CC BY
13
УДК 669.849
Тарганов И.Е., Вацура Ф.Я., Трошкина И.Д.
ИССЛЕДОВАНИЕ АНОДНОГО РАСТВОРЕНИЯ ШЛИФОТХОДОВ РЕНИЙСОДЕРЖАЩИХ СУПЕРСПЛАВОВ
Тарганов Игорь Евгеньевич - аспирант 1-го года обучения кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе; itarganov@muctr.ru.
Вацура Фёдор Ярославович - аспирант 3-го года обучения кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе; fedotik_r2s@mail.ru
Трошкина Ирина Дмитриевна - доктор технических наук, профессор кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе; tid@muctr.ru
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
В статье оценена возможность анодного растворения шлифотходов жаропрочного ренийсодержащего сплава второго поколения в растворах соляной кислоты. При температурах 20 и 35 °С сняты анодные поляризационные кривые. Установлено, что повышение температуры раствора электролита позволило увеличить интервал оптимальных значений плотности тока при анодном растворении шлифотходов. Ключевые слова:рений, никель, жаропрочные никелевые сплавы,шлифотходы, растворение.
STUDY OF ANODE DISSOLUTION OF RHENIUM-CONTAINING SUPERALLOYS
Targanov I.E., Vatsura F.Ya., Troshkina I.D.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The article assesses the possibility of anodic dissolution of grinding waste heat-resistant rhenium-containing alloy of the second generation in hydrochloric acid solutions. Anodic polarization curves were taken at temperatures of 20 and 35 °С. It was found that an increase in the temperature of the electrolyte solution made it possible to increase the range of optimal values of the current density for the anodic dissolution of grinding waste. Key words: rhenium, nickel, heat-resistant nickel alloys, grinding waste, dissolution.
Введение
Рений является одним из самых редких и ценных элементов земной коры. Он используется только в тех областях, где его нельзя заменить. Около 80 % всего рения в мире используется в производстве сплавов. Рений имеет относительно низкие объемы производства, спрос же на этот металл продолжает расти [1]. В связи с этим разработка наиболее эффективной и простой, с технологической точки зрения, технологии переработки вторичного рениевого сырья является актуальной.
В настоящее время широкое распространение получили электрохимические методы переработки такого вида рениевого сырья [2-4]. Электрохимические методы переработки сплавов
наиболее эффективны как с энергетической точки зрения при сравнении с пирометаллургическими методами, так и с точки зрения экономии реагентов в сравнении с гидрометаллургическими. Однако большая часть доступной информации относится к переработке кусковых отходов жаропрочных никелевых сплавов (ЖНС), в то время как данные по переработке шлифотходов ЖНС практически отсутствуют.
Экспериментальная часть
В работе были использованы шлифотходы ренийсодержащего жаропрочного никелевого сплава второго поколения ЖС32-ВИ. Химический состав этого сплава приведен в таблице:
_Таблица. Состав исходного сплава ЖС32-ВИ
Ni Cr Co W Al Re Ta Nb C Mo B Ce
60 4,9 9,0 8,5 5,9 4,0 4,0 1,6 0,15 1 0,02 0,025
Содержание рения в используемом сплаве составляло 4 масс. % Основой этого сплава является никель, его содержание не менее 60 масс. %. Основными легирующими примесями являются кобальт, вольфрам, алюминий и хром, содержание этих элементов в сплаве не более 30 масс. %.
Внешний вид, используемых в работе шлифотходов представлен на рис. 1.
В работе использовали фракцию шлифотходов (-0,071 мм) с наибольшей массовой долей (49,2 масс. %).
Для оценки возможности использования электрохимического способа растворения шлифотходов в работе снимали анодные поляризационные кривые, данные которых позволяют получить оптимальные значения плотности тока и напряжения.
Рис. 1. Внешний вид шлифотходов суперсплава ЖС-32ВИ
Поляризационные кривые были получены с помощью потенциостата IPC Pro L. Кривые снимали в 0,1 н. растворе соляной кислоты. Видимая площадь поверхности порошка (намного меньше реальной) составляла 6,16 см2. Противоэлектрод выполнен из платинированного титана, токоподвод для рабочего электрода титановый. В качестве электрода сравнения использовали хлорсеребряный электрод. Катодная поляризация порошка происходит в течение 5 минут при плотности тока на видимую поверхность 10,2 мА/см2. Температура раствора составляла 20 °С (рис. 1).
О
М -Ю0
2
ь т к
7 -ИЮ u -НИИ
т
-1.С
■Ш
Рис. 1. Катодная поляризационная кривая при плотности тока 10,2 мА/см2
При этой же температуре снимали анодную поляризационную кривую (АПК) (прямой ход, обратный, затем снова прямой ход тока) (рис. 2). Е, мБ {соэ) 3500 1 3000 2500 2000 ¡.500 ■ 1000 -
Рис. 2. Прямой и обратный ход поляризационной кривой при температуре раствора 20 °С.
На рис. 3 отражен ход катодной поляризации порошка в течение трех минут в растворе, нагретом примерно до 35 °С.
Рис. 3. Катодная поляризационная кривая при температуре 35 °С.
При температуре 35 °С сняты АПК - прямой ход, обратный, затем снова прямой ход тока (рис. 4).
Е, }|В{свт)
3500
-1000
Рис. 4. Анодная поляризационная кривая при прямом и обратном ходу тока (температура - 35 °С).
Обобщенная анодная поляризационная кривая при прямом токе при двух значениях температуры представлена на рис. 5.
Рис. 5. Анодная поляризационная кривая при прямом токе при разных температурах. Температура, °С: 20 (■), 35 (■),
Исходя из данных, полученных при снятии анодной поляризационной кривой, можно сделать вывод о том, что повышение температуры положительно влияет на растворение шлифотходов, однако относительно низкие значения плотности тока и напряжения указывают на длительное время растворения такого материала.
Заключение
В результате экспериментального исследования анодного растворения шлифотходов
ренийсодержащих никелевых сплавов с фракцией -0,071 мм, имеющей наибольшую массовую долю -49,2 масс. %, сняты анодные поляризационные кривые в 0,1 н. растворе соляной кислоты при температурах 20°С и 35°С. Определены оптимальные значения напряжения и плотности тока: оптимальные значения плотности тока при температуре 20°С находятся в интервале 0,17-1,9 мА/см2, в то время как при температуре 35°С этот интервал составил 0,063,67 мА/см2. Таким образом, повышение температуры раствора электролита позволило увеличить интервал оптимальных значений плотности тока при проведении анодного растворения шлифотходов.
Коллектив авторов выражает благодарность профессору кафедры аналитической химии, доктору химических наук Винокурову Е.Г. за помощь в проведении эксперимента.
Список литературы
1. Палант А.А., Трошкина И.Д., Чекмарев A.M., Костылев А.И. Технология рения. М.: ООО «Галлея-принт», 2015. 329 с.
2. Касиков А.Г., Петрова А.М. Рециклинг рения. М.: РИОР: ИНФРА-М; Научная мысль, 2014. 95 с.
3. Палант А.А., Левчук О.М., Брюквин В.А. Комплексная электрохимическая технология переработки отходов жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений // Цветная металлургия. 2007. № 11. С. 11-12.
4. Агапова Л.Я., Абишева З.С., Килибаева С.К., Яхияева Ж.Е. Электрохимическая переработка техногенных отходов ренийсодержащих жаропрочных никелевых сплавов в сернокислых растворах // Цветные металлы. 2017. № 10. С. 69-74.
