[发明专利]高温合金废料回收工艺中金属铼富集新方法

说明书

技术领域    

本发明涉及一种高温合金废料回收工艺中金属铼富集的方法，特别是含有稀贵金属铼、钌、钨、钼、钽等的镍基高温合金废料的综合回收领域，主要用于低成本、短流程、高回收率的稀有金属铼的回收。

背景技术

镍基高温合金是指以镍为基(含镍50%以上)的奥氏体合金。在650～1100°C范围具有较高强度、较好抗氧化和耐腐蚀性能、良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。其广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。也可用做火箭发动机、核反应堆、石油化工和能源转换设备等的高温部件。

镍基合金含有十多种合金元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀有金属元素等。也正是基于此镍基高温合金在其服务期限结束后进行再循环应用较困难，但其含有的合金元素均为自然界储量不多的战略性金属原料。基于我国的资源国情，镍、钴、铼、钽、钨、钼等资源匮乏，对镍基高温合金废料的回收利用无论从环境效益和经济效益来讲，都是非常有意义的。

镍基高温合金废料的回收通常采用湿法冶金方法，通过化学后电化学溶解度方式，将镍基高温合金溶解过滤获得溶液和固体过滤物，大部分金属铼以离子形式进入溶液体系，对溶液体系进行完全氢氧化物沉淀后，以强碱型离子交换树脂对滤液进行吸附处理，随后以硝酸进行淋洗对金属铼离子进行洗脱。工艺一般包括浸出、化学预除杂、萃取除杂、镍钴分离等工艺过程，但此工艺流程长，能耗高、耗酸量大，环保处理成本高，且稀有金属直收率低，容易在流程中损失，经济效益不明显。尤其是在金属铼的富集分离过程中，离子交换效率低，强碱型离子交换树脂一次投入成本高，再生困难。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种经济、高效、环保的高温合金废料中金属铼回收新工艺，降低成本，以简化工艺流程，降低整个工序无机酸的耗量，减少环保压力，尤其是提高金属铼直收率，提高整个工艺的经济效益。

本发明高温合金废料回收工艺中金属铼富集的方法，其特征在于含有以下工艺步骤：

（1）将镍基高温合金废料熔融浇铸为电解用极板，以交流电解的方式，将极板溶解，电解后的溶液进行过滤洗涤，得到含金属铼离子（HReO₄）的滤液和含氧化铼（ReO₂）的滤渣；

（2）将滤液用氢氧化钠溶液处理获得含Al(OH)₃，Cr(OH)₂，Ni(OH)₂，Co(OH)₂的氢氧化物混合物沉淀，以及含有金属铼离子的滤液;

（3）将步骤（2）得到在滤液加入碳酸氢钠调节到pH值到8-9，并加热至40-90℃，并加入硅藻土；

（4）将硅藻土处理后的滤液进行过滤分离，滤液中的金属铼离子降到0.005g/l以下，将吸附了金属铼离子的硅藻土干燥后在600-900℃氢气氛下进行还原；

（5）将还原后的金属铼粉以及氧化硅混合物用含氨水的双氧水进行浸泡，获得高铼酸铵溶液，过滤后对溶液进行反复结晶提纯，最后将提纯后的高铼酸铵晶体在600-900℃氢气氛下还原得到高纯铼粉。

所述以交流电解的方式，将极板溶解是指：在2-6V，频率2-50Hz，电流密度为10-100A/dm²，溶液体系为10～30%盐酸溶液，电极间距为1-5cm，溶液温度为20-40℃，搅拌速率为20-60rpm，电解时间为10-40小时。

所述步骤（2）将滤液用用氧化钠溶液处理是：将滤液用体积比为10-50%的氢氧化钠溶液处理，进行过滤分离，获得含Al(OH)₃，Cr(OH)₂，Ni(OH)₂，Co(OH)₂的氢氧化物混合物沉淀，

所述含有金属铼离子的滤液是指含有NaReO₄和Na₂MoO₄滤液，金属铼离子的浓度为0.5-50g/l，滤渣按已知方法处理。

所述加入硅藻土的加入量为5-120g/l，搅拌速率为20-120rpm，反应时间2-4小时。