RU2542182C1 - Способ извлечения никеля при электрохимической переработке жаропрочных никелевых сплавов - Google Patents

Способ извлечения никеля при электрохимической переработке жаропрочных никелевых сплавов Download PDF

Info

Publication number
RU2542182C1
RU2542182C1 RU2013145573/02A RU2013145573A RU2542182C1 RU 2542182 C1 RU2542182 C1 RU 2542182C1 RU 2013145573/02 A RU2013145573/02 A RU 2013145573/02A RU 2013145573 A RU2013145573 A RU 2013145573A RU 2542182 C1 RU2542182 C1 RU 2542182C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nickel
heat
alloy
nitric acid
dissolution
Prior art date
Application number
RU2013145573/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Оксана Витальевна Чернышова
Дмитрий Васильевич Дробот
Валерий Иванович Чернышов
Мария Васильевна Махонько
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ)
Priority to RU2013145573/02A priority Critical patent/RU2542182C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2542182C1 publication Critical patent/RU2542182C1/ru

Links

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

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к регенерации вторичного металлического сырья, в частности к переработке металлических отходов жаропрочных сплавов на основе никеля (суперсплавов). Способ извлечения никеля из жаропрочных сплавов на основе никеля электрохимическим методом включает анодное растворение сплава при анодной поляризации импульсным током при постоянном потенциале в азотнокислом электролите. При этом анодное растворение ведут при концентрации азотной кислоты 100 г/л при фиксированном значении потенциала анода, равном 1,0-1,2 В. В результате получают катодный продукт - никелевый концентрат чистотой не менее 95% за одну стадию. Техническим результатом является переработка жаропрочных сплавов на основе никеля с получением никелевого концентрата высокой чистоты. 3 пр.

Description

Изобретение относится к регенерации вторичного металлического сырья, в частности к переработке металлических отходов жаропрочных сплавов на основе никеля (суперсплавов), в частности электрохимическому способу получения металлического концентрата никеля из отработанных жаропрочных сплавов при их переработке.
Одним из эффективных и перспективных направлений в технологии переработки металлических отходов редких тугоплавких металлов являются процессы, основанные на электрохимических методах, позволяющие с высокими показателями осуществлять регенерацию таких отходов, с получением качественной товарной продукции.
Известен способ растворения отходов суперсплавов в растворах минеральных кислот при наложении переменного тока [Пат. №2313589 (РФ). Способ выделения ценных металлов из суперсплавов / В. Штоллер, А. Ольбрих, Ю. Меезе-Марктшеффель, М. Ерб, Г. Нитфельд, Г. Гилле. Заявка: 2002130262/02, 13.11.2002. Опубликовано: 27.12.2007], в качестве электродов применяют перерабатываемые отходы. Растворение ведут в солянокислом или сернокислом электролите. Недостатком метода является относительно невысокая скорость растворения отходов. Метод не позволяет получать в одну стадию целевой продукт - никель.
Предложен способ электрохимического разложения ренийсодержащего суперсплава в водно-органическом электролите [Pat. US 5776329 А / U. Krynitz, A. Olbrich, W. Kummer, M. Schloh. Method of the decomposition and recovery of metallic constituents from superalloys. Заявлено: 25.10.1995. Опубликовано: 07.07.1998] с использованием протонных органических растворителей класса спиртов или β-дикетонов и электропроводящей добавкой в виде соли из группы галогенидов аммония; галогенидов, сульфатов или нитратов щелочных, щелочноземельных или переходных металлов при концентрации 0,1 моль/л на постоянном или переменном токе. Основным недостатком является сложность при отделении шлама от образовавшихся при электролизе полимерных алкоксидов металлов, многостадийность дальнейшей переработки для получения товарных продуктов, утилизация промывных вод, содержащих органические растворители.
Наиболее близким техническим решением является способ анодного растворения отходов никельсодержащих сплавов в кислом электролите при наложении переменного электрического тока [Пат. №2401312 (РФ). Способ электрохимической переработки металлических отходов жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений / А.А. Палант, В.А. Брюквин, О.М. Левчук, А.В. Палант, A.M. Левин. Заявка: 2009113255/02, 09.04.2009. Опубликовано: 10.10.2010. Бюл. №28]. Растворение сплава ведут в азотнокислом или сернокислом электролите при наложении однополупериодного ассиметричного переменного электрического тока промышленной частоты и 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, а сернокислого электролита на уровне 150-200 г/л H2SO4, при температуре 20-40°C и силе тока не менее 1 кА. Таким образом, при использовании однополупериодного переменного электрического тока существенно повышается скорость процесса растворения отходов: в азотнокислом электролите с концентрацией HNO3 250 г/л, температуре 30°C скорость растворения сплава 0,050 г/ч·см2, в сернокислом электролите H2SO4 с концентрацией 200 г/л, температуре 25°C скорость растворения сплава 0,056 г/ч·см2. Основным недостатком данного метода является использование высоконцентрированных растворов кислот, повышенная температура, высокие значения амплитуд переменного тока, ведущих к повышенным энергозатратам.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является воспроизводимый процесс получения никелевого концентрата высокой чистоты в одну стадию за счет управляемого электрохимического процесса растворения, технологическая гибкость процесса и относительно низкие затраты.
Технический результат достигается электрохимическим методом, заключающимся в анодном растворении жаропрочного никелевого сплава в азотнокислом электролите с концентрацией азотной кислоты 100 г/л, отличающимся тем, что растворение сплава ведут импульсным током при фиксированном значении потенциала анода E=1,1±0,1 В, что обеспечивает перевод в раствор основы сплава - никеля и получение катодного продукта - металлического никеля чистотой не менее 95%.
Сущность предложенного способа заключается в следующем. В качестве катода используют инертный электрод, в качестве анода - растворяемый сплав. Растворение жаропрочного сплава на основе никеля (суперсплава) ведут импульсным током при фиксированном значении потенциала анода, определяющего протекание интересующей анодной реакции, что позволяет получать продукт определенного состава - металлический никелевый концентрат чистотой не ниже 95%. Потенциал анода определяют с помощью поляризационных и деполяризационных кривых, полученных с использованием электрохимического исследовательско-технологического комплекса (ЭХК-1012, ООО ИП "Тетран", использующего некомпенсационный способ измерения потенциала [Пат. № 2106620 (РФ) Способ измерения потенциала рабочего электрода электрохимической ячейки под током / Гайдаренко О.В., Чернышев В.И., Чернышов Ю.И. Заявка: 96108732/25, 26.04.1996. Опубликовано: 10.03.1998. Бюл. №3].
Установлено, что в литературе не описано влияние потенциала электрода на электрохимическую переработку жаропрочных никелевых сплавов.
Пример 1.
Анодное растворение жаропрочного сплава состава ЖС32-ВИ Ni - 60,05, Re - 4,0; Co - 9,3; W - 8,6; Y - 0,005; La - 0,005; Al - 6,0; Cr - 5,0; Ta - 4,0; Nb - 1,6; Mo - 1,1; C - 0,16; B - 0,15; Ce - 0,025 в растворе азотной кислоты с концентрацией 100 г/л.
С помощью поляризационных и деполяризационных кривых, полученных с использованием ЭХК-1012, выбрали технологические параметры: анодный потенциал растворения сплава ЖС32-ВИ равен 1,1 В, точность поддержания потенциала ±0,1 В, температура - 20-25°C. Выбранные параметры обеспечивают преимущественное протекание реакции растворения никеля на аноде при максимально возможной скорости и производительности процесса, ограничиваемой техническими характеристиками ЭХК-1012, что обеспечивает выделение на катоде металлического никеля чистотой 96,7%. Так, при этих условиях скорость растворения сплава 0,074 г/ч·см2.
Пример 2.
Анодное растворение жаропрочного сплава состава ЖС32-ВИ Ni - 60,05, Re - 4,0; Co - 9,3; W - 8,6; Y - 0,005; La - 0,005; Al - 6,0; Cr - 5,0; Ta - 4,0; Nb - 1,6; Mo - 1,1; C - 0,16; B - 0,15; Ce - 0,025 в растворе азотной кислоты с концентрацией 100 г/л. При технологических параметрах: анодный потенциал растворения сплава ЖС32-ВИ меньше 1,1±0,1 В, температура - 20-25°C катодным продуктом является никелевый концентрат чистотой 97,5% аналогично примеру 1. Основное отличие от примера 1 заключается в более низкой скорости растворения сплава ЖС32-ВИ, так, при E=0,9±0,1 В скорость растворения сплава равна 0,050 г/ч·см2.
Пример 3.
Анодное растворение жаропрочного сплава состава ЖС32-ВИ Ni - 60,05, Re - 4,0; Co - 9,3; W - 8,6; Y - 0,005; La - 0,005; Al - 6,0; Cr - 5,0; Ta - 4,0; Nb - 1,6; Mo - 1,1; C - 0,16; B - 0,15; Ce - 0,025 в растворе азотной кислоты с концентрацией 100 г/л. При технологических параметрах: анодный потенциал растворения сплава ЖС32-ВИ E>1,1±0,1 В, температура - 20-25°C в раствор переходит значительное количество электроотрицательных компонентов сплава (кобальт, хром, алюминий), при этом скорость растворения сплава существенно возрастает: при E=1,4±0,1 В скорость растворения сплава равна 0,112 г/ч·см2. При этом режиме катодный осадок помимо металлического никеля представлен соединениями типа AlxCoyNiz (подтверждено данными рентгенофазового и химического анализа), содержание никеля в нем составляет 85-90%.
Таким образом, из описания примеров и результатов следует, что предлагаемый способ позволяет реализовывать управляемый одностадийный электрохимический способ получения никелевого концентрата. Установка фиксированных электрохимических параметров делает возможным получение воспроизводимых результатов анодного растворения.

Claims (1)

  1. Способ извлечения никеля из жаропрочных сплавов на основе никеля электрохимическим методом, включающий анодное растворение сплава при анодной поляризации импульсным током при постоянном потенциале в азотнокислом электролите, отличающийся тем, что анодное растворение ведут с концентрацией азотной кислоты 100 г/л при фиксированном значении потенциала анода, равном 1,1±0,1 В, с получением в качестве катодного продукта никелевого концентрата чистотой не менее 95% за одну стадию.
RU2013145573/02A 2013-10-11 2013-10-11 Способ извлечения никеля при электрохимической переработке жаропрочных никелевых сплавов RU2542182C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145573/02A RU2542182C1 (ru) 2013-10-11 2013-10-11 Способ извлечения никеля при электрохимической переработке жаропрочных никелевых сплавов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145573/02A RU2542182C1 (ru) 2013-10-11 2013-10-11 Способ извлечения никеля при электрохимической переработке жаропрочных никелевых сплавов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2542182C1 true RU2542182C1 (ru) 2015-02-20

Family

ID=53288941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013145573/02A RU2542182C1 (ru) 2013-10-11 2013-10-11 Способ извлечения никеля при электрохимической переработке жаропрочных никелевых сплавов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2542182C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111286617A (zh) * 2020-03-31 2020-06-16 中国科学院金属研究所 利用高温合金废料提取钌和铼产品的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
DE2650589C2 (de) * 1975-12-22 1986-11-13 Austria Metall AG, Braunau am Inn, Oberösterreich Verfahren zur elektrolytischen Erzeugung von Metallkathoden, insbesondere Kupferkathoden
RU2110590C1 (ru) * 1996-07-11 1998-05-10 Институт металлургии им.А.А.Байкова РАН Способ переработки карбидных отходов твердых сплавов
EP1019566A1 (en) * 1997-09-06 2000-07-19 British Nuclear Fuels PLC Electrochemical dissolution of nuclear fuel pins
RU2313589C2 (ru) * 2001-11-14 2007-12-27 Х. К. Штарк Гмбх Способ выделения ценных металлов из суперсплавов
RU2401312C1 (ru) * 2009-04-09 2010-10-10 Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН) Способ электрохимической переработки металлических отходов жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2650589C2 (de) * 1975-12-22 1986-11-13 Austria Metall AG, Braunau am Inn, Oberösterreich Verfahren zur elektrolytischen Erzeugung von Metallkathoden, insbesondere Kupferkathoden
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
RU2110590C1 (ru) * 1996-07-11 1998-05-10 Институт металлургии им.А.А.Байкова РАН Способ переработки карбидных отходов твердых сплавов
EP1019566A1 (en) * 1997-09-06 2000-07-19 British Nuclear Fuels PLC Electrochemical dissolution of nuclear fuel pins
RU2313589C2 (ru) * 2001-11-14 2007-12-27 Х. К. Штарк Гмбх Способ выделения ценных металлов из суперсплавов
RU2401312C1 (ru) * 2009-04-09 2010-10-10 Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН) Способ электрохимической переработки металлических отходов жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111286617A (zh) * 2020-03-31 2020-06-16 中国科学院金属研究所 利用高温合金废料提取钌和铼产品的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Prabaharan et al. Electrochemical process for electrode material of spent lithium ion batteries
JP5469157B2 (ja) 鉄リッチ硫酸塩廃棄物、採鉱残留物、および酸洗い液から金属鉄および硫酸の有価分を回収するための電気化学プロセス
Fornari et al. Copper and nickel selective recovery by electrowinning from electronic and galvanic industrial solutions
Sharma et al. Electrowinning of cobalt from sulphate solutions
Hazotte et al. Direct recovery of cadmium and nickel from Ni-Cd spent batteries by electroassisted leaching and electrodeposition in a single-cell process
CN201501929U (zh) 一种氯化物体系线路版蚀刻液在线提取铜和蚀刻液回用的装置
Song et al. The influence of fluoride anion on the equilibrium between titanium ions and electrodeposition of titanium in molten fluoride–chloride salt
Song et al. Equilibrium between titanium ions and high-purity titanium electrorefining in a NaCl-KCl melt
Sulcius et al. Influence of different electrolysis parameters on electrodeposition of γ-and α-Mn from pure electrolytes—a review with special reference to Russian language literature
JP2019218622A (ja) 銅インジウム・ガリウム・セレン廃棄物の回収方法
Kuznetsova et al. The improvement of rhenium recovery technology from W-Re alloys
RU2542182C1 (ru) Способ извлечения никеля при электрохимической переработке жаропрочных никелевых сплавов
Moradi et al. Pulse electrodeposition as a new approach in electrowinning of high purity cobalt from WC–Co scraps. Part I: The effect of frequency and duty cycle
RU2555317C2 (ru) Способ получения металлических порошков никеля и рения с различным соотношением компонентов при переработке ренийсодержащих жаропрочных никелевых сплавов
US10422022B2 (en) Method for producing tungsten
US9656873B2 (en) Purification of tungsten carbide compositions
JP6687603B2 (ja) タングステンカーバイドの製造方法
CN103966438B (zh) 一种电解分离含钒铬溶液中钒和铬的方法
CN103422111A (zh) 一种偏钒酸钠的制备方法
RU2401312C1 (ru) Способ электрохимической переработки металлических отходов жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений
Palant et al. Combined electrochemical processing of the wastes of nickel superalloys containing rhenium, tungsten, tantalum, niobium, and other precious metals
JP6532734B2 (ja) タングステンを含む有価物の回収方法
Mishra et al. Electrowinning of cobalt from sulphate solutions contaminated with organic impurities
RU2591910C1 (ru) Электроэкстракция кобальта из водных растворов сульфатов кобальта и марганца в статических условиях
Chernyshova et al. Variants of Electrochemical Processing of Rhenium-Containing High-Temperature Alloy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181012