CN103173621A - 用于从航空发动机构件回收铂的方法 - Google Patents

用于从航空发动机构件回收铂的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103173621A
CN103173621A CN2012105613281A CN201210561328A CN103173621A CN 103173621 A CN103173621 A CN 103173621A CN 2012105613281 A CN2012105613281 A CN 2012105613281A CN 201210561328 A CN201210561328 A CN 201210561328A CN 103173621 A CN103173621 A CN 103173621A
Authority
CN
China
Prior art keywords
platinum
platinum layer
rich
rich platinum
turbine blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012105613281A
Other languages
English (en)
Inventor
L.B.库尔
M.拉克
胡根法
M.罗森斯维希
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ge aviation services operations Ltd.
Wing Technologies International Singapore Ltd.
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN103173621A publication Critical patent/CN103173621A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B11/00—Obtaining noble metals
    • C22B11/04—Obtaining noble metals by wet processes
    • C22B11/042—Recovery of noble metals from waste materials
    • C22B11/046—Recovery of noble metals from waste materials from manufactured products, e.g. from printed circuit boards, from photographic films, paper or baths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B11/00—Obtaining noble metals
    • C22B11/02—Obtaining noble metals by dry processes
    • C22B11/021—Recovery of noble metals from waste materials
    • C22B11/025—Recovery of noble metals from waste materials from manufactured products, e.g. from printed circuit boards, from photographic films, paper, or baths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/44—Compositions for etching metallic material from a metallic material substrate of different composition
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于从航空发动机构件回收铂的方法。具体而言，本公开大体上涉及用于从制品回收铂的方法。更具体而言，本公开涉及用于从燃气发动机构件回收铂的方法。

Description

用于从航空发动机构件回收铂的方法
技术领域
本发明涉及一种用于从包含至少一种铂族元素的制品回收铂族元素的方法。
背景技术
现代的燃气涡轮或燃烧涡轮必须满足关于可靠性、重量、功率、经济性和操作服务寿命的最高需求。在这种涡轮的发展中，材料选择、对新的适合的材料的搜寻，以及对新的生产方法的搜寻，尤其在符合标准和满足需要中扮演了重要的角色。
铂族金属(PGM)或PGM(铂、钯、铑、铱、锇和钌)对于全球经济变得日益重要。航空工业在飞行器发动机的制造中使用贵金属。在不同类型的飞行器发动机的制造中使用金和银，以及钯和铂。通常，飞行器发动机具有高达23个包含贵金属的零件。使用贵金属的各种飞行器发动机零件包括导叶、定子、叶片、燃料喷嘴、燃料歧管、托比(tobi)导管和热交换器。飞行器叶片使用铂，而飞行器发动机的涡轮系统和航空电子设备系统的零件使用金和银。本发明涉及从使用过的航空构件回收铂。
在航空发动机的寿命结束之后，航空工业仍可从飞行器发动机和它们的零件回收贵金属。直到最近为止，都是通过经典沉积工序回收铂族金属(PGM)，这涉及许多重复的沉积/再溶阶段，以便获得所期望的纯度的金属。这些工艺极为冗长和耗时，其中金属通常在工艺中停留数月。
然而，贵金属的回收可占飞行器发动机的再循环价值的高达百分之50。因此，所需的是用于从包含至少一种铂族元素的制品回收铂族元素的新的和改进的方法，例如，包括用于从发动机涡轮叶片回收铂的新的和改进的方法。
发明内容
本公开的方面提供用于从燃气涡轮发动机构件回收铂，该燃气涡轮发动机构件是被废弃的或在维修和再加工期间结合从其上移除含铂涂层。
本公开的一个方面为一种用于从燃气发动机构件回收铂的方法，包括：使发动机构件与包括酸的化学制品相接触；拆卸(stripping)发动机构件，其中所述拆卸包括从发动机构件移除热障控制件和铝化铂(platinum aluminide)；从发动机构件中溶解掉可溶金属；从发动机构件分离热障控制件、铝化铂和可溶金属；显露出作为发动机构件的一部分的富铂层；从发动机构件机械地分离富铂层；对富铂层进行离心作用；以及从燃气发动机构件回收铂。
另一方面，本公开为一种用于从燃气发动机构件回收铂的方法，包括：使发动机构件与包括酸的化学制品相接触；溶解所述发动机构件上的热障涂层和铝化铂的至少一部分以露出富铂层；从热障涂层和铝化铂分离含铂层；从发动机构件机械地移除含铂层；以及通过离心作用从含铂层回收铂。
在一个实施例中，燃气发动机构件为涡轮叶片。分离富铂层的步骤或机械地移除的步骤可通过构件的高超声波处理、构件的抛光(tumbling)、构件的振动精整(finishing)、对构件喷干冰或它们的组合来完成。在一个实例中，分离富铂层的步骤或机械地移除的步骤选自由手刷洗、高压喷水、超声波清洗、抛光、振动精整或它们的组合构成的集合。在另一个实施例中，首先在超声波浴中处理构件，且随后构件经历抛光步骤、振动精整或它们的组合。该连续的途径可有效地移除任何剩余的铂。
在一个实施例中，分离富铂层的步骤或机械地移除的步骤通过构件的至少3小时周期的高超声波处理完成。在另一个实施例中，分离富铂层的步骤或机械地移除的步骤通过在超声波环境中处理构件来完成，且其中从构件上去除了富铂层，且在水中形成了包括富铂剩余物的浆料。
在一个实施例中，分离富铂层的步骤或机械地移除的步骤通过构件的至少45分钟周期的抛光处理来完成。在另一个实施例中，分离富铂层的步骤或机械地移除的步骤通过在抛光环境中处理构件来完成，且其中从构件上去除了富铂层，且在水中形成了包括富铂剩余物的浆料。
一方面，本公开为一种用于从涡轮叶片回收铂的方法，包括：将涡轮叶片浸入包括酸的化学制品中；溶解在所述涡轮叶片上的至少50%的热障涂层或铝化铂；露出在所述涡轮叶片上的富铂层；从涡轮叶片机械地分离富铂层；以及通过离心作用从富铂层回收铂。
从结合附图的本公开的各种方面的以下详细描述，本公开的这些和其它方面、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
在作为说明书的总结的权利要求中具体地指出且明确地要求保护本发明的主题。本公开的前述及其它特征和优点将从结合附图的本发明的方面的以下详细描述中容易地理解。
图1示出了指出使用GRC化学作用从拆卸的涡轮叶片移除的富铂残迹(smut)的量的表格。
图2示出了铂回收过程的一个方面的图示。
图3a和图3b列举了用于从燃气发动机构件回收铂的步骤，而图3c列举了用于从涡轮叶片回收铂的步骤。
具体实施方式
在飞行器的燃气涡轮(喷气)发动机中，空气被吸入发动机的前部，由安装有轴的压缩机压缩，且与燃料相混合。将燃烧混合物，且产生的热燃烧气体穿过安装在相同轴上的涡轮。气流通过与涡轮叶片的翼型件部分接触来使涡轮转动，这又使轴转动，且向压缩机提供功率。热排出气体从发动机的后部流动、向前驱动发动机和飞行器。
在燃气涡轮发动机的操作期间，燃烧气体的温度可超过3,000℉，远高于与这些气体接触的发动机的金属的零件的熔化温度。特别地受到高温且因此关于冷却需要特别注意的金属零件为暴露于燃烧气体的热区段构件，如用于引送热气体流的叶片和导叶，以及其它构件，诸如护罩和燃烧器。
涡轮气体越热，喷气发动机的操作就越有效。因此，存在升高涡轮操作温度的推动力。然而，涡轮气体的最高温度一般由用于制作涡轮的涡轮导叶和涡轮叶片的材料限制。已经使用了许多途径来增大操作温度限制和增大涡轮叶片和导叶的翼型件的操作寿命。
可通过使用改进的冷却设计和热障涂层的组合来以当前的冷却技术来保持金属温度低于熔化水平。在一种途径中，将保护层施加到用作基底的涡轮叶片或涡轮导叶构件的翼型件上。当前公知的扩散保护层中的一种为铝化物层和铝化铂层。保护层保护基底免受来自于热的高腐蚀性燃烧气体的环境破坏。没有覆盖陶瓷层的该保护层在中间温度应用中可用。对于较高温度的应用，可施加陶瓷热障涂层来覆盖保护层，以形成热障涂层(TBC)系统。
热障涂层(TBC)为公知的陶瓷涂层，例如，钇稳定二氧化锆。陶瓷热障涂层最佳地通常不会直接附连到在基底中使用的超级合金上。因此，称为粘结覆层的附加金属层例如通过化学气相沉积(CVD)置于基底与TBC之间，以改善TBC与下方的构件的粘附。在一种形式中，粘结覆层由扩散铝化镍或铝化铂制成，其表面氧化，以除改善陶瓷TBC的粘附之外，还形成保护性氧化铝氧化层(scale)。
即使在使用这些保护性技术的情况下，在升高操作服务温度和延长涡轮叶片构件的操作寿命中仍存在待克服的问题。尤其是由于用于制造此类构件的昂贵成分，故替换这些涡轮叶片构件的成本巨大。结果，有益的是从使用过的零件获取特别需要的成分以备未来在新零件的制造中使用。例如，铂族金属(PGM)常在航空工业中采用。由于铂族金属相对昂贵且常从美国以外的来源获得，故有利的是从飞机中使用的零件回收铂族金属。
许多先进的燃气涡轮发动机构件，尤其是涡轮叶片，涂覆有铂改性的扩散铝化物涂层(PtAl)。这些涂层提供了涡轮发动机内的氧化和I型热腐蚀条件中的优异环境保护。如上文强调地那样，这些涂层还可用作在物理气相沉积(PVD)热障涂层下方的粘结涂层。
PtAl涂层中存在的Pt最常通过电镀沉积。为了开发出所需的PtAl化学性质和结构，将大约0.5克至0.8克的Pt电镀到相对较小的涡轮叶片上，而高达大约1.5克的Pt可电镀到较大的叶片上。在涂镀之后，Pt通过扩散合并入涂层中，其中主要涂层相的最终组分为(Ni,Pt)Al。
如果涂层自身或叶片的一些其它特征不满足该部分的工程要求或质量要求，则可从叶片移除PtAl涂层。在此情况下，拆卸涂层，该部分再加工且然后再涂覆PtAl。在发动机操作之后，还使涡轮叶片拆卸PtAl涂层以使得能够检查和维修涡轮叶片。
拆卸PtAl涂层是以多种方式完成的。可通过使用矿物酸，诸如盐酸、磷酸、硝酸和这些酸的混合物的酸拆卸来完成PtAl涂层的拆卸。酸与涂层反应且溶解一些涂层组分，尤其是Ni。在反应之后，薄的松散的粘附物、包括Pt的黑色膜剩余物、氧化铝和来自于基底材料的各种元素的重金属氧化物留在叶片上。在拆卸一些部分之后，拆卸溶液变得无效且被废弃。最常见的是将酸中和，金属被化学沉淀析出，且从溶液过滤沉淀物。沉淀物，尽管其包含少量Pt，但也作为固体废物被废弃。
通过机械方法，如超声波处理或振动精整来从拆卸的涡轮叶片移除富铂剩余物。传统上，"切割(cutting)"类型的介质已经在振动精整机中用于移除剩余物。切割介质由软结合剂中的研磨氧化铝颗粒构成。结合剂分解，将氧化铝颗粒释放到振动精整机中。产生了大量残渣。因此，剩余物在其分解时受污染且由研磨介质分解，使得Pt不再可经济地回收。来自于湿喷机(west blast)或振动精整机的用于清洁叶片的溢流在废水系统中被处理，且固体，尽管它们包含Pt，但也作为废物被废弃。
本公开的一个方面为一种用于从燃气发动机构件回收铂的方法，包括：使发动机构件与包括酸的化学制品相接触；拆卸发动机构件，其中，所述拆卸包括从发动机构件移除热障控制件和铝化铂；从发动机构件中溶解出可溶金属；从发动机构件分离热障控制件、铝化铂和可溶金属；显露出作为发动机构件的一部分的富铂层；从发动机构件机械地分离富铂层；对富铂层进行离心作用；以及从燃气发动机构件回收铂。
燃气发动机构件可为涡轮叶片。分离富铂层的步骤或机械地移除的步骤可通过构件的高超声波处理、构件的抛光、构件的振动精整、对构件喷干冰或它们的组合来完成。在一个实例中，分离富铂层的步骤或机械地移除的步骤选自由手刷洗、高压喷水、超声波清洗、抛光、振动精整或它们的组合构成的集合。在另一个实施例中，首先在超声波浴中处理构件，且随后构件经历抛光步骤、振动精整或它们的组合。该连续的途径可有效地移除任何剩余的铂。
构件的高超声波处理可为至少3小时的周期。在一个实施例中，构件的超声波处理为在3小时至8小时之间的周期。在另一个实施例中，构件的超声波处理为大约12小时。在另一个实施例中，分离富铂层的步骤或机械地移除的步骤通过在超声波环境中处理构件来完成，且其中从构件上除去了富铂层，且在水中形成了包括富铂剩余物的浆料。
构件的抛光处理可为至少45分钟的周期。在一个实施例中，抛光处理为在30分钟至300分钟之间的周期。在一个实施例中，抛光处理为在60分钟至180分钟之间的周期。在另一个实施例中，抛光处理为大约120分钟。在一个实施例中，分离富铂层的步骤或机械地移除的步骤通过在抛光环境中处理构件来完成，且其中从构件上移除了富铂层，且在水中形成了包括富铂剩余物的浆料。
如果涂层自身或叶片的一些其它特征不满足该部分的工程要求或质量要求，则可从叶片移除PtAl涂层。在此情况下，拆卸涂层，然后该零件再加工且然后再涂覆PtAl。在发动机操作之后，还按惯例使涡轮叶片拆卸PtAl涂层以使得能够检查和维修涡轮叶片。
在通过喷磨砂机械地而非化学地移除PtAl涂层的情形中，来自于喷砂的载有Pt的碎屑将从过程空气滤出且作为固体废物被废弃。通过上述工艺中的一个，来自于PtAl拆卸操作的Pt找到其进入涡轮叶片维修厂的最终废物流的方式。对至制造厂的最终废物流中的给料进行许多高体积操作，且将固体废物中的Pt的浓度稀释到回收贵金属在经济上不可行的点。
在某些实施例中，借助于化学拆卸工艺从涡轮叶片移除PtAl粘结覆层。该工艺从PtAl涂层溶解铝和其它金属，留下富铂残迹。在一个实施例中，本公开描述了一种用于机械地移除(包括超声波、振动和喷干冰)该残迹和借助于离心作用定量地回收残迹的新的和改进的方法。当前公开的方法也适于寿命终止的零件。
一方面，本公开为一种用于从燃气发动机构件回收铂的方法，包括：使发动机构件与包括酸的化学制品相接触；溶解在所述发动机构件上的热障涂层和铝化铂的至少一部分以露出富铂层；从热障涂层和铝化铂分离含铂层；从发动机构件机械地移除含铂层；以及通过离心作用从含铂层回收铂。
在一个实施例中，不同的化学制品用于溶滤(leach)铝。在另一个实施例中，不同的方法用于机械地移除残迹和/或回收细粉富铂残迹。在本公开的教导内容之前，借助于喷氧化铝砂来执行富铂残迹的移除以提供清洁的翼型件表面。在该过程中，铂被并入了用过的喷砂材料中且被显著地稀释。然后，将这些用过的砂分类为危险废物，且因此必须以极大的代价废弃。
申请人已经确定化学拆卸过程来溶滤可溶金属(主要是铝)，同时留下富铂"残迹"。此外，申请人的公开教导了一种新的和改进的方法，通过该方法，可在不由外来材料污染残迹的情况下移除这些富铂残迹。在一个实施例中，具有陶瓷介质和水的振动抛光机导致了残迹的完全的令人满意的移除和在水中形成铂残迹的细悬浮物。然后，将这些水引入连续高速离心机(CEPA)中，离心机将残迹与水分离以提供＞45 wt%的铂的产物。在一个实施例中，所公开的过程允许定量地从涂层回收铂。
回收铂的先前尝试涉及将铂溶解在极强的酸中，然后将酸中和来沉淀铂盐，铂盐受到高度污染；该过程对于商业使用不是特别可行。相比之下，一方面，本公开为一种用于从涡轮叶片回收铂的方法，包括：将涡轮叶片浸入包括酸的化学制品中；溶解在所述涡轮叶片上的至少50%的热障涂层或铝化铂；露出在所述涡轮叶片上的富铂层；从涡轮叶片机械地分离富铂层；以及通过离心作用从富铂层回收铂。美国专利第6,494,960号、第5,976,265号和第5,486,135号及申请号2003/005020、2002/010309和2002/0072306提供了附加的备选方案且并入本文中。
在一个实施例中，本公开针对从已经使用化学拆卸方法处理的翼型件机械地移除富铂残迹。申请人教导了这些机械方法包括超声波浴、利用介质抛光、振动精整、喷水、刷洗、压缩空气、喷干冰等。在另一个实施例中，本公开针对通过过滤、离心作用、沉降、倾析(decanting)或它们的组合来回收细铂粉末。
本公开的优点包括减少了贵重铂金属的损失，以及避免了由铂和其它金属污染的用过的喷砂介质的废弃成本。此外，为了实施本公开，在一个实施例中，可使用已经就位且由FAA批准的常规化学拆卸工艺。此外，如前文提及的那样，通过实施当前公开的方法，避免了作为危险废物的用过的喷砂介质的废弃成本，且回收了和可再循环贵重的铂金属。
喷砂为一种用以清洁污垢和移除涂层的常见方法。令人遗憾的是，喷砂并未清洁变脏的或堵塞的内部通路。喷砂可破坏基础合金，从而使翼型件壁变薄。化学溶液用于清洁污垢和从燃气涡轮构件拆卸涂层。
第一类拆卸成分(成分(i))包括脂族磺酸或芳香族磺酸。适合的脂族磺酸的实例为甲磺酸(MSA)和乙磺酸，其中甲磺酸为优选的。示范性的芳香族磺酸为苯磺酸、甲苯磺酸和萘磺酸。在特定实施例中，通过使用包括脂族磺酸(诸如MSA、乙磺酸、甲磺酸或它们的组合)的成分来执行涡轮叶片的拆卸。
第二类拆卸成分(即，成分(ii))包括无机酸和有机溶剂的溶液。此类成分的无机酸的实例为盐酸、硝酸和高氯酸。
在某些实施例中，溶剂为减小无机酸活性和增大无机酸相对于基底的润湿能力的一种溶剂。(酸与烃溶剂之间的化学相互作用通常将不同于在酸与类似于水的溶剂之间的相互作用)。已经发现无机酸和有机溶剂的组合大致移除了所有铝化物涂层材料，而不会不利地影响基底。
用于结合无机酸使用的有机溶剂的实例包括脂族醇、芳香族醇、氯化醇(chlorinated alcohol)、酮、腈基溶剂、硝化烃溶剂、硝化芳香族溶剂，诸如硝基苯；氯化烃、胺和任何前述溶剂的混合。脂族醇的若干特定实例为甲醇、乙醇和异丙醇。也可使用醇的混合物。芳香族醇的特定实例为石炭酸和取代酚。
本发明的第三拆卸成分(成分(iii))包括硫酸或硫酸的水溶液。对于水溶液，酸与水的比例通常在大约10:90至大约65:35的范围内。在某些实施例中，该比例在大约15:85至大约40:0的范围内。此外，如下文描述的那样，润湿剂通常在该类拆卸成分中使用。
对于在其中基底的最小凹陷(如果有任何凹陷)为优选的最终用途应用，可使用不同的拆卸成分。例如，甲磺酸尽管移除的速率并非与HCL-醇的情况一样高，但在从基底移除铝化物材料是有效的。甲磺酸的显著优点在于其不会不利地影响基底至超过均匀腐蚀的任何较大程度。如本文使用的"均匀腐蚀"是指移除通常小于大约2微米厚的基底的薄层。
在一些实施例中，拆卸成分还包括润湿剂。润湿剂减小成分的表面张力，允许与基底和基于铝化物的涂层的良好接触。示范性润湿剂为聚亚烷基二醇、甘油、脂肪酸、肥皂、乳化剂和表面活性剂。基于成分的总重量，润湿剂通常存在于按重量大约0.1%至按重量大约5%的范围内的水平。
有时在拆卸成分中使用其它添加剂。例如，抑制剂有时用于降低质子浓度，且从而降低酸在成分中的活性。降低的活性继而又降低使基底表面凹陷的潜在可能。示例性抑制剂为硫酸钠在硫酸中的溶液，或氯化钠在盐酸中的溶液。基于全部拆卸成分的重量，使用的抑制剂的水平通常为按重量大约1%至按重量大约15%。此外，氧化剂有时在拆卸成分中用于防止形成还原环境。实例包括过氧化物(例如，过氧化氢)、氯酸盐、高氯酸盐、硝酸盐、高锰酸盐、铬酸盐和锇酸盐(例如，四氧化锇)。基于全部拆卸成分的重量，使用的氧化剂的水平通常为按重量大约0.01%至按重量大约5%。在一个实施例中，氧化剂结合酸使用，酸为还原剂(例如，盐酸)。
特定的拆卸成分可以以多种方式施加到基底上。例如，可将其刷到或喷涂到表面上。将基底浸没到拆卸成分的浴中通常是最实用的技术。可将浴保持在低于大约170℉(77℃)的温度下，同时基底浸没入其中。在特定的实施例中，将浴保持在低于大约130℉(54℃)的温度下。可在室温下执行该过程，但如果室温是可变的，则通常将保持较高的温度范围以确保过程的一致性。较高的温度(在上文阐明的边界内)有时会导致更快地移除铝化物涂层。
在执行该过程的同时，通常将搅拌或以其它方式搅动包含拆卸成分的浴，以允许拆卸剂与待移除的涂层之间的最大的接触。多种公知的技术可用于该目的，如使用叶轮、超声波搅动、磁性搅动、气泡或循环泵。在浴中的浸没时间将基于上文论述的许多因素而变化。在商业规模下，浸入时间通常将在从大约15分钟至大约400分钟的范围。在一些实施例中，浸没时间将为小于大约150分钟的周期。在特定实施例中，浸没时间将为小于大约75分钟的周期。暴露于拆卸成分导致在基底的表面上的铝化物涂层变得退化。
在本公开的一些实施例中，基底表面将按顺序与两种拆卸成分接触。第一成分为很快开始移除铝化物材料的成分。特定的实例为无机酸和溶剂的混合物，如前文所述，溶剂减小了无机酸相对于基底的活性。此类示范性成分为带有醇(如乙醇)的盐酸；以及带有水的硫酸。
第二拆卸成分为能够更为缓慢地移除铝化物材料的成分，且除了如前文所述的可能发生的均匀腐蚀外，不会使基底凹陷或侵蚀基底。一个实例为基于链烷磺酸，如甲磺酸的拆卸成分。
通常，各种拆卸成分以浴的形式使用，基底可浸没到浴中。接触时间和浴温度可基于前文所述的许多因素而变化，例如，基于需要移除的铝化物材料的类型和量。通常，将第一浴保持在大约0℃至大约40℃的范围的温度下，其中浸没时间在大约5分钟至大约30分钟之间。通常将第二浴保持在大约40℃至大约60℃的范围内的温度下，其中浸没时间在大约30分钟至大约300分钟之间。如在前述实施例中那样，然后可使表面经历温和研磨步骤(或类似的技术)以移除退化的涂层，例如，通过轻度喷砂。
本公开大体上涉及铂的回收和用于从包括发动机涡轮叶片的航空构件回收铂的方法。
实例
已经大体上描述的本公开可通过参照以下实例来更容易地理解，所包括的实例仅为了示出本公开的某些方面和实施例的目的，且并非旨在以任何方式限制本公开。
图1为示出使用GRC化学作用从拆卸的涡轮叶片移除富铂残迹的表格。使用GRC化学作用拆卸CFM56-7叶片，在超声波浴中移除残迹，且通过Whatman#_4折纸(fluted)过滤器过滤。隔离的产量为1.5g。
图2示出了铂回收过程的一个方面的图示。
如图3a中所示，用于从燃气发动机构件回收铂的方法包括使发动机构件与包括酸的化学制品相接触(305)。拆卸发动机构件，从构件移除热障控制件和铝化铂(310)。从发动机构件溶解出可溶性金属(315)，将热障控制件、铝化铂和可溶金属与发动机构件分离(320)，显露出作为发动机构件的部分的富铂层(325)。然后使富铂层与发动机构件机械地分离(330)，进行离心作用(335)，以及从发动机构件回收铂(340)。
在图3b中所示的另一个实例中，用于从燃气发动机构件回收铂的方法包括使发动机构件与包括酸的化学制品相接触(350)。使在所述发动机构件上的热障涂层和铝化铂的至少一部分溶解来露出富铂层(355)。将该富铂层与热障涂层和铝化铂(360)分离。从发动机构件机械地移除富铂层(365)，通过使浆料旋降来从富铂层回收铂(370)。
在另一个实施例中，如图3c中所示，用于从涡轮叶片回收铂的方法包括使涡轮叶片浸入包括酸的化学制品中(375)，以及溶解在涡轮叶片上的热障涂层或铝化铂的至少50%(380)。一旦富铂层在涡轮叶片上露出(385)，则然后机械地将其与涡轮叶片分离(390)，且通过对包含富铂层的浆料进行离心作用来回收富铂层(395)。
在第一实例中，进行了实验室规模的实验以确定在涂覆PtAl的翼型件已经经过化学拆卸过程之后是否可回收保持在拆卸的叶片上的呈"残迹"形式的铂。申请人所构想出的是，由于通过从PtAl溶解铝的拆卸化学作用，从而留下了较松地粘附的铂"残迹"，故在此拆卸步骤之后可回收铂。
在实验室中使用了两种不同的拆卸化学制品来拆卸独立的叶片，其中的一种为使用MSA。然后，在实验室规模的超声波浴中对拆卸的叶片移除残迹，且通过重力，经由过滤纸来过滤所产生的悬浮物。CFM56-7第1级叶片给出了1.5g的回收材料，将提交回收材料来用于ICP分析。由于CFM56-7叶片代表具有PtAl涂层且经常维修的一类叶片，故使用了CFM56-7叶片。图1中示出了该分析的结果，且该分析的结果指出残迹由47%至49%的铂构成。
分析了该材料的5g样本，且发现了材料包含"＞40%"的铂，远超过对客户有利的处理成本的25%的极限。
进行了一组24个叶片的完整规模的研究。将使用常规MSA拆卸浴拆卸涡轮叶片。随后，执行富铂残迹移除的两种不同方法以代替喷砂：超声波浴和抛光(见图2)。
尽管看起来抛光或振动精整提供了更为完全的残迹移除，但该方法存在缺陷，缺陷为回收的残迹由陶瓷抛光介质的研磨引起的陶瓷颗粒污染(＞80%)。由超声波移除残迹操作回收的残迹不由抛光介质污染。
因此，并非用于使涡轮叶片移除残迹的所有方法都提供类似的结果。申请人发现在某种程度上使用超声波移除残迹相比于其它移除方法存在优点。此外，申请人发现更有力的超声波移除残迹提供良好的铂回收且在较短时间周期内提供铂回收。用于移除残迹的多种方法都可用。可单独地或组合地使用所有的超声波浴、抛光和振动精整。如果使用抛光或振动精整，则最终产物可由在过程期间磨掉的陶瓷介质材料污染。所选的方法取决于随后的纯化步骤的纯度要求。超声波浴通常产生最纯净的产品，但一些剩余的铂可附连到翼型件上。可在随后的抛光步骤或振动精整步骤中移除这些剩余的铂。
在第二实验中，进行对超声波浴的构造的改动以加强残迹的移除。这导致移除大约80%的残迹(基于目测估计)。用于Pt残迹移除的超声波浴为使用变化的扫描频率的多种市售超声波浴中的一种。较高的超声波浴能量和较高浴体积对零件表面面积的比率导致较短的循环时间；带有较低的浴容积对零件表面面积的比率的较低浴能量需要较长的循环时间。移除残迹循环可取决于浴容积、零件数目和超声波能而在从几分钟到45分钟的范围。使用具有中等多孔性的折叠Whatman滤纸通过重力过滤产生悬浮物。较高的多孔性(较快)导致较短的循环和较低的产量，而较低的多孔性(较慢)导致较高的产量和较长的循环时间。
过滤回收方法的更进一步的检查显示出残迹变为嵌入袋中，从而使最终回收很有挑战。结果，申请人确定用以回收分散在相对较大体积的液体中的细颗粒的备选方法。申请人确定提供无污染残迹的方法。该方法使用CEPA高速连续离心机，从而提供了按重量为大约50%的铂的铂残迹的定量回收。
申请人还考虑了超声波移除残迹然后连续离心作用的备选方案。在一个实施例中，申请人确定喷干冰作为备选方案。喷干冰为一种工艺，由此以高速从喷嘴喷射干冰(固体二氧化碳)且干冰用于从叶片移除残迹。可使用较宽范围的速度、颗粒尺寸和颗粒速度。通常，较高能量的颗粒可更有效地移除残迹，但以较高的成本。该方法的优点在于，其可能将残迹移除过程和回收过程组合。该方法可需要将连接到集尘器上的喷干冰室(booth)设计和构造，集尘器可捕集移除的残迹。申请人已经确立了任一回收方法(超声波移除残迹然后连续离心作用或结合集尘的喷干冰)将有效地移除铂残迹。
当前教导的公开的优点在于其提供了用于回收该回收的铂(0.5g至1.5gPt/叶片(取决于发动机))的价值的改进方法。铂的现货价格为大约$1600/oz；因此每个叶片的价值为大约$25至$100。由于当前的受让人生产成千上万的叶片，故目前发现的用于从用过的航空零件(包括发动机涡轮叶片)回收铂的新的和改进的工艺中存在显著的价值。
应当理解的是以上描述旨在为示范性的，而非限制性的。例如，以上描述的实施例(和/或其方面)可结合彼此使用。此外，可进行许多改动来使特定的情形或材料适合各种实施例的教导内容，而并未脱离实施例的范围。尽管本文描述的材料的大小和类型旨在限定各种实施例的参数，但它们绝非为限制性的且仅为示例性的。本领域的技术人员在查阅以上描述时将清楚许多其它实施例。因此，应当参照所附权利要求，结合这些权利要求赋予的等同方案的全部范围来确定各种实施例的范围。在所附权利要求中，用语"包括"和"在其中"用作相应的用语"包含"和"其中"的普通英文等同表达。此外，在所附权利要求中，用语"第一"、"第二"和"第三"等仅用于标注，且并非旨在对它们的对象施加数字要求。此外，所附权利要求的限制并非以手段加功能格式来撰写的，且并非旨在基于35U.S.C.§112的第六段来理解，直到这些权利要求限制清楚地使用短语"手段"后接功能声明，而没有进一步的结构才除外。应当理解的是，以上描述的所有这些目的或优点未必都是根据任何特定实施例来实现的。因此，例如，本领域的技术人员将认识到可以以实现或优化如本文教导的一个优点或成组的优点的方式来体现或执行本文所述的系统和技术，而不必实现本文可能教导或提出的其它目的或优点。
本文所提及的所有公开案、专利和专利申请都是以全文引用的方式并入，就如同将各个个别公开案、专利特定地且个别地以全文引用的方式并入。在冲突的情况下，本申请，包括其中的任何定义，将进行控制。尽管本发明仅结合有限数目的实施例进行了详细描述，但应当容易理解的是，本发明不限于这些公开的实施例。而是，本发明可改变为合并任何数目的目前未描述，但与本发明的精神和范围相称的变型、改变、替换或等同布置。此外，尽管已经描述了本发明的各种实施例，但应当理解的是，本公开的方面可仅包括所述实施例中的一些。因此，本发明并未看作是由前述说明限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
本书面说明使用了包括最佳模式的实例来公开本发明，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何合并的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员构想出的其它实例。如果这些其它实例具有并非不同于本权利要求的书面语言的结构元件，或者，如果这些其它实例包括与本权利要求的书面语言无实质差异的同等结构元件，则这些实例预期在本权利要求的范围之内。

Claims (24)

1. 一种用于从燃气发动机构件回收铂的方法，所述方法包括：
使所述发动机构件与包括酸的化学制品相接触；
拆卸所述发动机构件，其中，所述拆卸包括从所述发动机构件移除热障控制件和铝化铂；
从所述发动机构件中溶解掉可溶金属；
从所述发动机构件分离所述热障控制件、铝化铂和可溶金属；
显露作为所述发动机构件的一部分的富铂层；
从所述发动机构件机械地分离富铂层；
对所述富铂层进行离心作用；以及
从所述燃气发动机构件回收所述铂。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃气发动机构件为涡轮叶片。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述构件的高超声波处理、所述构件的抛光、对所述构件喷干冰或它们的组合来完成分离所述富铂层的步骤。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分离所述富铂层的步骤选自由手刷洗、高压喷水、超声波清洗、振动精整或它们的组合构成的集合。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过对所述构件进行至少3小时的周期的高超声波处理来完成分离所述富铂层的步骤。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在超声波环境中处理所述构件来完成分离所述富铂层的步骤，以及其中，从所述构件除去所述富铂层，以及形成包括所述富铂剩余物的浆料。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过对所述构件进行至少45分钟的周期的抛光处理来完成分离所述富铂层的步骤。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在抛光环境中处理所述构件来完成分离所述富铂层的步骤，以及其中，从所述构件除去所述富铂层，以及形成包括所述富铂剩余物的浆料。
9. 一种用于从燃气发动机构件回收铂的方法，所述方法包括：
使所述发动机构件与包括酸的化学制品相接触；
溶解在所述发动机构件上的热障涂层和铝化铂的至少一部分以露出富铂层；
从所述热障涂层和铝化铂分离所述含铂层；
从所述发动机构件机械地移除所述含铂层；以及
通过离心作用从所述含铂层移除所述铂。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述燃气发动机构件为涡轮叶片。
11. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过所述构件的高超声波处理、所述构件的抛光、对所述构件喷干冰或它们的组合来完成所述机械地移除的步骤。
12. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述机械地移除的步骤选自由手刷洗、高压喷水、超声波清洗、振动精整或它们的组合构成的集合。
13. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过对所述构件进行至少3小时的周期的高超声波处理来完成所述机械地移除的步骤。
14. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过在超声波环境中处理所述构件来完成所述机械地移除的步骤，以及其中，从所述构件除去所述富铂层，以及在水中形成包括所述富铂剩余物的浆料。
15. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过对所述构件进行至少45分钟的周期的抛光处理来完成所述机械地移除的步骤。
16. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过在抛光环境中处理所述构件来完成所述机械地移除的步骤，以及其中，从所述构件除去所述富铂层，以及在水中形成包括所述富铂剩余物的浆料。
17. 一种用于从涡轮叶片回收铂的方法，所述方法包括：
将所述涡轮叶片浸入包括酸的化学制品中；
溶解在所述涡轮叶片上的至少50%的热障涂层或铝化铂；
露出在所述涡轮叶片上的富铂层；
从所述涡轮叶片机械地分离所述富铂层；以及
通过离心作用从所述富铂层回收所述铂。
18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述燃气发动机构件为涡轮叶片。
19. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，通过所述构件的高超声波处理、所述构件的抛光、对所述构件喷干冰或它们的组合来完成分离所述富铂层的步骤。
20. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，分离所述富铂层的步骤选自由手刷洗、高压喷水、超声波清洗、振动精整或它们的组合构成的集合。
21. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，通过对所述构件进行至少3小时的周期的高超声波处理来完成分离所述富铂层的步骤。
22. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，通过在超声波环境中处理所述构件来完成分离所述富铂层的步骤，以及其中，从所述构件除去所述富铂层，以及在水中形成包括所述富铂剩余物的浆料。
23. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，通过对所述构件进行至少45分钟的周期的抛光处理来完成分离所述富铂层的步骤。
24. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，通过在抛光环境中处理所述构件来完成分离所述富铂层的步骤，以及其中，从所述构件移除所述富铂层，以及在水中形成包括所述富铂剩余物的浆料。
CN2012105613281A 2011-12-22 2012-12-21 用于从航空发动机构件回收铂的方法 Pending CN103173621A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/334810 2011-12-22
US13/334,810 US20130160609A1 (en) 2011-12-22 2011-12-22 Method for recovering platinum from aviation engine components

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103173621A true CN103173621A (zh) 2013-06-26

Family

ID=47500961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012105613281A Pending CN103173621A (zh) 2011-12-22 2012-12-21 用于从航空发动机构件回收铂的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130160609A1 (zh)
EP (1) EP2607506A1 (zh)
JP (1) JP2013151740A (zh)
CN (1) CN103173621A (zh)
BR (1) BR102012031140A2 (zh)
CA (1) CA2798781A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107604175A (zh) * 2016-07-12 2018-01-19 通用电气公司 铂回收方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9400256B2 (en) 2013-12-06 2016-07-26 Rolls-Royce Corporation Thermographic inspection techniques
KR101853115B1 (ko) * 2016-12-20 2018-04-27 재단법인 포항산업과학연구원 탄탈륨 스크랩으로부터 고순도 탄탈륨 회수 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010009246A1 (en) * 2000-01-20 2001-07-26 Zimmerman Robert George Method of removing ceramic coatings
US6428602B1 (en) * 2000-01-31 2002-08-06 General Electric Company Method for recovering platinum from platinum-containing coatings on gas turbine engine components
CN101094928A (zh) * 2004-12-30 2007-12-26 3M创新有限公司 从燃料电池堆中回收铂
CN101260469A (zh) * 2008-04-21 2008-09-10 上海大学 从含铂铑的废料中回收提纯铂铑的方法
US7837960B2 (en) * 2007-11-28 2010-11-23 Chevron U.S.A. Inc. Process for separating and recovering base metals from used hydroprocessing catalyst

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5486135A (en) 1994-10-31 1996-01-23 Arpaio; Jerry Vibratory tumbling machine vessel for burnishing or cleansing metal, plastic or ceramic elements
US5976265A (en) 1998-04-27 1999-11-02 General Electric Company Method for removing an aluminide-containing material from a metal substrate
US6494960B1 (en) * 1998-04-27 2002-12-17 General Electric Company Method for removing an aluminide coating from a substrate
US6238743B1 (en) * 2000-01-20 2001-05-29 General Electric Company Method of removing a thermal barrier coating
EP1164155B1 (en) 2000-06-13 2007-08-08 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Polyester resin and molded article
US20020072306A1 (en) 2000-06-14 2002-06-13 Carpenter Steven J. Chamber-type vibratory finisher with blasting nozzle
US7096467B2 (en) 2001-06-28 2006-08-22 Sun Microsystems, Inc. Initialization of Java classes in Java virtual machine environments
DE102004059762A1 (de) * 2004-12-11 2006-06-14 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Reparatur von Turbinenschaufeln
JP2007297655A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Toyota Motor Corp 膜／電極接合体（ｍｅａ）から貴金属を回収する方法
EP2558605A1 (en) * 2010-04-15 2013-02-20 Advanced Technology Materials, Inc. Method for recycling of obsolete printed circuit boards

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010009246A1 (en) * 2000-01-20 2001-07-26 Zimmerman Robert George Method of removing ceramic coatings
US6428602B1 (en) * 2000-01-31 2002-08-06 General Electric Company Method for recovering platinum from platinum-containing coatings on gas turbine engine components
CN101094928A (zh) * 2004-12-30 2007-12-26 3M创新有限公司 从燃料电池堆中回收铂
US7837960B2 (en) * 2007-11-28 2010-11-23 Chevron U.S.A. Inc. Process for separating and recovering base metals from used hydroprocessing catalyst
CN101260469A (zh) * 2008-04-21 2008-09-10 上海大学 从含铂铑的废料中回收提纯铂铑的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107604175A (zh) * 2016-07-12 2018-01-19 通用电气公司 铂回收方法
CN107604175B (zh) * 2016-07-12 2022-05-03 通用电气公司 铂回收方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2798781A1 (en) 2013-06-22
BR102012031140A2 (pt) 2014-05-20
JP2013151740A (ja) 2013-08-08
EP2607506A1 (en) 2013-06-26
US20130160609A1 (en) 2013-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2942787C (en) Cleaning solution and methods of cleaning a turbine engine
DE602004006446T2 (de) Verfahren zur Entfernung von Aluminidbeschichtungen von Metallsubstraten und behandelte Gasturbinekomponente
CA2330218C (en) Method of removing a thermal barrier coating
EP1314797B1 (en) Chemical removal of a chromium oxide coating from an article
US7993759B2 (en) Corrosion coating for turbine blade environmental protection
EP1354074B1 (en) Method of removing ceramic coatings
JP4762393B2 (ja) 拡散アルミニドコーティングからの高温腐蝕生成物の除去方法
CN103173621A (zh) 用于从航空发动机构件回收铂的方法
JP2008111425A (ja) ガスタービンエンジン圧縮機用摩擦皮膜
CA2363613A1 (en) Method and composition for cleaning a turbine engine component
US20050035086A1 (en) Upgrading aluminide coating on used turbine engine component
CN106835172A (zh) 环保型除蜡除油除锈防锈多功能清洗剂及清洗应用方法
EP1013798A2 (en) Thermal barrier coating removal process
CN106835165A (zh) 铝合金除霉斑清洗剂及清洗应用方法
EP1076114B1 (en) Method for removing a dense ceramic thermal barrier coating from a surface
WO2014099435A1 (en) Method for recovering bond coat and barrier coat materials from overspray and articles
US6428602B1 (en) Method for recovering platinum from platinum-containing coatings on gas turbine engine components
EP3269833B1 (en) Platinum recovery methods
EP0871787A1 (fr) Procede de traitement par voie electrochimique de substrats catalyseurs contenant des metaux precieux en vue de leur recuperation
EP3404125A1 (en) Coating for a nickel-base superalloy
Brittain et al. Chemical vibro‐descaling

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20151104

Address after: Singapore Singapore

Applicant after: Wing Technologies International Singapore Ltd.

Address before: Singapore Singapore

Applicant before: Ge aviation services operations Ltd.

Effective date of registration: 20151104

Address after: Singapore Singapore

Applicant after: Ge aviation services operations Ltd.

Address before: American New York

Applicant before: General Electric Co.

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130626