Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

Техногенные отходы на основе металлического вольфрама могут быть эффективно переработаны электрохимическим методом, при этом широко используются щелочные растворы и постоянный ток [1, 2]. Авторы [3-5] исследовали применение синусоидального переменного тока с целью интенсификации процесса растворения вольфрама, а также для исключения необходимости использования выпрямляющих устройств. В работе [ 6 ] описано образование дисперсных шламов в виде трёхвалентных оксидов вольфрама при растворении металлического вольфрама в КОН под действием переменного тока. Важно отметить, что наиболее предпочтительным является использование таких электролитов, которые позволяют при упаривании получать паравольфрамат аммония (ПВА) или обладают высокой электропроводностью. Первому требованию отвечают растворы гидроксида аммония, в том числе содержащие добавки ПВА, второму — растворы гидроксидов щелочных металлов, недостатком которых является последующее получение не ПВА, а соответствующего вольфрамата. Применение же в качестве электролита раствора карбоната аммония для электрохимической переработки вольфрамовых отходов позволяет не только напрямую кристаллизовать ПВА в процессе последующего упаривания электролита, но также обеспечивает более чем двукратное увеличение электропроводности раствора по сравнению с традиционным применением аммиачных электролитов, включающих добавки вольфрамат-анионов, в том числе с предварительной выдержкой раствора в постоянном магнитном поле [5, 7, 8 ]. Исследование процессов электрохимического окисления вольфрама проводили в растворах карбоната аммония концентрацией 0,5-1,0 М при плотности тока 0,3-2,0 А/см 2 и температуре 20-50 °С под действием синусоидального переменного тока промышленной частоты 50 Гц, а также при использовании постоянного тока — с целью сопоставления. Во всех экспериментах поддерживали постоянное количество электричества (0,25 А ч) и объём электролита (75 мл), в качестве первого электрода (анода — в случае постоянного тока) использовали металлический вольфрам чистотой 99,9 мас. % с фиксированной площадью поверхности, вторым электродом служил стеклографит. Скорость окисления вольфрама определяли исходя из убыли массы электрода за время опыта. Морфологию образующегося при электролизе микродисперсного порошка оксидов вольфрама исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа TESCAN VEGA II SBU. Фазовый состав получаемого порошка определяли методом рентгенофазового анализа с использованием рентгеновского дифрактометра Tonga-3700. Для изучения процессов, протекающих на вольфрамовом электроде под действием переменного тока, применяли метод циклической вольтамперометрии (ЦВА) в гальванодинамическом режиме с помощью импульсного потенциостата- гальваностата P-45X. Измерения проводили относительно насыщенного хлорсеребряного электрода сравнения с платиновым противоэлектродом при температуре 20 °С. На рис. 1 представлены зависимости скорости окисления вольфрама от плотности постоянного и переменного тока, а также температуры электролита на примере раствора карбоната аммония концентрацией 1,0 М. Сравнение скоростей окисления вольфрама под действием переменного и постоянного тока показывает преимущества последнего (см. рис. 1 ), что может быть связано с протеканием обратимых Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 264-268. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 264-268. © Кузнецова О. Г., Левин А. М., Анохин А. С., Левчук О. М., Больших А. О., 2024 Рис. 1. Зависимость скорости окисления вольфрама от плотности тока в растворе карбоната аммония 1,0 М: 1, 2 — постоянный ток; 3, 4 — переменный ток. Температура: 1, 3 — 50 °С; 2, 4 — 20 °С 265