Способ извлечения никеля при электрохимической переработке жаропрочных никелевых сплавов

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.

 

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.

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.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля. Способ получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля включает электролиз в 17 М растворе гидроксида натрия на переменном синусоидальном токе частотой 20 Гц с никелевыми электродами.
Изобретение относится к способу электрохимической переработки отходов жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений, вольфрам, тантал и другие ценные металлы, входящие в состав перерабатываемого сплава.

Изобретение относится к способа утилизации отработанных технологических растворов, в частности растворов химического никелирования, и может быть использовано для утилизации отработанных растворов, содержащих в качестве лигандов для ионов никеля карбоновые кислоты и их производные.
Изобретение относится к способу электрохимической переработки металлических отходов жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам электроизвлечения компактного никеля. .

Изобретение относится к конструкциям диафрагменных ячеек для электролитического извлечения никеля из водных растворов, в частности к анодной ячейке. .

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению катодного никеля из сульфидного медно-никелевого сырья. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в процессах, связанных с электролитическим рафинированием никеля для восполнения его дефицита в растворе, а также для получения солей никеля.

Изобретение относится к области металлургии, более конкретно к металлургии тяжелых цветных металлов и, в частности к способам изготовления конструктивных элементов диафрагменных ячеек, используемых в процессе электролитического извлечения металлов из водных растворов, например, никеля, кобальта и других металлов.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к электролитическому получению никеля. .

Изобретение относится к технологии переработки вторичного минерального сырья, в частности красного шлама и может быть использовано при производстве восстановленных железорудных окатышей и цемента.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности к переработке концентратов флотации шламов электролиза меди, содержащих селенид серебра, и может быть использовано при производстве серебра и солей селена из шламов медного производства.
Изобретение может быть использовано при переработке вторичного сырья, включающего отработанные катализаторы, содержащие металлы платиновой группы и рений, и концентраты.

Изобретение относится к установке для получения шлакового щебня из расплава. Установка содержит устройства для приемки и распределения шлакового расплава, охлаждения и формирования крупности шлакового щебня во вращающейся вокруг горизонтальной оси емкости, набранной из колосников, с расположенными в ней шарами, устройство для отвода парогазовой смеси и устройство для доохлаждения и транспортировки щебня.
Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков энергетических предприятий. Способ включает подготовку золошлаков, смешение их с выщелачивающим раствором, накопление биомассы микроорганизмов, бактериальное выщелачивание редкоземельных и благородных металлов, разделение полученной суспензии на осадок и осветленную жидкость с выделением из последней редкоземельных и благородных металлов.

Изобретение относится к бактериальному выщелачиванию металлов из техногенных отходов. Установка для бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов включает аппарат для накопления биомассы микроорганизмов в жидкой среде с техногенными отходами, аппарат для выщелачивания металлов из техногенных отходов, узел для выделения металлов из жидкой среды с техногенными отходами в виде аппарата для ионной флотации и блок регенерации выщелачивающих растворов в виде резервуара с пневматической системой аэрации.

Изобретение относится к переработке техногенных отходов. Готовят шихту путем смешивания медного гальваношлама с карбонатом натрия, хлоридом натрия и с углем или углем и касситеритовым концентратом.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп. Способ демеркуризации люминесцентных ламп включает их разрушение и обработку отходов под слоем предварительно приготовленного демеркуризационного раствора, промывку и сортировку отходов.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов. Медеэлектролитный шлам обезмеживают.

Изобретение относится к способам получения коллективного концентрата для извлечения благородных металлов из глинисто-солевых отходов предприятий, перерабатывающих калийно-магниевые руды и каменную соль.

Изобретение относится к гидрометаллургии никеля и кобальта и может быть использовано для разделения этих металлов при переработке растворов выщелачивания. Способ разделения кобальта и никеля из сернокислых растворов осуществляют экстракцией кобальта органической фазой, содержащей ди(2,4,4-триметилпентил)дитиофосфиновую кислоту (Cyanex 301) в разбавителе, в присутствии триалкилфосфиноксида, где алкил фракции C6-C8, при молярном соотношении Cyanex 301 : триалкилфосфиноксид = 1:0,25÷1,5.

Изобретение относится к регенерации вторичного металлического сырья, в частности к переработке металлических отходов жаропрочных сплавов на основе никеля. 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 гл 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.

Наверх