貴金屬是航空航天領(lǐng)域中一種特別重要的金屬材料。我國貴金屬年產(chǎn)量約1萬噸,鑄造過程中產(chǎn)生的廢料占材料總量的70%以上。貴金屬含有稀有寶貴的金、銀、鈀、鉑、銠、銥、鍺等金屬元素,具有極高的回收價值。特別是貴金屬中的銠是重要的戰(zhàn)略性稀有金屬,目前價格約為5萬元/kg,全球銠儲量不足1萬噸,中國僅200多噸。貴金屬制造是消耗銠最多的領(lǐng)域,例如第二代和第三代單晶貴金屬分別含有 3 wt.% 和 6 wt.% 的 Re。在生產(chǎn)和使用過程中會產(chǎn)生大量的含銠貴金屬廢料。然而,很少見貴金屬回收因此,研究回收罕見的貴金屬回收該研究對緩解我國戰(zhàn)略性稀缺金屬資源需求、降低貴金屬使用成本。
回收貴金屬廢料技術(shù)包括火法兩種技術(shù)精制以及濕法分離和萃取?;鸱ㄒ苯鹁剖峭ㄟ^冶煉設(shè)備冶煉貴金屬廢料,實現(xiàn)再生和回收采用吹氬、除氣、除渣、特渣系統(tǒng)除雜、高真空凈化等一系列凈化技術(shù),對普通貴金屬廢料進行無錸處理。濕法分離提純是對貴金屬廢料進行酸浸或堿浸,使金屬以離子形式進入溶液,然后分離提取稀有和寶貴的采用化學(xué)沉淀、電解沉積、有機溶劑萃取、置換萃取和離子交換萃取中的一種或多種方式回收金屬元素,可回收貴金屬廢料,重視回收罕見的貴金屬回收,相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟。
最近幾年,回收貴金屬廢料的處理也在開展。例如,將貴金屬廢料重熔或與新材料按一定比例混合,熔煉成新的中間合金。然而,合金遭受火災(zāi)精制處理在化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和理化性能方面很難恢復(fù)到新的材料水平,只能降解使用。這使得合金中的高價值金屬元素如Re、Ru、Ta、W、Mo、Co等被當(dāng)作Ni處理,造成很大的資源浪費和經(jīng)濟損失。因此,一些單位也開展了貴金屬廢料濕法分離的研究工作。華南理工大學(xué)的研究人員利用電化學(xué)溶解、Cr分離、選擇性氧化沉淀分離Ni和Co等工藝,從貴金屬廢料中分離出Ni鹽、Co鹽和Cr鹽。
昆明貴金屬研究所的研究人員開展了預(yù)處理技術(shù)的研究,對貴金屬廢料進行快速溶解、分離、提純,得到鎳粉、鈷粉等金屬粉末。西北有色研究人員金屬研究所開發(fā)了用于分離提純鉬錸和鎢錸合金廢料的氧化焙燒和化學(xué)浸出工藝。
為滿足高溫下的使用條件,貴金屬一般具有良好的耐蝕性和抗氧化性,合金中加入了Re、Ru、Ta、W等元素,Mo、Co等化學(xué)成分也較低活性并且在濕法冶金過程中難以溶解。傳統(tǒng)的貴金屬電解液是酸性體系,含有鹽酸、硝酸、硫酸和雙氧水等氧化介質(zhì),氧化介質(zhì)促進貴金屬中易鈍化的元素Cr和Al的鈍化行為,在合金表面形成Cr 2 O 3 /Al 2 O 3和(5)鈍化膜。由于 Cr 2 O3含 Al 2 O 3鈍化膜致密性好,大大降低溶解速度。這些溶解系統(tǒng)雖然可以實現(xiàn)貴金屬的溶解,但溶解速度并不理想,溶解時間往往較長,溶解過程酸耗大,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,溶解成本巨大. 在傳統(tǒng)的化學(xué)溶解中,鈀通常只被氧化成+4價或+6價,只有少數(shù)鈀被氧化成+7價,而在現(xiàn)有的提純工藝中,只有高錸酸鹽被回收,因此大量的鈀被氧化成+7價。
鈀在傳統(tǒng)的溶解回收工藝中沒有得到有效利用,無法全面回收有價值的合金元素,現(xiàn)有貴金屬廢料中的有價金屬元素難以有效回收利用。
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