Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Были апробированы варианты анодного растворения в растворах серной кислоты отходов жаропрочного сплава на никелевой основе, используемого для изготовления лопаток газотурбинных двигателей с содержанием, мас. %: 5,0 Cr, 9,3 Co, 1,1 Mo, 8,5 W, 6,0 Al, 4,0 Ta, 1,6 Nb, 4,0 Re, 57,4 Ni. Эксперименты проводили по следующей методике. Электролизер состоял из стеклянной электролитической ванны и электродов. В качестве электролита был выбран раствор серной кислоты. Объем раствора в эксперименте составлял 500 мл. В качестве расходуемого анода использовали сплавы вышеуказанного состава с площадью около 10 см2. Используемую для растворения лопатку крепили в медной пластине. При использовании источника питания Б5-70 через электролит пропускали постоянный электрический ток величиной А от 0,5 до 5 А. Плотность тока равнялась около 0,49 —- Катодом служила пластина из нержавеющей стали массой 19,55 г. Расстояние между катодом и анодом составило 1 см. Напряжение равнялось 30 В. Для интенсификации диффузионных процессов использовалась магнитная мешалка «ЭКРОС ES-6120» с возможностью равномерного подогрева раствора. Функции нагрева и перемешивания можно было использовать как одновременно, так и по отдельности. Скорость перемешивания при комнатной температуре составляла 50 об/мин. Масса анодов и объем раствора электролита фиксировали до и после опыта. По результатам анодного растворения образцов под плотностью тока 0,2-0,5 А/см2 в течение около 2 ч установлено, что при проведении процесса в растворах серной кислоты с концентрацией H2SO4 49-196 г/л в раствор электролита переходили преимущественно Re, Co, Cr, а в шлам — W, Ta, Nb (табл. 1). Никель, кобальт, молибден и алюминий в существенных количествах переходили как в шлам, так и в раствор. Шлам был в виде дисперсного материала крупностью 50-200 мкм (табл. 2), что удобно для его последующей переработки на выделение и разделение металлов по известным технологиям. По результатам рентгенофазового анализа (рис.) было выявлено, что наибольшая интенсивность пиков дифрактограмм соответствовала твердому раствору вольфрама в никеле. Также были обнаружены молибден и оксидная фаза тантала. Таблица 1 Распределение элементов по продуктам после электролиза сплава в растворе H 2 SO 4 , % Материал Ni Co Re W Ta Nb Cr Al Mo Fe H 2 SO 4 55,28 72,2 90,1 4,18 0,54 1 92,24 44,3 44,1 22,8 Шлам 51,12 32,8 9,41 89,91 62,21 62,62 18,5 43,64 68,94 9,07 Таблица 2 Гранулометрический состав порошка шлама Сито < 50 мкм 50-65 мкм 65-100 мкм 100-160 мкм 160-200 мкм > 200 мкм Масса, г 0,03 0,01 0,01 0,01 0,01 0,03 Результаты рентгенофазового анализа образца шлама: 1 — Ni 0 , 92 W 0 , 08 ; 2 — Mo; 3 — TaO Осуществление процесса электролиза в растворе серной кислоты позволяет при последующей переработке электролита выделять рений в полупродукт в виде перрената аммония, пригодного для изготовления рениевых катализаторов [5]. Выполненное исследование может служить научной основой для разработки перспективных технологий переработки металлических отходов жаропрочных сплавов, позволяющих извлекать и разделять ценные редкие и цветные металлы. Работа выполнена при финансовой поддержке УрО РАН по проекту№ 18-5-3-37 комплексной программы УрО РАН. 270