Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

отходов ЖНС предложены технологии, сочетающие пиро- и гидрометаллургические методы, в том числе и электрохимические [4-12]. Наряду с дорогостоящим рением также представляет интерес извлечение других ценных цветных и редких металлов в плане комплексной переработки отходов жаропрочных никелевых сплавов. В связи с природой ЖНС, определяющей их устойчивость к разного рода воздействиям, извлечение ценных металлов из отходов этих сплавов представляет значительные сложности. Анализ литературы, посвященной вопросам переработки отходов ЖНС, показал, что главной проблемой является вскрытие крупных кусков этих отходов. Электрохимические способы переработки подобных отходов наиболее перспективны, так как при удачном выборе конструкции электролизера и электролита позволяют переводить металлы в раствор с достаточно высокими технологическими показателями. В АО «Институт металлургии и обогащения» Республики Казахстан разработан способ электрохимической переработки техногенных отходов ренийсодержащих жаропрочных никелевых сплавов в сернокислых растворах [2]. Способ включает анодное растворение крупнокусковых отходов ренийсодержащих ЖНС в сернокислых растворах без или с добавкой азотной кислоты под действием постоянного тока при плотности тока 500-1000 А/м2 и температуре 25-30 оС. При этом в раствор может быть переведено до 80-90 % рения. Высокое извлечение в раствор наблюдается для кобальта, хрома, алюминия и немного меньше для никеля. Вольфрам и тантал практически полностью остаются в анодном шламе. Рений, никель и кобальт, оставшиеся в анодном шламе, можно перевести в раствор при химическом вскрытии шлама в сернокислых растворах с добавками пероксида водорода или азотной кислоты. Из объединенных растворов от анодного вскрытия отходов ЖНС и анодных шламов рений извлекается известным экстракционным методом в виде чернового перрената аммония. Сернокислый рафинат после экстракции рения содержит значительные количества никеля, кобальта, хрома, алюминия, которые растворами щелочей можно осадить в виде гидроксидов этих металлов в никель-кобальтовый концентрат с повышенным содержанием алюминия и хрома. В данной работе представлены результаты исследований по получению никель-кобальтового концентрата из продуктов электрохимического вскрытия в сернокислом растворе отходов ЖНС, представляющих собой довольно крупные куски лома лопастей турбин. Химический и фазовый состав отходов ЖНС изучали с использованием атомно-эмиссионного спектрального, рентгенофлуоресцентного и рентгенофазового методов анализа. В качестве объектов исследования использовали образцы материалов, представляющих собой компактные куски отходов жаропрочных сплавов (рабочие лопатки роторов турбин двигателей). Методами атомно-эмиссионного спектрального, рентгенофлуоресцентного анализа установлено, что исследуемые отходы содержат, мас. %: 2,99 рения, 54,04 никеля, 11,54 кобальта, 7,25 алюминия, 6,27 хрома, 3,94 тантала, 4,38 вольфрама, 0,98 молибдена, 1,93 кремния и других элементов. По результатам рентгенофазового анализа основой сплавов является твердый раствор Re, W, Ta в никеле, имеющий кубическую решетку (параметр а = 0,3585 нм, №эт. = 0,3524 нм). Компактные куски отходов сплавов анодно растворяли под действием постоянного тока в сернокислом растворе (100 г/дм3H 2 SO 4 ) или в сернокислом растворе с добавкой азотной кислоты (100 г/дм3 H 2 SO 4 + 20 г/дм3 HNO 3 ) при плотности тока 500-1000 А/м2 и температуре 30 °С в специально сконструированном лабораторном электролизере без разделения анодных и катодных пространств. Результаты химического анализа растворов, полученных после вскрытия отходов сплавов, показали, что содержание рения в этих растворах может достигать 0,60-1,14 г/дм3, никеля — 7,02-10,98 г/дм3, кобальта — 1,52­ 2,54 г/дм3. По данным рентгенофлуоресцентного анализа анодные шламы от вскрытия отходов жаропрочных никелевых сплавов содержат (мас. %) рения в пределах 0,54-0,96; никеля — 51-59; кобальта — 3,9-6,3; вольфрама — 10,5-16,4; тантала — 7,1-11,2; молибдена — 1,5-2,8; алюминия — 2,9-4,8; гафния — 1,7-3,4; кислорода -4,8-18,7. Проведенные исследования по выбору способа вскрытия анодных шламов показали, что достаточно эффективными способами являются химические способы вскрытия анодных шламов в растворах серной кислоты с добавками пероксида водорода или концентрированной азотной кислоты. При этом степень перехода некоторых металлов в раствор в зависимости от условий вскрытия составляет, %: 69-----100 рения; 43-90 никеля; 2-4 вольфрама; 64-82 молибдена; 36-90 кобальта. Из объединенных растворов после анодного вскрытия отходов сплавов и химического вскрытия анодных шламов экстракционным методом извлекали рений. Раствор содержал, г/дм3: 0,35 рения; 3,93 никеля; 0,73 кобальта; 0,56 хрома; 0,49 алюминия, 0,14 молибдена; 0,02 вольфрама. В качестве экстрагента использовали триалкиламин с керосином и 2-этилгексанолом. Экстракцию рения проводили при О : В = 1 : 5, продолжительности контакта фаз 5 мин, температуре 30 °С. Расслоение фаз происходило быстро без образования взвеси. Содержание рения и примесей в экстракте составило, г/дм3: 1,48 рения, 0,003 никеля, 0,05 вольфрама, степень извлечения рения в экстракт — 98,17 %. Рэкстракцию рения проводили раствором аммиака (с концентрацией 4 моль/дм3) при соотношении О : В = 2 : 1. Степень извлечения рения в реэкстракт составила 98,96 %. В целом можно отметить, что экстракция рения из сернокислого раствора после электрохимического растворения отходов жаропрочных сплавов протекает достаточно хорошо. Из сернокислого рафината, оставшегося после экстракции рения, концентрированным раствором аммиака осаждали соединения никеля и кобальта. Раствор рафината содержал, г/дм3: 7,60 никеля; 1,86 кобальта; 1,41 799