導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 冶金安全論文>>正文

高溫合金廢料氧化酸浸工藝研究

文檔作者：王靖坤孟晗琪王治鈞郭瑞李進(jìn) 馬光文檔來(lái)源：西北有色金屬研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年04月20日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大小： 194.46 KB 共4頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共4頁(yè)]

本文件共4頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問(wèn)題，下載是正常的。

	文件大小：194.46 KB 共4頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇：電化學(xué)溶解鎳基高溫合金廢料的研究

上一篇：工業(yè)廢料中金屬資源的回收與利用

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

2014年第5期 有色金屬(冶煉部分)(http：／／ysy1．bgrimm．cn)
doi：10．3969／j．issn．1007—7545．2014．05．001
高溫合金廢料氧化酸浸工藝研究
王靖坤，孟晗琪，王治鈞，郭瑞，李進(jìn)，馬光
(西北有色金屬研究院，西安710016)
摘要：以過(guò)氧化氫為氧化劑，采用氧化酸浸工藝使鎳鉆高溫合金廢料中的鎳、鈷、錸等進(jìn)入溶液，鎢、鉿等
富集在浸出渣中。結(jié)果表明，在下述最佳條件下，鎳、鈷、錸的浸出率均可達(dá)到99％ 以上：合金粉i00 g，
粒度0．075~0．100 mm，鹽酸濃度6 mol／L，液固比6：1，30 過(guò)氧化氫用量200 mL，反應(yīng)溫度85℃ ，反
應(yīng)時(shí)間3 h。
關(guān)鍵詞：高溫合金廢料；氧化浸出；浸出率；鎳；鈷；錸
中圖分類(lèi)號(hào)：TF815；TF816；TF841．8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1007—7545(2014)05—0001—04
Study of Acid Leaching for Superalloy Scrap
WANG Jing—kun，MENG Han—qi，WANG Zhi—jun，GUO Rui，LI Jin，MA Guang
(Northwest Institute for Non-ferrous Metal Research，Xi’an 710016，China)
Abstract：Ni，Co，Re and other metals were 1eached from superalloy scrap by oxidizing leaching with H2 O2
as oxidant。and W 。Hf were enriched in slag．The results show that the 1eaching rate of Ni，Co and Re iS
all 99 above under the optimum conditions including alloy powder of 100 g，particle size of 0．075～ O．100
mm，hydrochloric acid concentration of 6 mol／L，ratio of liquid to solid of 6：1，dosage of H2O2(3O 9／6
mass concentration)of 200 mL，temperature of 85℃ ，and leaching duration of 3 h．
Key words：superalloy scrap；oxidizing leaching；leaching rate；Ni；Co；Re
我國(guó)目前已經(jīng)成為世界上最大的鎳鈷消費(fèi)國(guó)，
但是隨著鎳、鈷礦產(chǎn)資源不斷開(kāi)采，一次資源枯竭
現(xiàn)象逐漸顯現(xiàn)。因此，從二次資源中回收鎳鈷是彌
補(bǔ)我國(guó)一次礦產(chǎn)資源嚴(yán)重不足的一種有效途徑和必
然選擇。
高溫合金廢料含有大量的鎳、鈷和稀有元素如
錸、鎢、鉿等。國(guó)外高溫合金廠憑借其先進(jìn)再生技
術(shù)可實(shí)現(xiàn)廢舊高溫合金的再生利用，而國(guó)內(nèi)只能對(duì)
其進(jìn)行降級(jí)使用或大量堆存，從而造成鎳鉆資源大
量浪費(fèi)。
處理該類(lèi)廢舊高溫合金的方法主要有火法和濕
法口 ]?；鸱ù嬖谠O(shè)備投資大、粉塵廢氣廢渣多、資
金積壓嚴(yán)重、金屬回收率低等缺點(diǎn)。針對(duì)火法工藝
收稿日期：2013—1l—O3
基金項(xiàng)目：國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2012AA063204)
作者簡(jiǎn)介：王靖坤(1985一)，男，陜西漢中人，碩士，助理工程師
的不足之處，近年來(lái)越來(lái)越重視開(kāi)發(fā)具有資金周轉(zhuǎn)
快、環(huán)境污染小、金屬直收率高的濕法工藝。本文重
點(diǎn)研究如何從高溫合金廢料中浸出鎳、鈷、錸。
1 試驗(yàn)原料
試驗(yàn)用高溫合金廢料粉為某合金廠經(jīng)霧化制粉
所得，主要化學(xué)成分(9，6)：Ni 66．61、Co 11．53、W
7．11、Cr 5．81、A1 3．75、Hf 2．38、Re 2．11。該合金
廢料不僅鎳、鈷含量高，而且稀有元素鎢、鉿、錸的含
量也很高。因此，在保證鎳、鈷充分浸出的前提下，
不僅使稀有元素錸完全浸出，而且要使鎢、鉿盡量富
集在浸出渣中。這樣不僅能實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、錸與鎢、鉿
的分離，而且實(shí)現(xiàn)了鎢、鉿的有效富集。
· 2 · 有色金屬(冶煉部分)(http：／／ysy1．bgrimm．cn) 2014年第5期
2 試驗(yàn)原理
廢舊高溫合金通過(guò)酸浸使鎳、鈷、錸等以離子形
式進(jìn)入溶液，而鎢、鉿等富集在浸出渣中。對(duì)于進(jìn)入
浸出液中的鎳、鈷、錸等元素，采用化學(xué)沉淀、溶劑萃
取、離子交換、電解中的一種或幾種分離方法將鎳、
鈷、錸等分離回收。
相關(guān)化學(xué)反應(yīng)式口 如下：
Ni+2H 一Ni +H2十
Ni+ 2H。。+ H 2O2一Ni0 + 2H 2O
Co+2H。。一Co。 + H，十
Co+ 2H + H2O2===Co抖+ 2H2O
2Re+ 7H 2O2— 2HReO4+ 6H2O
3 試驗(yàn)過(guò)程
3．1 浸出劑的選擇
高溫合金廢料的濕法浸出體系主要有硫酸體
零
、
褂
丑
l() 2() 3(1 40 50 60 70
硫酸濃度，％
系、鹽酸體系和硝酸體系。硝酸體系會(huì)產(chǎn)生大量褐
色有毒的氮氧化物煙霧，對(duì)環(huán)境和人身有害，處理成
本高，無(wú)法規(guī)?；褂?；鹽酸體系也存在氯化氫易揮
發(fā)，操作環(huán)境差等問(wèn)題。因此，從環(huán)保及成本角度考
慮，首選硫酸體系。
但是，試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該合金粉在硫酸體系浸
出過(guò)程中，稀有元素鉿分散而不利于鉿的分離回收，
而鹽酸體系卻能很好地解決該問(wèn)題。合金粉在不同
濃度硫酸溶液、鹽酸溶液中，酸度對(duì)鎳、鉿浸出率的
影響分別見(jiàn)圖1(試驗(yàn)條件：合金粉100 g、液固比
8：1、反應(yīng)時(shí)間5 h、反應(yīng)溫度9O℃ 、3O 過(guò)氧化氫
用量300 mL)。
從圖1可看出，硫酸體系中元素鉿有較高的浸
出率，這對(duì)鉿的回收是非常不利的；鹽酸體系在鎳完
全浸出的條件下，鉿浸出率小于3 、鎢浸出率小于
5 ，實(shí)現(xiàn)了鎢、鉿的有效富集。因此，本試驗(yàn)選擇鹽
酸作為浸出劑。
、
褂
丑
圖1 硫酸(a)和鹽酸(b)濃度對(duì)浸出率的影響
Fig．1 Effects of concentration of sulfuric acid(a)and hydrochloric acid(b)on leaching rate
3．2 鹽酸浸出工藝參數(shù)的優(yōu)化
3．2．1 粒度
固定條件：合金粉100 g、液固比8：1、鹽酸濃
度6 mol／L、溫度90℃ 、時(shí)間5 h、30 過(guò)氧化氫用
量300 mL。粒度對(duì)浸出率的影響如圖2所示。
由圖2可知，鎳、鈷、錸的浸出率隨著粒度的減
小而增加。這是因?yàn)榱６葴p小，增加了合金粉溶解
時(shí)的表面積，增加與浸出劑的接觸面積，從而提高了
浸出率；當(dāng)粒度為0．075～0．100 mm 時(shí)，幾乎所有
鎳、鈷、錸都被浸出。所以，適宜的粒度為0．075～
0．1O0 m m 。
3．2．2 鹽酸濃度
固定條件：合金粉100 g、液固比8：1、粒度
、
甜
丑
0 058—0 075 0 075～0 100 0 100～0 147 0 147～0 297 0 297~0 841
粒度／mm
圖2 粒度對(duì)浸出率的影響
Fig．2 Effect of particle size on leaching rate
2014年第5期 有色金屬(冶煉部分)(http：／／ysy1．bgrimm．on) · 3 ·
0．075~0．100 mm、溫度9O℃ 、時(shí)間5 h、30 過(guò)氧
化氫用量300 mL。鹽酸濃度對(duì)浸出率的影響如圖
3所示。
＼
褂
丑
圖3 酸度對(duì)浸出率的影響
Fig．3 Effect of hydrochloric acid concentration
on leaching rate
圖3表明，鎳、鈷、錸的浸出率隨著鹽酸濃度的
增加而增加；當(dāng)鹽酸濃度增至6 mol／L后，鎳、鈷、錸
的浸出率基本達(dá)到100 。因此，鹽酸濃度取6
mol／L即可。
3．2．3 液固比
固定條件：合金粉i00 g、鹽酸濃度6 mol／L、粒
度0．075～0．100 mm、溫度9O℃ 、時(shí)間5 h、30 過(guò)
氧化氫用量300 mL。液固比對(duì)浸出率的影響如圖
4所示。
圖4 液固比對(duì)浸出率的影響
Fig．4 Effect of ratio of liquid to solid
on leaching rate
圖4表明，鎳、鈷、錸的浸出率隨液固比的增大
而增加。這是因?yàn)?，增大液固比，可以降低反?yīng)溶液
的黏度，增加固體顆粒和反應(yīng)液接觸的機(jī)會(huì)，從而提
高反應(yīng)速率。當(dāng)液固比達(dá)到6：1后，鎳、鈷、錸的浸
出率基本達(dá)到100 。因此，適宜的液固比取6：1。
3．2．4 氧化劑(3O％過(guò)氧化氫)用量
固定條件：合金粉IO0 g、粒度0．075～0。1OO
mm、鹽酸濃度6 mol／L、液固比6：1、溫度90℃ 、時(shí)
間5 h。氧化劑(30 9／6過(guò)氧化氫)用量對(duì)浸出率的影
響如圖5所示。
、
解
丑
圖5 氧化劑用量對(duì)浸出率的影響
Fig．5 Effect of dosage of oxidants
on leaching rate
反應(yīng)體系的氧化還原電位受氧化劑用量的影
響。25℃ 時(shí) ]，Ni轉(zhuǎn)化為Ni 的氧化還原電位是
一0．246 V、Co轉(zhuǎn)化為Co 的氧化還原電位是
一0．277 V、Re轉(zhuǎn)化為ReO 的氧化還原電位是
0．37 V，可見(jiàn)錸溶解的氧化還原電位最高、溶解最
困難。在酸性體系中，30 過(guò)氧化氫的氧化還原電
位為1．77 V，遠(yuǎn)高于鎳、鈷、錸的氧化還原電位，從
而可以使鎳、鈷、錸氧化溶解。
從圖5可看出，氧化劑主要對(duì)錸的溶解有決定
性作用，而對(duì)鎳、鈷溶解影響較小。隨著氧化劑用量
的增加，鎳、鈷、錸的浸出率均增加。這是由于反應(yīng)
體系的氧化還原電位隨著氧化劑用量的增加而升
高，從而提高鎳、鈷、錸的氧化速度，導(dǎo)致浸出率的增
加。當(dāng)3O 過(guò)氧化氫用量接近200 mL時(shí)(此時(shí)
30 過(guò)氧化氫與合金粉原料體積質(zhì)量比為2：1)，
鎳、鈷、錸的浸出率基本達(dá)到100 9／6。因此，3O 過(guò)
氧化氫最佳用量為200 mL(即氧化劑與合金粉原料
體積質(zhì)量比為2：1)。
3．2．5 反應(yīng)溫度
固定條件：合金粉100 g、粒度0．075～0．100
mm、鹽酸濃度6 mol／L、液固比6：1、30 過(guò)氧化氫
用量200 mL、反應(yīng)時(shí)間5 h。反應(yīng)溫度對(duì)浸出率的
影響結(jié)果如圖6所示。
圖6表明，鎳、鈷、錸的浸出率隨著溫度的增加
· 4 · 有色金屬(冶煉部分)(http：／[ysy1．bgrimm．cn) 2014年第5期
、
姍
丑
圖6 反應(yīng)溫度對(duì)浸出率的影響
Fig．6 Effect of tem perature Oil leaching rate
而增加。因?yàn)樘岣叻磻?yīng)溫度，降低了體系的反應(yīng)活
化能，提高了反應(yīng)速率；當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到85℃ 左右
時(shí)，鎳、鈷、錸的浸出率幾乎達(dá)到100 。因此，浸出
溫度取85℃ 。
3．2．6 反應(yīng)時(shí)間
固定條件：合金粉100 g、粒度0．075～0．100
mm、鹽酸濃度6 mol／L、液固比6：1、30 過(guò)氧化氫
用量200 mL、反應(yīng)溫度85℃ 。不同反應(yīng)時(shí)間時(shí)的
浸出率結(jié)果見(jiàn)圖7。
、
槲
丑
()．5 1 0 1．5 2．0 2 5 3．0 3 5 4．0
反應(yīng)時(shí)問(wèn)m
圖7 反應(yīng)時(shí)間對(duì)浸出率的影響
Fig．7 Effect of leaching duration on
leaching rate
從圖7可見(jiàn)，鎳、鈷、錸的浸出率隨著反應(yīng)時(shí)間
的增加不斷增加；當(dāng)浸出時(shí)間達(dá)到3 h左右后，鎳、
鈷、錸的浸出率幾乎達(dá)到100 。所以，選取浸出反
應(yīng)時(shí)間為3 h。
4 結(jié)論
該高溫合金廢料的最佳浸出工藝條件為：合金
粉粒度0．075～0．100 mm、鹽酸濃度6 mol／L、液固
比6：1、3o 過(guò)氧化氫用量200 mL(即氧化劑與合
金粉原料的體積質(zhì)量比為2：1)、反應(yīng)溫度85℃ 、
反應(yīng)時(shí)間3 h。此條件下鎳、鈷、錸的浸出率均達(dá)到
99 以上，而鎢、鉿則富集到浸出渣中。
參考文獻(xiàn)
[1]孟晗琪，馬光，吳賢，等．鎳鈷高溫合金廢料濕法冶金回
收I-J1．廣州化工，2012，40(17)：29—31．
[z]鄧彤，凌云漢．含鉆銅轉(zhuǎn)爐渣的工藝礦物學(xué)I-J]．中國(guó)有
色金屬學(xué)報(bào)，2001，11(5)：882—885．
[3]王振文，徐曉輝，阮書(shū)鋒，等．鈷白合金浸出工藝研究
[J]．礦冶，2009，18(4)：41—43．
[4]劉三平．含鈷物料中鉆與其它元素分離方法研究[D]．
北京：北京礦冶研究總院，2001．
[5]劉卓君．高硅鈷白合金的酸浸工藝研究l-D]．武漢：武
漢工程大學(xué)，2011．
I-6]吳維昌，馮洪清，吳開(kāi)治．標(biāo)準(zhǔn)電極電位數(shù)據(jù)手冊(cè)[M]．
北京：科學(xué)出版社，1991：192—193．

網(wǎng)友評(píng)論 more

冶金安全論文最新內(nèi)容

10-08