربنات باریم و زغال چوب (10 درصد وزنی کربنات باریم) در دمای 1000 درجه سانتیگراد و به مدت 5 ساعت کربن دهی شده و سپس نمونه های کربن داده شده در حمام شامل نمک بوراکس و پودر کروم، کروم دهی گردیدند. برای بررسی پارامترهای مختلف، سه دمای 900، 1000 و 1100 درجه سانتیگراد، سه زمان 3، 6 و 9 ساعت و سه ترکیب حمام 10، 15 و 25 درصد وزنی پودر فلزی کروم در بوراکس در نظر گرفته شد. پس از کروم دهی، سطح نمونه ها در آب جوش تمیز شده و برای آزمایش میکروسختی سنجی در نیروی 200 گرم و زمان 15 ثانیه آماده گردیدند. میکروسختی بدست آمده برای نمونه ها در محدوده 1665-530 ویکرز می باشد. با استفاده از الگوهای پراش به دست آمده از سطح نمونه ها توسط دستگاه xrd، مشخص شد که افزایش میکروسختی به دلیل تشکیل یک لایه کاربید کروم از نوع 3c7m (m نشان دهنده مخلوط کروم و آهن است ) می باشد. همچنین با استفاده از متالوگرافی، ضخامت این لایه کاربیدی برای نمونه های مختلف، 22-4 میکرون اندازه گیری شد. سپس نفوذ عنصر کروم به داخل و کربن به سمت خارج نمونه توسط آنالیزهای نقطه ای و خطی به وسیله میکروسکوپ الکترونی sem مجهز به سیستم آنالیز eds تأیید گردید. با بررسی نتایج دیده شد که با افزایش دمای پوشش دهی، زمان غوطه وری در حمام و مقدار کروم موجود در آن، هر کدام به صورت جداگانه موجب افزایش ضخامت لایه کاربید کروم، میکروسختی سطح و گسترش لایه محلول جامد کروم و آهن می شوند. در مجموع با توجه به این نتایج، اثر گذارترین پارامتر بر نفوذ کروم، دما تشخیص داده شد و ماکزیمم میکروسختی و ضخامت لایه کاربیدی در نمونه تهیه شده در دمای 1100 درجه سانتیگراد، به مدت 9 ساعت و در حمامی با ترکیب 25 درصد وزنی پودر کروم اتفاق افتاد.

ذوب و تهیه مات به عنوان مهمترین روش استخراج مس از سنگهای سولفره محسوب می شود از قدیمیترین کوره های تهیه مات کوره ریورب است که با انجام اصلاحات و تغییرات هنوز در نقاط مختلف جهان و از جمله در ایران کاربرد دارد. از عمده ترین تغییرات این کوره ها استفاده از مشعلهای اکسی فیول در سقف کوره است که باعث افزایش راندمان ذوب دهی می شود. استفاده از اکسیژن خالص در مشعلهای اکسی فیول موجب بالا رفتن پتانسیل جزئی اکسیژن و اکسیدی شدن اتمسفر کوره می شود. با بالا رفتن مقدار اکسیژن در اتمسفر کوره شرایط برای تشکیل اکسید مغناطیسی آهن به عنوان یکی از مواد مضر در این کوره ها فراهم می شود. بنابراین کنترل عواملی همچون اتمسفر کوره، میزان برگشتی کنورتور، شرایط احتراق و نوع مشعلها می تواند در کنترل این نوع کوره ها موثر باشد اتمسفر کوره بیش از هر چیز دیگر به نوع مشعلها و شرایط احتراق آنها بستگی دارد. در این پژوهش ضمن انجام محاسبات احتراق با فرض احتراق کامل و نیز با استفاده از نرم افزار fact حجم، ترکیب و فشار جزئی گازهای ناشی از احتراق مشعلها محاسبه و در دو حالت مازوت سوز و با استفاده از مشعلهای اکسی فیول با هم مقایسه شدند. در شرایط صنعتی و تولیدی برای مدت 90 روز ورودی و خروجیهای دو نوع کوره ریورب کارخانه مس سرچشمه (اصلاح شده با مشعلهای اکسی فیول و اصلاح نشده) با هم مقایسه شدند تا بتوان شرایط حاکم بر دو کوره را با هم مقایسه نمود. در نهایت جهت بررسی دقیق تر شرایط احتراق کوره ها، گازهای خروجی از کوره ها از لحاظ حجم و ترکیب اندازه گیری و آنالیز شدند. اندازه گیریهای انجام گرفته نشان داد که اکسی فیول کردن کوره ها با بالا بردن توان ذوبی و حرارتی کوره همراه بوده است. همچنین آزمایشات نشان دادند که کوره های مس سرچشمه با مکش هوای اضافی بالایی، حدود 3-2 برابر هوای لازم روبرو هستند که باعث کاهش غلظت دی اکسید گوگرد و افزایش مقدار اکسیژن در گاز خروجی می شود.

تولید چدن و فولاد یکی از مسائل بسیار مهمی است که اغلب کشورهای جهان توجه و عنایت خاصی به آن دارند. تناژ تولید، و کیفیت چدن و فولادهای تولید شده، معیاری برای میزان پیشرفت صنعتی هرکشور می باشد. امروز تولیدکنندگان چدن و فولاد برای حداکثر استفاده از فضای کوره، ازکوره ها فقط برای انجام عملیات ذوب و کربن زدایی استفاده می کنند، و اغلب فرآیندهای تصفیه مذاب مشتمل برحذف عناصر ناخواسته (مثل گوگرد، فسفر و ...) و گازهای حل شده (مثل اکسیژن، ازت ، ئیدروژن) و بارآرایی مذاب و خارج کردن آخالها را در خارج از کوره انجام می دهند. تولید چدن و فولاد یکی از مسائل بسیار مهمی است که اغلب کشورهای جهان توجه و عنایت خاصی به آن دارند. تناژ تولید، و کیفیت چدن و فولادهای تولید شده، معیاری برای میزان پیشرفت صنعتی هرکشور می باشد. امروز تولیدکنندگان چدن و فولاد برای حداکثر استفاده از فضای کوره، از کوره ها فقط برای انجام عملیات ذوب و کربن زدایی استفاده می کنند، و اغلب فرآیندهای تصفیه مذاب مشتمل برحذف عناصر ناخواسته (مثل گوگرد، فسفر و ...) و گازهای حل شده (مثل اکسیژن، ازت ، ئیدروژن) و بارآرایی مذاب و خارج کردن آخالها را در خارج از کوره انجام می دهند. گوگردزدایی یکی از مسائلی است که تولیدکنندگان آهن اهمیت خاصی برای آن قائل هستند. خصوصا گوگردزدایی از فولاد حائز اهمیت است ، زیرا درهنگام نورد و کارگرم، شمشهای فولادی نسبت به ترکهای ناشی از حضور گوگرد بسیار حساس هستند. درمورد بعضی از انواع چدنها نیز درصد گوگرد باید درحدکنترل شده باشد. یکی ازروشهای گوگردزدایی که ازدودهه پیش مورد توجه قرار گرفته، گوگردزدایی به روش پاتیل لرزان است ازاین روش برای تنظیم ترکیب درصد آهن نیزاستفاده می شود. به دلیل اینکه بااین فرآیند تاکنون برخورد تکنولوژیکی شده است ، تمام مقالات منتشر شده دراین مقوله به گزارشهایی از کارخانجاتیکه این نوع پاتیل راساخته اند مربوط می شود. لذا بااین روش کمتر برخورد علمی شده، و تاثیر عوامل مختلف برروی این فرآیند چندان مورد بررسی قرار نگرفته است . دراین پروژه سعی شده است ، این فرآیند بصورت علمی مورد بررسی قرار گیرد و برای این منظورکوششهایی برروی ساختن مدلهای مشابه انجام شده و آزمایشهای متعددی درمقیاس آزمایشگاهی و نیمه صنعتی انجام گردیده است ، برای یافتن مدل سینتیکی واکنشهای گوگردزدایی به روش پاتیل لرزان نیز مطالعاتی صورت گرفته است .