Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

Введение Переработка отходов — одна из важнейших проблем современных технологий [1, 2]. Отходы от производства и использования специальных сплавов являются вторичным сырьем. Разработка и усовершенствование технологий переработки отходов позволит значительно увеличить доступность тантала — ценного ресурса для различных отраслей промышленности [3]. Среди рениевых сплавов, содержащих тантал, особое место занимают суперсплавы на основе никеля. Отходы Re-Ni-сплавов содержат большое количество ценных компонентов, которые могут быть использованы для производства новых продуктов. Рений-никелевые суперсплавы характеризуются многокомпонентным составом, включают в себя дорогостоящие редкие и цветные металлы, по этой причине к технологии утилизации отходов, образующихся в результате обработки изделий из этих сплавов, предъявляются требования комплексности переработки [4-7]. Тантал является ценным элементом, уступающим по своим химическим свойствам лишь благородным металлам [8-10]. Например, он не переходит в раствор в такой агрессивной среде, как царская водка, устойчив к воздействию большинства минеральных кислот, не подвергается коррозии, поэтому широко используется во многих отраслях промышленности [11]. Ввиду того, что количество потребителей танталсодержащей продукции значительно увеличилось, возросло и количество отходов, содержащих этот металл. В связи с этим разработка новых более эффективных способов его извлечения из вторичного сырья и усовершенствование существующих является важной задачей. Наиболее распространенным гидрометаллургическим методом переработки отходов суперсплавов является выщелачивание минеральными кислотами [12-14]. При проведении процесса происходит переход большинства цветных металлов и рения в жидкую фазу, в сухом остатке концентрируются такие элементы, как: тантал, титан, молибден и вольфрам. Отделение вольфрама и молибдена от тантала осуществляют преимущественно электрохимическими методами [15, 16], однако возможно проведение спекания полупродукта с гидроксидом натрия или его солями, зачастую с Na 2 CO 3 [17]. При таком способе переработки образуются вольфрамат и молибдат натрия, которые в процессе водного выщелачивания переходят из твердой фазы в жидкую, Ta и Ti концентрируются в сухом остатке. Цель работы — сорбционное извлечение тантала из растворов выщелачивания танталового полупродукта переработки отходов рений-никелевого суперсплава. Р е зу л ь т а ты исследований Танталовый продукт выщелачивали смесью плавиковой и серной кислот — 22,4 и 18 М соответственно, по окончании процесса раствор разбавляли до остаточной кислотности ~ 1 М по обеим кислотам. Одним из способов извлечения тантала из сульфатно-фторидного раствора выщелачивания танталсодержащего полупродукта, образующегося при переработке отходов суперсплава ЖС32 ВИ, выбран сорбционный метод, т. к., в сравнении с экстракцией, сорбция имеет некоторые преимущества, а именно — более глубокое извлечение целевого компонента, а также пожаро-взрывобезопасность за счет отсутствия потоков легковоспламеняющихся жидкостей. Сорбцию тантала проводили в статическом режиме [18]. Исходный раствор контактировали с сорбентами при постоянном перемешивании с помощью орбитального шейкера при соотношении фаз сорбент:раствор — 1:50 (г:мл). После сорбции фазы разделяли центрифугированием и проводили анализ водного раствора на содержание металла. Содержание ионов металла в сорбенте (CE, мг/г) рассчитывали по изменению концентраций сорбируемого вещества в растворе до и после сорбции: CE = (C Ta0 - CTaX) • V/m, (1) где CTa 0 , CTaX— концентрация тантала в растворе до и после сорбции соответственно, г/л; V — объем исходного раствора, мл; m — навеска воздушно-сухого сорбента, г. Степень сорбции тантала рассчитывали по уравнению: ETa = ((CTa0 - CTaX)/ CTa0) • 100 %, (2) где CTa 0 , CTaX— концентрация тантала в растворе до и после сорбции соответственно, г/л. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 142-149. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 142-149. © Солодовников М. А., Трошкина И. Д., 2025 143