Исследование, моделирование и оптимизация процессов электрохимического извлечения рения из многокомпонентных сплавов

• Автор: Яковлев, Максим Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 56 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Переработка ренийсодержащих сплавов на основе вольфрама

1.2. Переработка ренийсодержащих сплавов на основе молибдена

1.3. Переработка ренийсодержащих сплавов на никелевой основе .

1.4. Анализ публикаций и патентов в области извлечения рения из твердых и жаропрочных сплавов

1.5. Определение целей исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 3. ИЗВЛЕЧЕНИЕ РЕНИЯ ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА

АНОДНЫМ РАСТВОРЕНИЕМ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ .

3.1. Азотнокислые электролиты
3.2. Сернокислые электролиты .
3.3 Щелочные электролиты
ГЛАВА 4. АНОДНОЕ РАСТВОРЕНИЕ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА
НА ПЕРЕМЕННОМ И РЕВЕРСИРУЕМОМ ТОКЕ .
4.1. Растворение сплава на переменном синусоидальном токе
4.2. Растворение сплава на реверсируемом токе.
ГЛАВА 5. ДЛИТЕЛЬНЫЕ СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ ПО АНОДНОМУ
РАСТВОРЕНИЮ СПЛАВА
5.1. Переменный синусоидальный ток
5.2. Постоянный ток.
5.3. Реверсируемый ток
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Разработка технологий переработки жаропрочных сплавов с целью извлечения из них рения, тантала, ниобия, никеля, вольфрама, молибдена является актуальной задачей. Разработка энергосберегающего и экологически приемлемого способа переработки металлических сплавов сложного состава с целью извлечения из них рения и других ценных металлов. Электролитическое растворение сплавов в водных растворах различных кислот (серной и азотной). Электролиз с использованием постоянного, реверсируемого и переменного синусоидального тока. Математические методы планирования эксперимента. Математическое моделирование и оптимизация. На основе полученных математических моделей найдены оптимальные параметры электролиза. Установлено, что при анодном растворении сплава на основе никеля рений, никель, кобальт, алюминий и хром практически нацело переходят в раствор, вольфрам и молибден в виде вольфрамовой и молибденовой кислот, а также тантал и ниобий - в шлам. Вольфрам и молибден из шлама количественно выщелачиваются раствором едкого натра. Предложена принципиальная технологическая схема извлечения рения и других металлов из сплава. Материалы исследования рекомендуется для использования в промышленных условиях. Математические модели процессов электрохимического растворения жаропрочных сплавов на переменном и постоянном токе. Технология электролитического растворения сплавов. Основное содержание диссертации опубликовано в 5 статьях. Диссертация написана на стр. Так же рассмотрены методы регенерации рения из различных растворов, получаемых в результате химического и электрохимического растворения твердых и жаропрочных сплавов, а также иных ренийсодержащих растворов. Методом окислительного обжига в токе кислорода получаются возгоны семиоксида рения, из которых может быть получен высокочистый материал (очисткой, перекристаллизацией или ректификацией). Предложен способ извлечение рения из отходов сплавов методом окислительного обжига [1-8]. Вольфрамрениевые и молибденрениевые сплавы ведут себя при окислении различно, поэтому при переработке отходов этих сплавов используют различные конструкции реакторов. Окисление вольфрамрениевых сплавов осуществляется на различных установках: вертикальных [2,3] и горизонтальных [4-6]. Окисление проводят при 0 - 0 °С и скорости подачи кислорода 0,8 м/мин в течение 8 ч [3-6]. Содержание рения в остатке от окисления - 0, %. Содержание вольфрама в Re7 - 0,5 %. При окислении отходов штабиков из сплава ВР- на укрупненной установке (загрузка 1 кг сплава) при 0 - 0 °С в течение 8 ч выход рения составил % [4]. На опытно-промышленной установке (единовременная загрузка 8 кг) было окислено ,5 кг сплава W-Re при 0 °С, скорости подачи кислорода — 1,5 л/мин, времени выдержки -8 ч. Извлечение рения превысило %. Возгоны семиоксида рения очищают гидрометаллургическим [4-6] или ректификационным [2,3] способами. Ректификационную очистку семиоксида рения проводили на кварцевых та рельчато-щелевых колоннах диаметром мм с -ю реальными тарелками. Процесс осуществляют при атмосферном давлении. Фракции отбирают при постоянном флегмовом числе, равном - . В кубовом остатке концентрируются К, Na, Са, Mo, W, Al, Fe. Прямой выход чистых фракций составляет - %. Более распространен гидрометаллургический метод очистки возгонов. Семиоксид рения растворяют в воде, фильтруют, из раствора осаждают кристаллы перрената аммония добавлением %-ного раствора ам-хмиака. Полученные кристаллы отфильтровывают, маточный раствор выпаривают и из него выкристаллизовывают кристаллы второго сорта. Извлечение рения в чистые кристаллы составляет - %, в кристаллы второго сорта - 2,6 - 2,7 %. Сложнее проводили гидрометаллургическую очистку семиоксида рения, полученного при переработке сплава W-Re. Это объясняется повышенным содержанием ряда примесей в отходах, %: 3 Fe; 2 Ni; 1 С. Предложен способ [9] извлечения рения из рений-вольфрамовых сплавов, заключающийся в том, что порошок Re-W сплава нагревают до температуры 0 - 0 °С (предпочтительнее 0 - 0 °С) в окислительной атмосфере. При этом окислы рения избирательно испаряются и поглощаются абсорбирующей жидкостью, например, 6 % - ным раствором HN.