Способ извлечения оксида рения из отходов

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке отходов сплавов специальных областей техники. Способ предусматривает измельчение исходного материала и термообработку его в присутствии кислорода с образованием паров оксида горения и твердого огарка. Сущность изобретения: отходы жаропрочных и жаростойких сплавов, включающих помимо рения, вольфрама и молибдена также никель, кобальт, хром, ниобий, тантал, алюминий, углерод, окисляют и извлекают из них рений с высоким показателем 99,95-99,99 мас.%. Процесс ведут с предварительным подогревом подаваемого в реакционную камеру кислорода до 1000-1100^oС, давлении 1,1-1,3 атм. Температура обжига 1100-1250^oС, продолжительность 2,0-2,5 ч.

Изобретение относится к способам переработки отходов, образующихся в специальных областях техники, путем термической обработки, и может найти применение в цветной металлургии при извлечении рения из отходов сплавов.

Переработка отходов сплавов путем термической обработки диктует проведение процесса в окислительной атмосфере. В большинстве случаев в качестве окислителя используется воздух или кислород. Одним из определяющих эффективность процесса факторов является температура.

Известен способ извлечения вольфрама и рения, заключающийся в обжиге исходного сырья в окислительной атмосфере (воздуха) при температуре 650^оС в течение времени, достаточном для превращения вольфрама и рения в соответствующие оксиды для удаления части рения в виде летучего оксида и образования первого обожженного материала, содержащего все количество вольфрама и оставшуюся часть рения.

Удельную поверхность полученного окисленного вольфрама увеличивают до > 0,5 м²/г. Полученный первый материал с увеличенной удельной поверхностью обжигают в окислительной атмосфере при температуре 700^оС в течение времени, достаточном для удаления всей оставшейся части рения в виде летучего соединения рения и окисленного вольфрама, свободного от рения. В результате вторичной термообработки при 900^оС в течение 24 ч в проходящем воздухе предварительно измельченного первого огарка получен оксид вольфрама с содержанием Re 0,12% В данном способе в качестве окислителя используют воздух, а процесс термообработки проводят при достаточно низких температурах, что обуславливает сравнительно высокую концентрацию рения во вторичном огарке, т.е. имеют место большие потери дорогого ценного компонента. Кроме того, проведение процесса при указанных выше условиях не позволяет вообще окислить сплав сложного состава, содержащий помимо вольфрама дополнительно никель, кобальт, хром, ниобий, тантал, молибден, алюминий, углерод.

Известен способ переработки сплавов вольфрам и/или молибден рений, заключающийся в термообработке лома в присутствии кислорода (давление 1 атм. ) при 900-100^оС в течение 5 ч.

Однако существующий способ переработки отходов не позволяет полностью извлечь рений из отходов жаропрочного и жаростойкого сплава сложного состава. При 900-1000^оС рениевые сплавы, содержащие помимо W и/или Мо никель, кобальт, хром, ниобий, тантал, алюминий поддаются окислению с большим трудом, либо не вскрываются вообще, что не позволяет полностью извлечь рений, и значит процесс становится менее эффективным.

Изобретение направлено на решение задачи интенсификации процесса окисления отходов жаропрочного и жаростойкого сплава сложного состава и повышения степени его извлечения.

Задача решается тем, что в известном способе переработки отходов ренийсодержащих сплавов, включающем измельчение исходного материала и термообработку его в присутствии кислорода с образованием паров оксида и твердого огарка в качестве исходного материала используют отходы сплава, дополнительно содержащего никель, кобальт, хром, ниобий, тантал, алюминий и углерод, перед термообработкой кислородом подогревают до 1000-1100^оС и подают под давлением 1,1-1,3 атм, а термообработку ведут при 1100-1250^оС в течение 2,0-2,5 ч.

Проведение термообработки при 1100-1250^оС и давлении кислорода 1,1-1,3 атм в течение 2,0-2,5 ч с предварительным подогревом подаваемого в реакционную камеру окислителя до 1000-1100^оС обеспечивает вскрытие отходов сплава сложного состава с практически полным извлечением (в пределах чувствительности рентгеноспектрального анализа (РСА) 0,05-0,01 мас.) рения. Степень извлечения его составляет 99,95-99,99% Недостаточное давление кислорода, более низкая температура термообработки и подаваемого газа-окислителя не позволяют вскрыть отходы сплава сложного состава вообще или полностью извлечь из них рений, заметно увеличивают продолжительность процесса, повышают энергозатраты.

П р и м е р 1. В реакционную камеру, помещенную в трубчатую печь сопротивления, вставляют лодочку с навеской (20-30 г) отходов сплава порошкообразного вида крупностью от +1,0 мм до -0,05 мм. Отходы сплава содержат, мас. 2,5-2,8 Re; 45 Ni; 6 Co; 4,0 Cr. Кроме того, в него входят молибден, вольфрам, ниобий, тантал, алюминий, углерод. По достижении рабочей температуры 1100^оС в реакционную камеру подают предварительно подогретый до 1000^оС кислород (давление 1,1 атм). Время термообработки 2,5 ч. В процессе обжига происходит окисление отходов сплава с получением огарка и выделением рения в газовую фазу в виде оксида рения. Процесс извлечения рения из отходов сплава составляет 99,95-99,99% в огарке рений не обнаружен в пределах чувствительности РСА. В целях экономии газа и уменьшения потерь рения подача кислорода в реакционную камеру производится по замкнутой схеме.

П р и м е р 2. Методика подготовки и проведения обжига аналогично как в примере 1. Температура обжига 1250^оС, кислород подогрет до 1000^оС, давление 1,2 атм, время обжига 2 ч. В огарке рений не обнаружен. Извлечение рения 99,99% П р и м е р 3. Аналогично как в примере 1. Температураподаваемого кислорода 1100^оC, давление 1,3 атм, температура обжига 1100^оС, время термообработки 2 ч. По окончании процесса рений в огарке не обнаружен, степень извлечения его 99,95-99,99% Проведение процесса при температуре меньше 1100^оС, подача кислорода с температурой меньше 10000^оС и давлением ниже 1,1 атм или уменьшение продолжительности менее 2 ч приводит практически к одинаковому результату:степень извлечения рения из отходов сплава сложного состава падает до ≈ 50-60% а при сочетании всех указанных параметров вместе сплав не вскрывается (не окисляется вообще), т.е. степень извлечения рения равна нулю. Кроме того, уменьшение температуры процесса обжига и подаваемого кислорода, помимо снижения степени извлечения рения, приводит к дополнительным затратам энергии, так как увеличивает продолжительность процесса.

Повышение граничных параметров приводит к неэффективным затратам электроэнергии, кислорода, ухудшению качества оксида рения, так как при температурах, превышающих 1250^оС, наблюдается некоторое загрязнение его трехокисью молибдена, которая начинает возгоняться вместе с оксидом рения.

Увеличение давления более 1,3 атм вызывает унос порошкообразных отходов сплава, а значит и потерям рения и других ценных компонентов.

Из сопоставления характеристик предлагаемого и известных способов видно, что предлагаемый способ позволяет извлечь рений из отходов жаропрочного и жаростойкого ренийсодержащего сплава сложного состава и повысить степень его извлечения.

Формула изобретения

Способ извлечения оксида рения из отходов сплава, содержащего рений, вольфрам и молибден, включающий измельчение исходного материала и термообработку его в присутствии кислорода с образованием паров оксида и твердого огарка, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют отходы сплава, дополнительно содержащего никель, кобальт, хром, ниобий, тантал, алюминий и углерод, перед термообработкой кислород подогревают до 1000 1100^oС и подают под давлением 1,1 1,3 атм, а термообработку ведут при 1100 1250^oС в течение 2,0 2,5 ч.