Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2025(16))

Введение Повышение степени рециклирования вольфрама и рения (стратегически важных металлов) из промышленных отходов и вторичного сырья является одной из первоочередных задач, решение которой способствует устойчивому развитию Российской Федерации. Для этой цели необходимо упрощение применяемых технологий переработки отходов тугоплавких металлов, а также их ориентирование на обеспечение безопасности окружающей среды. Отходы сплавов W-Re являются чрезвычайно ценным техногенным сырьем благодаря высокому содержанию рения [1-3], его переработка с высокой степенью извлечения ценных компонентов и бережным природопользованием может быть осуществлена гидроэлектрохимическим методом [1; 3; 4]. Возможна реализация процесса с применением не только постоянного, но и переменного тока [5; 6], при этом максимальная скорость растворения вольфрам-рениевых сплавов достигается при использовании в качестве электролита растворов щелочных металлов. Недостатком указанного решения является необходимость конверсии преимущественно натриевых либо калиевых солей вольфрама и рения в их основные промежуточные продукты (например, в соответствующие аммонийные соли). Применение в качестве электролита водного раствора аммиака с различными токопроводящими добавками сокращает технологический процесс получения аммонийных солей вольфрама и рения до двух стадий (растворение отходов и упаривание электролита), однако снижает его производительность [4-6]. Ранее нами было установлено [7-10], что оптимальной альтернативой использования водных растворов аммиака с различными токопроводящими добавками для электрохимической переработки металлических отходов тугоплавких металлов является применение водных растворов карбоната аммония, в связи с чем целью настоящей работы явилось исследование процессов электрохимического окисления отходов сплава W-Re в водных растворах карбоната аммония под действием постоянного и переменного тока. Результаты Был проведен сравнительный анализ процессов электрохимического окисления отходов сплавов W-Re на примере сплава типа ВР-26 (мас. %: 74 W, 26 Re) в растворах карбоната аммония под действием постоянного и симметричного синусоидального переменного тока промышленной частоты (50 Гц) при изменении плотности тока в диапазоне 0,5 ^ 2,0 А/см2, температуры — 20 ^ 50 °С и концентрации карбоната аммония — 0,5 ^ 1,0 М в электролите. Исследования проводились при постоянном количестве электричества 0,25 А ч в термостатируемой ячейке с использованием двух электродов, выполненных из отходов сплава ВР-26. Скорость окисления сплава, а также выход по току определяли исходя из убыли массы электродов за время опыта. Морфологию и элементный состав электролизного порошка, полученного при окислении сплава ВР-26 под действием переменного тока, исследовали с помощью растрового (сканирующего) электронного микроскопа LEOSUPRA 50VP (Carl Zeiss, Германия), снабженного системой энергодисперсионного микроанализа INCA Energy+ (Oxford Instruments, Великобритания). Фазовый состав электролизного порошка определяли методом рентгенофазового анализа с использованием рентгеновского дифрактометра Tonga3700, снабженного высокоскоростным детектором MYTHEN 2. Было установлено, что условия максимальной скорости окисления сплава (соответствующей его полному растворению) под действием постоянного и переменного тока отвечают плотности тока 2,0 А/см2, температуре 50 °С и концентрации карбоната аммония 1,0 М в электролите. На рисунке 1 представлены зависимости скорости окисления сплава ВР-26 (соответствующей его полному растворению) и выхода по току от плотности постоянного и переменного тока при температуре 50 °С и концентрации карбоната аммония 1,0 М. Сравнение скоростей окисления сплава ВР (см. рис. 1, а) и его выхода по току (см. рис. 1, б) под действием переменного и постоянного тока показывает преимущества последнего, что обусловлено протеканием нежелательных обратимых процессов на растворяемых электродах в течение катодного полупериода переменного тока [9]. Из рис. 1, а видно, что скорость окисления сплава под действием постоянного тока достигает высоких значений (~2 230 мг/см2 ч) и более чем в два раза превышает таковую при использовании переменного тока. Важно отметить, что переход от переменного к постоянному току приводит также к увеличению выхода по току с ~77 до —100 % (см. рис. 1, б) и снижению удельного расхода электроэнергии с 13,0 до 8,2 кВтч/кг. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 1. С. 190-194. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 190-194. © Кузнецова О. Г., Левчук О. М., Анохин А. С., 2025 191