Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

Для переработки измельченных сплавов типа ВНЖ могут применяться химические методы, однако они основаны на использовании агрессивных реагентов. В работе [4] измельченные отходы тяжелых вольфрамовых сплавов растворяли в смеси соляной, азотной и плавиковой кислот с переходом всех компонентов сплава враствор, далее осаждали вольфрамовую кислоту и подвергали ее водородному восстановлению до металлического вольфрама. В работе [5] измельченные отходы сплава ВНЖ (размер частиц менее 500 мкм) подвергали растворению в 30 %-м растворе H 2 O 2 при температуре 60 °С, далее осаждали вольфрамовую кислоту и прокаливали ее с получением мелкодисперсного оксида вольфрама (WO 3 ). Авторы [6, 7] обосновали целесообразность электрохимической переработки ТВС типа ВНЖ с использованием солянокислых элетролитов, в том числе с добавлением хлорида натрия, с целью выщелачивания железо-никелевой связки сплава и переходом в шлам металлического вольфрама. Однако в связи с каркасной структурой нахождения вольфрама в сплаве ВНЖ [8] указанный метод представляется эффективным лишь для измельченных отходов сплава ВНЖ. Применение электролиза под действием постоянного тока для переработки сплавов типа ВНЖ в аммиачно-щелочных электролитах [9, 10] с целью перевода вольфрама в раствор сопровождается высокими показателями процесса, однако и в этом случае, если крупность перерабатываемого материала недостаточно мала, наблюдается значительное снижение скорости растворения сплава по мере выщелачивания вольфрама с его поверхности и обогащение ее по никелю и железу. Удаление никеля и железа с поверности сплава может быть осуществлено под воздействием переменного электрического тока. Поляризация индивидуальных никеля и железа переменным током в щелочных растворах сопровождается их окислением и осыпанием оксидов в виде ультрамикродисперсных порошков, которые после восстановления водородом могут быть применены в каталитических процессах [11]. Следует отметить, что применение исключительно переменного электрического тока промышленной частоты для переработки сплава ВНЖ в щелочных и аммиачно-щелочных растворах изучалось в работах [12, 13]. Было установлено, что процесс сопровождается значительно более низким выходом по току по сравнению с использованием постоянного тока [9, 13]. Настоящая работа посвящена исследованию процесса электрохимической переработки отходов ТВС типа ВНЖ, включающего поочередное применение постоянного и переменного электрического тока в аммиачно-щелочном растворе с переводом вольфрама в раствор и получением мелкодисперсного порошка на основе оксидов никеля и железа. При этом пропадает необходимость в предварительном измельчении отходов ТВС, а также минимизируется негативное воздействие на окружающую среду за счет применения более экологически безопасных реагентов. Электрохимическую переработку сплава типа ВНЖ (мас. %: 80 W, 16 Ni, 4 Fe) осуществляли под поочередным воздействием постоянного и переменного тока. Растворение сплава ВНЖ под действием постоянного тока проводили по методике, описанной в работе [9], в гальваностатическом режиме при плотности тока 50 мА/см2 в электролите, содержащем NaOH 2М + NH 4 OH 4М. Исследования проводили в термостатируемой ячейке при температуре 20 °С с использованием двух анодов из перерабатываемого материала с фиксированной площадью поверхности и стеклографитового катода. После того как скорость окисления сплава снижалась < 0,05 кг/м2 ч, постоянный ток отключали и подводили к электродам из перерабатываемого материала переменный электрический ток промышленной частоты (50 Гц) при плотности тока 5 А/см2 [16]. Скорость окисления сплава определяли по убыли массы электродов. Отношение продолжительности воздействия постоянного тока к переменному составляла примерно 10:1. Далее поляризацию постоянным и переменным током чередовали до полного растворения погруженной в электролит части образца. Морфология и состав электролизного шлама после воздействия постоянного и переменного тока на тяжелый сплав ВНЖ были исследованы методами растровой электронной микроскопии (РЭМ) и рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) с использованием микроскопа Carl Zeiss NVision 40, оснащенного анализатором Oxford Instruments X-Max (80 мм2). Ускоряющее напряжение при проведении анализа методом РЭМ составляло 1 кВ, методом РСМА — 20 кВ. Исследования проводились с использованием оборудования ЦКП ФМИ ИОНХ РАН. Результаты исследования состава частиц порошка электролизного шлама, полученного электрохимической переработкой сплава ВНЖ постоянным и переменным током, проведенного в трех точках, представлены в таблице и на рис. 1. Из таблицы и рис. 1, б, видно, что порошок электролизного шлама является микродисперсным и его основными компонентами являются никель, железо и вольфрам, которые, по-видимому, преимущественно находятся в оксидной форме, судя по значительному 1 4 9