RU2401312C1 - Method of electrochemical treatment of heatproof nickel alloy metal wastes that contain rhenium - Google Patents
Method of electrochemical treatment of heatproof nickel alloy metal wastes that contain rhenium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2401312C1 RU2401312C1 RU2009113255A RU2009113255A RU2401312C1 RU 2401312 C1 RU2401312 C1 RU 2401312C1 RU 2009113255 A RU2009113255 A RU 2009113255A RU 2009113255 A RU2009113255 A RU 2009113255A RU 2401312 C1 RU2401312 C1 RU 2401312C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- dissolution
- alloy
- current
- nickel alloy
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 21
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 title claims description 19
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 17
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 title claims description 9
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 29
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 7
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 abstract 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N nitrous oxide Inorganic materials [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical class Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003348 petrochemical agent Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к регенерации вторичного металлического сырья, в частности к переработке металлических отходов жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений.The invention relates to the regeneration of secondary metal raw materials, in particular to the processing of metal waste from heat-resistant nickel alloys containing rhenium.
После распада СССР Россия осталась без освоенных и надежных сырьевых источников рения, широко используемого в ряде современных областях техники (авиация, космос, нефтехимия и др.). В связи с этим, промышленное производство этого редкого и рассеянного элемента в РФ практически прекратилось. В сложившейся ситуации резко возросла актуальность извлечения рения из различных видов вторичного сырья, содержащего данный металл. Одним из наиболее массовым типом подобных материалов являются металлические отходы многокомпонентных авиационных жаропрочных никелевых сплавов марки ЖС-32. Их средний химический состав следующий (в %): Ni~60; Со, W 5-10; Re, Та 2,0-4,0; Мо, Cr, Al 0,5-5,0.After the collapse of the USSR, Russia was left without developed and reliable raw materials for rhenium, which is widely used in a number of modern fields of technology (aviation, space, petrochemicals, etc.). In this regard, the industrial production of this rare and scattered element in the Russian Federation has practically stopped. In this situation, the relevance of extracting rhenium from various types of secondary raw materials containing this metal has sharply increased. One of the most widespread type of such materials is metal waste of multicomponent aviation heat-resistant nickel alloys of ZhS-32 brand. Their average chemical composition is as follows (in%): Ni ~ 60; Co, W 5-10; Re, Ta 2.0-4.0; Mo, Cr, Al 0.5-5.0.
В производственной практике отходы никель-кобальтовых сплавов обычно подшихтовывают при пирометаллургической переработке рудного и вторичного никелевого сырья [Худяков И.Ф., Тихонов А.И. и др. Металлургия меди, никеля и кобальта. М.: Металлургия, 1976 г., 230 с.]. В этом случае рений и другие ценные компоненты (вольфрам, тантал, ниобий, молибден) теряются с общей массой расплава и не возвращаются в производство.In industrial practice, nickel-cobalt alloy wastes are usually lined up during pyrometallurgical processing of ore and secondary nickel raw materials [Khudyakov I.F., Tikhonov A.I. et al. Metallurgy of copper, nickel and cobalt. M .: Metallurgy, 1976, 230 pp.]. In this case, rhenium and other valuable components (tungsten, tantalum, niobium, molybdenum) are lost with the total mass of the melt and are not returned to production.
Другой путь заключается в растворении отходов жаропрочного никелевого сплава марки ЖС-32 в растворах сильных минеральных кислот (азотная или ее смеси с серной или соляной кислотами) [Истрашкина М.В., Передереева З.А., Фомин С.С. Перспективные технологии извлечения рения из отходов никелевых сплавов. В юбилейном сборнике «Гиредмета», М.: ЦИНАО, 2001, с.111-119] - аналог.Another way is to dissolve the waste of heat-resistant nickel alloy grade ZhS-32 in solutions of strong mineral acids (nitric or its mixture with sulfuric or hydrochloric acids) [Istrashkina MV, Peredereeva Z.A., Fomin S.S. Promising technologies for the extraction of rhenium from waste nickel alloys. In the anniversary collection of "Giredmet", Moscow: TsINAO, 2001, p.111-119] - analogue.
Согласно данному методу в оптимальном режиме рений на ~95% переходит в кислый раствор, из которого его затем извлекают известными способами (например, сорбцией на анионообменных смолах). Основные недостатки аналога следующие:According to this method, in an optimal mode, rhenium is transferred to ~ 95% into an acidic solution, from which it is then extracted by known methods (for example, sorption on anion-exchange resins). The main disadvantages of the analogue are as follows:
1. Кинетические затруднения, определяющие высокую продолжительность выщелачивания (до 8-10 часов и более на операцию).1. Kinetic difficulties determining a high leaching time (up to 8-10 hours or more per operation).
2. Необходимость предварительного измельчения отходов.2. The need for preliminary grinding of waste.
3. Экологические ограничения, связанные с интенсивным выделением экологически вредных нитрозных газов.3. Environmental restrictions associated with the intensive release of environmentally harmful nitrous gases.
Наиболее близким техническим решением является способ выделения ценных металлов из суперсплавов (патент RU 2313589 от 2002.11.13). Согласно данному способу окисление (растворение) данного сплава проводят в растворах минеральных кислот при наложении переменного тока, а в качестве электродов (растворимых) непосредственно применяют перерабатываемые отходы. Недостатком данного метода является относительно невысокая скорость окисления (растворения) отходов даже при достаточно высоком выходе по току (~90%).The closest technical solution is a method for the extraction of valuable metals from superalloys (patent RU 2313589 from 2002.11.13). According to this method, the oxidation (dissolution) of this alloy is carried out in solutions of mineral acids by applying alternating current, and recycled waste is directly used as electrodes (soluble). The disadvantage of this method is the relatively low rate of oxidation (dissolution) of the waste, even with a fairly high current output (~ 90%).
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа электрохимической переработки жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений, при наложении однополупериодного переменного тока промышленной частоты для интенсификации процесса.The problem to which the present invention is directed is to create a method for the electrochemical processing of heat-resistant nickel alloys containing rhenium by applying a half-wave alternating current of industrial frequency to intensify the process.
Техническим результатом изобретения является повышение скорости процесса окисления металлических отходов жаропрочного никелевого сплава, содержащего рений, с обеспечением экологической чистоты.The technical result of the invention is to increase the speed of the oxidation process of metal waste of heat-resistant nickel alloy containing rhenium, while ensuring environmental cleanliness.
Данный технический результат достигается тем, что в способе электрохимической переработки металлических отходов жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений, включающем анодное растворение сплава в кислых электролитах при наложении переменного электрического тока, согласно изобретению растворение ведут в азотнокислом или серном электролите при наложении однополупериодного асимметричного переменного электрического тока промышленной частоты при использовании в качестве второго электрода пластины из тантала или ниобия. При этом анодное растворение ведут при поддержании кислотности азотнокислого электролита на уровне 200-250 г/л HNO3 и сернокислого электролита на уровне 150-200 г/л H2SO4, температуре 20-40°С и силе тока не менее 1 кА.This technical result is achieved by the fact that in the method of electrochemical processing of metal waste of heat-resistant nickel alloys containing rhenium, including anodic dissolution of the alloy in acidic electrolytes when applying alternating electric current, according to the invention, the dissolution is carried out in nitric acid or sulfuric electrolyte when applying a half-wave asymmetric alternating electric current of industrial frequency when a tantalum or niobium plate is used as the second electrode. In this case, anodic dissolution is carried out while maintaining the acidity of the nitric acid electrolyte at a level of 200-250 g / l HNO 3 and a sulfate electrolyte at a level of 150-200 g / l H 2 SO 4 , a temperature of 20-40 ° C and a current strength of at least 1 kA.
Сущность изобретения заключается в том, что окисление (растворение) жаропрочного никелевого сплава, содержащего рений, осуществляют в азотно- или сернокислом электролите при наложении однополупериодного асимметричного переменного тока промышленной частоты, который достигается тем, что в качестве 2-го электрода используют пластины из Та или Nb, что связано с полупроводниковыми свойствами оксидов тантала и ниобия (подробнее в книге «Институту ИМЕТ РАН 70 лет», М.: Контакт, 2008, с.189-203).The essence of the invention lies in the fact that the oxidation (dissolution) of a heat-resistant nickel alloy containing rhenium is carried out in a nitrogen or sulfuric acid electrolyte when a half-wave asymmetric alternating current of industrial frequency is applied, which is achieved by using Ta or wafers as the second electrode Nb, which is associated with the semiconductor properties of tantalum and niobium oxides (for more details, see the book "The Institute of Metrology and Informatics of the Russian Academy of Sciences is 70 years old", Moscow: Kontakt, 2008, p.
Как видно из табл.1 процесс кислотного разложения никелевого сплава значительно ускоряется при анодном растворении отходов в данных условиях. При этом, скорость электрохимического окисления сплава примерно в 1,5 раза превышает теоретическое значение, рассчитанное из соответствующего электрохимического эквивалента. Это свидетельствует об активации химического процесса окисления сплава за счет применения вышеописанного режима.As can be seen from table 1, the process of acid decomposition of the nickel alloy is significantly accelerated by the anodic dissolution of the waste under these conditions. Moreover, the rate of electrochemical oxidation of the alloy is approximately 1.5 times higher than the theoretical value calculated from the corresponding electrochemical equivalent. This indicates the activation of the chemical process of oxidation of the alloy due to the application of the above mode.
Электрохимическое окисление (растворение) жаропрочного никелевого сплава марки ЖС-32 в растворах минеральных кислотTable 1
Electrochemical oxidation (dissolution) of heat-resistant nickel alloy grade ZhS-32 in solutions of mineral acids
С физико-химической точки зрения растворение данного сплава в растворах сильных минеральных кислот при наложении электрического тока можно рассматривать как суммирование двух примерно равнозначных процессов:From the physicochemical point of view, the dissolution of this alloy in solutions of strong mineral acids upon application of electric current can be considered as a summation of two approximately equivalent processes:
- анодное электрохимическое окисление (растворение) сплава;- anodic electrochemical oxidation (dissolution) of the alloy;
- чисто химическое окисление (растворение) сплава.- purely chemical oxidation (dissolution) of the alloy.
При этом наложение однополупериодного переменного электрического тока существенно активирует процесс химического окисления, в результате чего и достигаются такие повышенные показатели по скорости растворения сплава.In this case, the application of a half-wave alternating electric current significantly activates the process of chemical oxidation, as a result of which such increased performance in the rate of dissolution of the alloy is achieved.
Следует подчеркнуть, что хотя концентрация азотной кислоты и не оказывает существенного влияния на скорость окисления сплава, при росте кислотности азотнокислого электролита >250 г/л HNO3 и температуры >50°С происходит резкое повышение выделения вредных нитрозных газов. Поэтому, увеличение температуры электрохимического передела выше 50°С не желательно.It should be emphasized that although the concentration of nitric acid does not significantly affect the rate of oxidation of the alloy, with an increase in acidity of nitric acid electrolyte> 250 g / l HNO 3 and temperature> 50 ° C, a sharp increase in the emission of harmful nitrous gases occurs. Therefore, an increase in the temperature of the electrochemical redistribution above 50 ° C is not desirable.
Следовательно, оптимальные параметры электрохимической переработки металлических отходов жаропрочных никелевых сплавов в азотно- и сернокислом электролитах следующие:Therefore, the optimal parameters of the electrochemical processing of metal waste from heat-resistant nickel alloys in nitrogen and sulfuric acid electrolytes are as follows:
- температура 20-40°С;- temperature 20-40 ° C;
- кислотность электролита 200-250 г/л HNO3 или 150-200 г/л H2SO4;- the acidity of the electrolyte is 200-250 g / l HNO 3 or 150-200 g / l H 2 SO 4 ;
- сила тока 1 кА и выше;- current strength of 1 kA and above;
- электрический режим - однополупериодный переменный ток промышленной частоты, материал второго электрода - тантал или ниобий.- electric mode - a half-wave alternating current of industrial frequency, the material of the second electrode is tantalum or niobium.
Данный режим обеспечивает максимальные показатели по скорости растворения сплава, которая составляет до 2 кг/час при силе тока >1 кА и минимизацию вредных газовыделений.This mode provides maximum performance for the dissolution rate of the alloy, which is up to 2 kg / h at a current strength> 1 kA and minimization of harmful gas emissions.
При электрохимической переработке отходов жаропрочного никелевого сплава происходит разделение компонентов сплава по различным фазам уже на первом этапе электрохимического передела. Так, в анодный кек (осадок) выпадают оксиды вольфрама, молибдена, тантала и ниобия, а в кислом электролите накапливаются основные цветные металлы (никель, кобальт, алюминий и хром). Распределение рения зависит от типа электролита. В азотнокислом варианте рений, в основном, переходит в кислый электролит (~ на 95%). В случае сернокислого электролита - рений на 70% накапливается в анодном шламе, а на 30% концентрируется в насыщенном электролите.During the electrochemical processing of waste heat-resistant nickel alloy, the alloy components are separated into different phases at the first stage of the electrochemical redistribution. So, tungsten, molybdenum, tantalum and niobium oxides precipitate in the anode cake (precipitate), and the main non-ferrous metals (nickel, cobalt, aluminum and chromium) accumulate in the acidic electrolyte. The distribution of rhenium depends on the type of electrolyte. In the nitric acid version, rhenium mainly passes into an acidic electrolyte (~ 95%). In the case of a sulfate electrolyte, rhenium is 70% accumulated in the anode sludge, and 30% concentrated in a saturated electrolyte.
Из насыщенного электролита и анодного шлама рений и другие ценные компоненты извлекаются известными методами выщелачивания, осаждения, ионообменной сорбции или жидкостной экстракции.Rhenium and other valuable components are recovered from the saturated electrolyte and anode sludge by known methods of leaching, precipitation, ion exchange sorption or liquid extraction.
Балансное распределение металлов при электрохимическом окислении (растворении) металлических отходов жаропрочного никелевого сплава в серно- и азотнокислом электролитах показано в табл.2 и 3.The balance distribution of metals during electrochemical oxidation (dissolution) of metal waste of heat-resistant nickel alloy in sulfuric and nitric acid electrolytes is shown in Tables 2 and 3.
Балансное распределение металлов при электрохимическом окислении (растворении) жаропрочного никелевого сплава марки ЖС-32 в сернокислом электролите в оптимальном режиме, %table 2
Balanced distribution of metals during electrochemical oxidation (dissolution) of heat-resistant nickel alloy grade ZhS-32 in sulfuric acid electrolyte in optimal mode,%
Балансное распределение металлов при электрохимическом окислении (растворении) жаропрочного никелевого сплава марки ЖС-32 в азотнокислом электролите в оптимальном режиме, %Table 3
Balanced distribution of metals during electrochemical oxidation (dissolution) of heat-resistant nickel alloy grade ZhS-32 in nitric acid electrolyte in optimal mode,%
Пример 1.Example 1
На переработку поступают металлические отходы жаропрочного никелевого сплава марки ЖС-32, представляющие собой фрагменты и обломки лопаток газовых турбин геометрических габаритов: длина 2-7,5 см, ширина до 4,5 см. Химический состав отходов следующий (в %): Со 7,0; W 8,5; Мо 1,15; Re 3,6; Si 0,75; Та 3,2; Nb 1,35; Cr 4,75; Al 5,15; С 0,15, остальное - никель.ZhS-32 grade heat-resistant nickel alloy metal fragments and fragments of blades of gas turbines of geometric dimensions: length 2-7.5 cm, width up to 4.5 cm, chemical composition of the waste is as follows (in%): Co 7 0; W 8.5; Mo 1.15; Re 3.6; Si 0.75; Ta 3.2; Nb 1.35; Cr 4.75; Al 5.15; C 0.15, the rest is nickel.
Отходы подвергали электрохимическому окислению (растворению) под действием симметричного синусоидального переменного тока промышленной частоты. Режим процесса: температура 40°С, раствор 200 г/л H2SO4, плотность по току 0,1 А/см2, продолжительность 1 час. В данном режиме скорость окисления (растворения) сплава составила 0,450 г/час. Выход по току - 90%.The waste was subjected to electrochemical oxidation (dissolution) under the action of a symmetric sinusoidal alternating current of industrial frequency. Process mode: temperature 40 ° C, a solution of 200 g / l H 2 SO 4 , current density 0.1 A / cm 2 , duration 1 hour. In this mode, the oxidation (dissolution) rate of the alloy was 0.450 g / h. The current efficiency is 90%.
Аналогичные результаты были получены и при использовании раствора HNO3 (250 г/л).Similar results were obtained when using a solution of HNO 3 (250 g / l).
Пример 2.Example 2
На переработку поступают металлические отходы жаропрочного никелевого сплава марки ЖС-32, представляющие собой фрагменты и обломки лопаток газовых турбин геометрических габаритов: длина 2-7,5 см, ширина до 4,5 см. Химический состав отходов следующий (в %): Со 7,0; W 8,5; Мо 1,15; Re 3,6; Si 0,75; Та 3,2; Nb 1,35; Cr 4,75; Al 5,15; С 0,15, остальное - никель.ZhS-32 grade heat-resistant nickel alloy metal fragments and fragments of blades of gas turbines of geometric dimensions: length 2-7.5 cm, width up to 4.5 cm, chemical composition of the waste is as follows (in%): Co 7 0; W 8.5; Mo 1.15; Re 3.6; Si 0.75; Ta 3.2; Nb 1.35; Cr 4.75; Al 5.15; C 0.15, the rest is nickel.
Окисление (растворение) сплава осуществляли при наложении однополупериодного асимметричного переменного тока промышленной частоты в накопительном режиме. Для этого в качестве 2-го электрода в данном случае использовали пластину из Та (25×10 мм).Oxidation (dissolution) of the alloy was carried out by applying a half-wave asymmetric alternating current of industrial frequency in the storage mode. To do this, in this case, a plate of Ta (25 × 10 mm) was used as the 2nd electrode.
Условия электрохимического анодного растворения сплава: кислотность сернокислого электролита ~200 г/л H2SO4, плотность по току ~0,1 А/см2, температура 40°С, продолжительность электрохимического выщелачивания 100 часов. Всего в данном режиме было растворено 177,5 г сплава ЖС-32, то есть скорость растворения сплава составила ~1,8 г/час. Таким образом скорость окисления (растворения) сплава возросла ~ в 4 раза.The conditions of the electrochemical anodic dissolution of the alloy: the acidity of the sulfate electrolyte is ~ 200 g / l H 2 SO 4 , the current density is ~ 0.1 A / cm 2 , the temperature is 40 ° C, the duration of the electrochemical leaching is 100 hours. In total, 177.5 g of ZhS-32 alloy was dissolved in this mode, that is, the dissolution rate of the alloy was ~ 1.8 g / h. Thus, the rate of oxidation (dissolution) of the alloy increased ~ 4 times.
Пример 3.Example 3
На переработку поступают металлические отходы жаропрочного никелевого сплава марки ЖС-32, представляющие собой фрагменты и обломки лопаток газовых турбин геометрических габаритов: длина 2-7,5 см, ширина до 4,5 см. Химический состав отходов следующий (в %): Со 7,0; W 8,5; Мо 1,15; Re 3,6; Si 0,75; Та 3,2; Nb 1,35; Cr 4,75; Al 5,15; С 0,15, остальное - никель.ZhS-32 grade heat-resistant nickel alloy metal fragments and fragments of blades of gas turbines of geometric dimensions: length 2-7.5 cm, width up to 4.5 cm, chemical composition of the waste is as follows (in%): Co 7 0; W 8.5; Mo 1.15; Re 3.6; Si 0.75; Ta 3.2; Nb 1.35; Cr 4.75; Al 5.15; C 0.15, the rest is nickel.
Анодное окисление (растворение) сплава осуществляют в растворе 250 г/л HNO3. Режим процесса: плотность по току 0,1 А/см2, температура 30°С, продолжительность электрохимического выщелачивания составила 72 часа. Всего в данном режиме было растворено 130 г сплава ЖС-32, то есть скорость растворения составила 1,8 г/час, что сопоставимо с показателями процесса при использовании сернокислого электролита (пример 2).Anodic oxidation (dissolution) of the alloy is carried out in a solution of 250 g / l HNO 3 . Process mode: current density 0.1 A / cm 2 , temperature 30 ° C, the duration of the electrochemical leaching was 72 hours. In total, 130 g of ZhS-32 alloy was dissolved in this mode, that is, the dissolution rate was 1.8 g / h, which is comparable to the process indicators when using sulfate electrolyte (example 2).
Приведенные примеры подтверждают достижение позитивного эффекта применения однополупериодного режима для интенсификации процесса электрохимического окисления (растворения) металлических отходов жаропрочного никелевого сплава, содержащего рений.The given examples confirm the achievement of the positive effect of the application of the half-wave regime for intensifying the process of electrochemical oxidation (dissolution) of metal waste from a heat-resistant nickel alloy containing rhenium.
К преимуществам предлагаемого технического решения по сравнению с базовым объектом относятся:The advantages of the proposed technical solution compared to the base object include:
1. Высокая скорость растворения отходов, обусловленная активирующим влиянием однополупериодного переменного тока в данных условиях.1. High dissolution rate of waste due to the activating effect of half-wave alternating current in these conditions.
2. Возможность переработки отходов без их предварительного измельчения.2. The possibility of processing waste without prior grinding.
3. Комплексность технологии с извлечением практически всех ценных компонентов (Ni, Со, Та, Nb, W, Re).3. The complexity of the technology with the extraction of almost all valuable components (Ni, Co, Ta, Nb, W, Re).
4. Экологическая чистота, связанная с минимизацией вредных газовыделений за счет оптимизации технологического режима.4. Environmental cleanliness associated with minimizing harmful gas emissions by optimizing the process conditions.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009113255A RU2401312C1 (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | Method of electrochemical treatment of heatproof nickel alloy metal wastes that contain rhenium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009113255A RU2401312C1 (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | Method of electrochemical treatment of heatproof nickel alloy metal wastes that contain rhenium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2401312C1 true RU2401312C1 (en) | 2010-10-10 |
Family
ID=44024863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009113255A RU2401312C1 (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | Method of electrochemical treatment of heatproof nickel alloy metal wastes that contain rhenium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2401312C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2484159C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук | Method of electrochemical processing refractory nickel alloy wastes bearing rhenium, tungsten, tantalum and other valuable metals |
| RU2542182C1 (en) * | 2013-10-11 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) | Method of nickel recovery at electrochemical processing of heat-resisting nickel alloys |
| RU2555317C2 (en) * | 2013-10-16 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) | Method of production of nickel and rhenium powders with different content of components during processing of rhenium containing heat-resisting nickel alloys |
| RU2840018C1 (en) * | 2024-04-25 | 2025-05-15 | Акционерное общество "Кольская горно-металлургическая компания" | Method of producing nickel sulphate |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4278641A (en) * | 1979-08-07 | 1981-07-14 | Institute Po Obshta I Neorganichna Chimia | Method for extracting rhenium and tungsten from wastes of rhenium-tungsten alloys |
| WO1996014440A1 (en) * | 1994-11-02 | 1996-05-17 | H.C. Starck Gmbh & Co. Kg | Process for decomposing and recovering the metal components from superalloys |
| RU2110590C1 (en) * | 1996-07-11 | 1998-05-10 | Институт металлургии им.А.А.Байкова РАН | Method of processing carbide waste originated from solid alloys |
| RU2146720C1 (en) * | 1999-05-27 | 2000-03-20 | Открытое акционерное общество "Кольская горно-металлургическая компания" | Method of processing secondary materials |
| EP1019566A1 (en) * | 1997-09-06 | 2000-07-19 | British Nuclear Fuels PLC | Electrochemical dissolution of nuclear fuel pins |
| RU2318919C1 (en) * | 2006-10-04 | 2008-03-10 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method for electrochemically processing of rhenium or molybdenum metallic waste material |
-
2009
- 2009-04-09 RU RU2009113255A patent/RU2401312C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4278641A (en) * | 1979-08-07 | 1981-07-14 | Institute Po Obshta I Neorganichna Chimia | Method for extracting rhenium and tungsten from wastes of rhenium-tungsten alloys |
| WO1996014440A1 (en) * | 1994-11-02 | 1996-05-17 | H.C. Starck Gmbh & Co. Kg | Process for decomposing and recovering the metal components from superalloys |
| RU2110590C1 (en) * | 1996-07-11 | 1998-05-10 | Институт металлургии им.А.А.Байкова РАН | Method of processing carbide waste originated from solid alloys |
| EP1019566A1 (en) * | 1997-09-06 | 2000-07-19 | British Nuclear Fuels PLC | Electrochemical dissolution of nuclear fuel pins |
| RU2146720C1 (en) * | 1999-05-27 | 2000-03-20 | Открытое акционерное общество "Кольская горно-металлургическая компания" | Method of processing secondary materials |
| RU2318919C1 (en) * | 2006-10-04 | 2008-03-10 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method for electrochemically processing of rhenium or molybdenum metallic waste material |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2484159C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук | Method of electrochemical processing refractory nickel alloy wastes bearing rhenium, tungsten, tantalum and other valuable metals |
| RU2542182C1 (en) * | 2013-10-11 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) | Method of nickel recovery at electrochemical processing of heat-resisting nickel alloys |
| RU2555317C2 (en) * | 2013-10-16 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) | Method of production of nickel and rhenium powders with different content of components during processing of rhenium containing heat-resisting nickel alloys |
| RU2840018C1 (en) * | 2024-04-25 | 2025-05-15 | Акционерное общество "Кольская горно-металлургическая компания" | Method of producing nickel sulphate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ma et al. | A promising selective recovery process of valuable metals from spent lithium ion batteries via reduction roasting and ammonia leaching | |
| JP6759882B2 (en) | Method for producing a solution containing nickel and cobalt | |
| AU2015301415A1 (en) | Method for extraction and separation of rare earth elements | |
| CN103849775B (en) | A method for recovering nickel and cobalt from superalloy scrap | |
| RU2401312C1 (en) | Method of electrochemical treatment of heatproof nickel alloy metal wastes that contain rhenium | |
| CN102978406B (en) | A kind of regeneration method of high-temperature alloy scrap containing rhenium | |
| CN105980303B (en) | The purifying of tungsten carbide composition | |
| Kuznetsova et al. | The improvement of rhenium recovery technology from W-Re alloys | |
| CN103628088B (en) | Method for separating cobalt from cobalt-containing alloy and cobalt sulfate product | |
| Liu et al. | The new technique on separation of Cr and Fe as well as Ni-Co-Mn impurity in leaching sulfate solution of ferrochrome alloy | |
| CN106893859B (en) | A method of processing nickel cobalt waste material | |
| CN103805782A (en) | Purification method of nickel-containing solution | |
| Abiko et al. | Reduction of titanium oxide in molten salt medium | |
| Yao et al. | Recycling of rare earth element from nickel metal hydride battery utilizing supercritical fluid extraction | |
| Hong et al. | Separation and recovery of Co (II) and Li (I) from spent lithium-ion mobile phone bat-teries | |
| CN109161934A (en) | Separate rare earth element and the method for directly preparing rare earth metal in Nd Fe B alloys waste material | |
| JP6565591B2 (en) | Calcium separation method | |
| RU2542182C1 (en) | Method of nickel recovery at electrochemical processing of heat-resisting nickel alloys | |
| RU2555317C2 (en) | Method of production of nickel and rhenium powders with different content of components during processing of rhenium containing heat-resisting nickel alloys | |
| Klimko et al. | Recycling of lithium accumulators | |
| RU2479652C1 (en) | Electrochemical processing method of metal wastes of tungsten-copper alloy wastes | |
| JP7453727B1 (en) | How to extract aluminum | |
| JP7349592B1 (en) | Metal leaching method and metal recovery method | |
| JP7442891B1 (en) | How to dispose of lithium-ion battery waste | |
| Chernyshova et al. | Production of nickel–cobalt concentrate in rhenium-containing refractory alloy processing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190410 |