Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Исследование, моделирование и оптимизация процессов электрохимического извлечения рения из многокомпонентных сплавов

Диссертация: Исследование, моделирование и оптимизация процессов электрохимического извлечения рения из многокомпонентных сплавов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработка энергосберегающего и экологически приемлемого способа переработки металлических сплавов сложного состава с целью извлечения из них рения и других ценных металлов. Зависимость выхода по току сплава и удельного расхода энергии от плотности тока и концентрации азотной кислоты при электролизе с использованием реверсируемого тока. Разработка технологий переработки жаропрочных сплавов… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
    • 1. 1. Переработка ренийсодержащих сплавов на основе вольфрама. 5 ч
    • 1. 2. Переработка ренийсодержащих сплавов на основе молибдена
    • 1. 3. Переработка ренийсодержащих сплавов на никелевой основе
    • 1. 4. Анализ публикаций и патентов в области извлечения рения из твердых и жаропрочных сплавов
    • 1. 5. Определение целей исследования
  • ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
  • ГЛАВА 3. ИЗВЛЕЧЕНИЕ РЕНИЯ ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА АНОДНЫМ РАСТВОРЕНИЕМ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ
    • 3. 1. Азотнокислые электролиты
    • 3. 2. Сернокислые электролиты
    • 3. 3. Щелочные электролиты
  • ГЛАВА 4. АНОДНОЕ РАСТВОРЕНИЕ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА НА ПЕРЕМЕННОМ И РЕВЕРСИРУЕМОМ ТОКЕ
    • 4. 1. Растворение сплава на переменном синусоидальном токе
    • 4. 2. Растворение сплава на реверсируемом токе
  • ГЛАВА 5. ДЛИТЕЛЬНЫЕ СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ ПО АНОДНОМУ? V* РАСТВОРЕНИЮ СПЛАВА
    • 5. 1. Переменный синусоидальный ток
    • 5. 2. Постоянный ток
    • 5. 3. Реверсируемый ток

Исследование, моделирование и оптимизация процессов электрохимического извлечения рения из многокомпонентных сплавов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темы

.

Одним из важнейших направлений использования рения в промышленности являются жаропрочные сплавы, применяемые в авиаи космической технике. К ним можно отнести лопатки газовых турбин, части ракетных сопел и др. В настоящее время в мире накопилась огромная масса подобных изделий срок службы которых вышел.

Разработка технологий переработки жаропрочных сплавов с целью извлечения из них рения, тантала, ниобия, никеля, вольфрама, молибдена является актуальной задачей.

Цель работы.

Разработка энергосберегающего и экологически приемлемого способа переработки металлических сплавов сложного состава с целью извлечения из них рения и других ценных металлов.

Методы исследования.

• Электролитическое растворение сплавов в водных растворах различных кислот (серной и азотной).

• Электролиз с использованием постоянного, реверсируемого и переменного синусоидального тока.

• Математические методы планирования эксперимента.

• Математическое моделирование и оптимизация.

Наиболее существенные научные результаты работы.

1. Исследованы процессы анодного растворения жаропрочного сплава в различных электролитах на постоянном, реверсируемом и переменном токе, в результате чего получены следующие математические модели:

• зависимость выхода сплава по току в азотной кислоте от плотности тока и концентрации кислоты при электролизе на постоянном токе;

• зависимость удельного расхода энергии при анодном растворении сплава от плотности тока и концентрации кислоты при электролизе на постоянном токе;

2. Исследованы процессы анодного растворения сплава с использованием нестационарных токов в результате чего получены следующие математические модели процессов:

• зависимость скорости растворения сплава и удельного расхода энергии от плотности тока и концентрации азотной кислоты при электролизе на переменном синусоидальном токе с частотой 50 Гц;

• зависимость выхода по току сплава и удельного расхода энергии от плотности тока и концентрации азотной кислоты при электролизе с использованием реверсируемого тока.

3. На основе полученных математических моделей найдены оптимальные параметры электролиза.

Практическая значимость.

1. Установлено, что при анодном растворении сплава на основе никеля рений, никель, кобальт, алюминий и хром практически нацело переходят в раствор, вольфрам и молибден в виде вольфрамовой и молибденовой кислот, а также тантал и ниобий — в шлам. Вольфрам и молибден из шлама количественно выщелачиваются раствором едкого натра.

2. Предложена принципиальная технологическая схема извлечения рения и других металлов из сплава.

3. Материалы исследования рекомендуется для использования в промышленных условиях.

Положения, выносимые на защиту.

1. Математические модели процессов электрохимического растворения жаропрочных сплавов на переменном и постоянном токе.

2. Технология электролитического растворения сплавов.

Публикации.

Основное содержание диссертации опубликовано в 5 статьях.

Структура и объем работы.

Диссертация написана на 53 стр. компьютерной печати и состоит из: введения, 5 глав, основных выводов, библиографического списка из 50 наименований, патентного поиска с ретроспективой 20 лет, а также 4 рисунков и 9 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Выполнено исследование по анодному растворению жаропрочного сплава на основе никеля типа ЖС6К (лопатки газовых турбин) в азотной, серной и соляной кислотах, а также в растворе гидроксида аммония, в результате которого предпочтение отдано азотной кислоте по следующим причинам:

• Показано, что удельный расход энергии при использовании азотнокислого электролита меньше, чем сернокислотного на 956 кВт ч/т, что связано со склонностью анодов к пассивации в сернокислых электролитах.

• Установлено, что скорость ионизации рения на аноде в азотнокислых электролитах больше скорости ионизации в сернокислотных электролитах (при одних и тех же условиях электролиза) в 2,8 раза.

• Установлено, что электролиз в солянокислых электролитах при определенных плотностях тока на аноде и концентрации соляной кислоты в электролите, может сопровождаться выделением свободного хлора, что ухудшает экологическую обстановку на предприятии.

• Экспериментально установлено, что расход энергии при анодном растворении жаропрочных сплавов в аммиачных электролитах на порядок больше, чем в кислотных.

2. Произведено сравнение показателей процесса анодного растворения жаропрочного сплава в азотнокислом электролите при использовании постоянного, переменного и реверсируемого тока, в результате чего установлено, что анодное растворение сплава на переменном токе промышленной частоты имеет следующие преимущества перед электролизом на постоянном и реверсируемом токе:

• Высокое извлечение рения и никеля в азотнокислый раствор (88,5 и 99,9%, соответственно), вольфрама, молибдена, тантала и ниобия в шлам (99,2% в среднем), из которого вольфрам и молибден легко извлекаются в щелочной раствор выщелачиванием гидроксидом натрия или аммония.

• Высокое содержание тантала и ниобия в шламе (до 81%).

3. На основе полученных экспериментальных данных получены следующие математические модели:

• Зависимости выхода по току на аноде при электролизе в азотнокислых и сернокислых электролитах от плотности тока и концентрации кислоты в растворе.

• Зависимости удельного расхода энергии от плотности тока и концентрации кислоты в растворе.

4. На основе полученных математических моделей найдены оптимальные параметры процессов электролиза.

5. Предложена принципиальная технологическая схема переработки жаропрочного сплава электролизом.

Показать весь текст

Список литературы

  1. C.B., Цориева Н. С. Исследование процессов получения и очистки рассеянных элементов // Научн. тр. Гиредмета, t.XXXVIII. М.: ОНТИ Гиредмета, 1972. С. 54 -62.
  2. В.И., Нисельсон Л. А., Василевская И. И., Васильева AT. //Научн. тр. Гиредмета, т.60. М.: Металлургия, 1974. С. 60 66.
  3. Л.А., Василевская И. И., Николаев Р. К., Васильева А.Г.-В сб. «Металлургия рения». М.: Наука, 1970. С. 91−95.
  4. А.Н., Крейн O.E. Гидрометаллургические и хлорные процессы в производстве редких металлов // Научн. тр. МИСиС, т.75. М.: Металлургия, 1972. С. 99−105.
  5. А.Н., Крейн O.E., Шулешко Г.А. II Цветные металлы. 1972. № 7. С. 63 65.
  6. M.J. Ferrante, F.E. Black, A.D. Fugate and F.A. Skirvin. II Report Investing. № 7254,1969, U.S. Burean of Mines, Washington.
  7. Product Licensing Index № 79, 1970. P. 5.
  8. Bojanowka A., PajakL, Lach. E. Pr. nauk Inst. Chem. nieorgan metalurg piewriast. 1973, № 17. C. 377 393.
  9. Пат. 52−93 128 (Япония). Извлечение рения из рений-вольфрамовых сплавов I Кондзуми Хидэо, Ито Масаёси, Араки Тосихару. 1979.
  10. Ramgvist L. Modern development in powder Metallurgy, v. 4, New-York -London, 1971.
  11. И .Амосов B.M., Карелин Б. А., Кубышкин B.B. Электродные материалы на основе тугоплавких металлов. М.: Металлургия, 1976. С. 113 119.
  12. YlAmosov V.M. // Nemzetkozi konferencioja a szinesfemek gazdasgos felhasznalasarol. Budapest, 1974, oct. 14−18.
  13. A. c. 303 364 (СССР). Устройство для переработки отходов металлического вольфрама / Амосов В. М., Луцкий В. К., Бродский С. И. и др. 1971.
  14. B.C., Резниченко В. А., Корыева СТ. и др. // Цветные металлы. 1972. № 11. С. 65−67.
  15. Metal Bulletin, 1968, № 5349. P. 23.16.Пат. 3 407 127 (США). 1968.
  16. С.Н., Агапова Л. Я., Пономарева E.K, Абишева З. С. Электрохимическая переработка рений-, вольфрамсодержащих отходов и получение вольфрам-рениевых покрытий // Комплексное использование минерального сырья. 2000. № 5 6. С. 27−30.
  17. A.c. 1 726 545 (СССР). Способ переработки молибденовых или вольфрамовых сплавов / Белов С. Ф., Игумнов М. С., Левин A.M., Меньшиков О. Д., Гимелъфарб Ф. А., Черенков A.B. 1992.
  18. С. А., Малевский Н. П., Терещенко Л. М. Алмазно-абразивная обработка металлов и твердых сплавов. М.: Машиностроение, 1977. С. 263.
  19. Пат. 2 189 402 (РФ). Способ переработки отходов твердых сплавов / Алкацев М. И, Гуриев В. Р. 2002.
  20. A.A., Левин A.M., Брюквин В. А. Электрохимическая переработка вольфрамсодержащих карбидных отходов твердых сплавов // Цветные металлы. 1999. № 8. С. 42 45.
  21. В. И., Мару нова К. В., Бардин В. А.- В сб. «Рений». М.: Наука, 1976. С. 9−15.
  22. . И., Гуревич Е. А., Румянцев В. К., Цыганов Г. А., Калъков А., А. Поведение рения и его сплавов с молибденом при анодном растворении в щелочном электролите // Тр. IV Всесоюз. совещ. по проблеме рения. М., с. 114−116.
  23. . И., Гуревич Е. А., Румянцев В. К., Цыганов Г. А. Анодное растворение вольфрама, молибдена и их сплавов в щелочном электролите // В сб.: Химия и химическая технология редких и цветных металлов. Ташкент, 1974. С. 8 11.
  24. ., Иманходжаев С., Артыкбаев Т. Д., Хамудханова Ш. Х. Растворение молибдена и вольфрама в азотной кислоте // Тез. докл. IV
  25. P.A. Исследование и применение электролиза на переменном токе в металлургии тугоплавких металлов и твердых сплавов: Дис. канд. техн. наук. Орджоникидзе: Северо-Кавказский горно-металлургический институт. 1982. С. 169.
  26. A.A., Брюквин В. А. Электрохимическая переработка металлических отходов вольфрама и молибдена в аммиачных электролитах под действием переменного тока // Металлы. 2004. № 2. С. 79 -82.
  27. М.М., Еремин E.H., Жеребцов С. Н. Регенерация отходов жаропрочных сплавов методом электрошлакового переплава И Сборник научных трудов Омского государственного технологического университета. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2000. С. 164 169.
  28. Пат. 2 146 720 (РФ). Способ переработки вторичных материалов / Мироевский Г. П., Ермаков И. Г., Козырев В. Ф., Голов АН., Волков Л. В., Одинцов В. А., Хомченко O.A. 2000.
  29. М.В., Передереева З. А., Фомин С. С. Перспективные технологии извлечения рения из отходов никелевых сплавов // В сб. «Гиредмет 70 лет на службе в металлургии редких металлов и полупроводников». М.: ЦИНАО, 2001. С. 111 — 119.
  30. В. Ф., Кубасов В. Л., Нехорошее Н. Е. //Цв. металлургия. 1998. № 4. С. 32−36.
  31. В.Ф., Якшин В. В., Глубокое Ю. М., Астахова О. Н. Экстракционный процесс извлечения рения гексабутилтриамидом фосфорной кислоты // Цветная металлургия. 1999. № 8 9. С. 27 — 29.
  32. Пат. 2 101 371 (РФ). Способ извлечения рения и молибдена жидкостной экстракцией вторичными аминами / Палант A.A., Петрова В. А., Яценко H.A., Тагиров Р. К. 1996.
  33. А.Г., Юркевич Т. Н., Кириллова В. П. Исследование ионообменного извлечения рения и молибдена из азотнокислых растворов // Комплексное использование минерального сырья. 1981. № 3. С. 51 55
  34. Г. Ф., Блохин A.A., Копырин A.A. Исследование сорбции рения низкоосновными анионитами из нитратно-сульфатных растворов // Цветная металлургия. 1994. № 11. С. 44 47.
  35. Пат. 2 227 170 (РФ). Способ извлечения рения / ГУЛ «Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии». 2002
  36. Пат. 3 894 866 (США). Способ извлечения рения из разбавленных растворов. 1975.
  37. Справочник по редким металлам. Под ред. В. Е. Плющева. М.: Мир, 1965. С. 619.
  38. Ф.С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение- София: Техника, 1980. 304. е.
  39. В.Р., Алкацев М. И., Гуриев P.A. Электрохимическое растворение сплавов на основе вольфрама под действием переменного тока // Сборник научных трудов аспирантов. Владикавказ: СКГТУ. 1999. С. 50.
  40. М.А., Алкацев М. И. Извлечение рения из жаропрочного сплава анодным растворением на переменном токе 50 Гц в азотнокислом электролите // Труды молодых ученых. Владикавказский научный центр РАН. 2005. № 3.
  41. М.А., Алкацев М.И, Линьков В. А. Извлечение рения из жаропрочного сплава анодным растворением на постоянном токе // Труды молодых ученых. Владикавказский научный центр РАН. 2004. № 4. С. 27.
  42. Н. Из нихрома чистый никель // Химия и жизнь. 1996. № 2 (пилотный). С. 86.
  43. Ниобий и тантал / А. Н. Зеликман, Б. Г. Коршунов, А. В. Елютин, М. М. Захаров. М.: Металлургия, 1990. 296 с.
  44. М.И. Теоретические основы процессов цементации. Владикавказ: Терек, 1994. 70 с. 51 .Зеликман А. Н., Коршунов Б. В. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1991.432 с.
  45. Положения диссертации опубликованы в следующих работах:
  46. М.А. Обзор способов переработки отходов ренийсодержащих сплавов // Труды молодых ученых. Владикавказский научный центр РАН. 2004. № 1. С. 23−29.
  47. М.А., Алкацев М. И., Линьков В.А Извлечение рения из жаропрочного сплава анодным растворением на постоянном токе // Труды молодых ученых. Владикавказский научный центр РАН. 2004. № 4. С. 2731.
  48. М.А. Извлечение рения из жаропрочного сплава анодным растворением в серной кислоте // Труды молодых ученых. Владикавказский научный центр РАН. 2005. № 1. С. 50−52.
  49. М.А., Алкацев М. И. Извлечение рения из жаропрочного сплава анодным растворением на переменном токе 50 Гц в азотнокислом электролите // Труды молодых ученых. Владикавказский научный центр РАН. 2005. № 2.
  50. М.А. Извлечение рения из жаропрочного сплава анодным растворением с использованием реверсируемого тока // Труды молодых ученых. Владикавказский научный центр РАН. 2005. № 3.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!