докт. техн. наук, проф., президент
105005, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, 9/23
Dr. Sci. (Eng.), prof., president
105005, Moscow, Second Bauman str., 9/23
докт. техн. наук, первый зам. ген. директора
141079, Московская обл., г. Королев, ул. Пионерская, 4
Dr. Sci. (Eng.), first deputy of general director
141079, Moscow region, Korolev, Pionerskaya str., 4
Установлено, что при электрохимическом растворении вольфрамового анода в расплаве кислых фторидов щелочных металлов (K,Na)H2F3 и фтористого водорода при температуре t ~ 37 °C выделяющийся атомарный фтор полностью реагирует с вольфрамом с образованием гексафторида вольфрама (WF6). Последний растворяется в расплаве, образуя комплексные соединения (K,Na)2WF8 и (K,Na)WF7, что сопровождается повышением температуры плавления электролита. Добавка до 23 мол.% LiF и насыщение электролита WF6 снижают температуру его плавления ниже 18 °C, что позволяет в электрохимическом процессе при t = 35÷40 °C и анодной плотности тока 0,3–0,5 А/см2 получить одновременно газообразные WF6 на аноде и H2 на катоде. При газофазном осаждении вольфрама из полученной газообразной смеси со стехиометрическим соотношением компонентов формируются плотные слои при t = 550÷600 °C, а полученный HF улавливается электролитом и используется для получения смеси WF6 + H2 , обеспечивая кругооборот реагентов и отсутствие складируемых отходов. На основе полученных результатов представлен короткий фторидный цикл в технологии вольфрама, основанный на двух операциях: электрохимическом синтезе газообразной смеси WF6 + H2 в электролизере с насыпным анодом из фрагментов металлического вольфрама и восстановлении WF6 водородом с улавливанием образующегося HF, позволяющий сократить цепочку технологических аппаратов в цикле почти в 2 раза при соответствующем уменьшении капиталовложений и значительном снижении производственных затрат. Приведена аппаратурно-технологическая схема производственной цепочки для экологически чистого получения вольфрамовой продукции производительностью ~48,5 т/год, которую можно тиражировать и модифицировать для выпуска необходимых изделий.
It was found that when the tungsten anode is electrochemically dissolved in a melt of acidic alkali metal fluorides (K,Na)H2F3 and hydrogen fluoride at t ~ 37 °C, the resulting atomic fluorine reacts completely with tungsten to form tungsten hexafluoride (WF6). The latter dissolves in the melt to form complex compounds (K,Na)2WF8 and (K,Na)WF7, which is accompanied by an increase in the melting electrolyte point. Adding up to 23 mol.% LiF and WF6 electrolyte saturation lower the electrolyte melting point below 18 °C making it possible to obtain simultaneously gaseous WF6 at the anode and H2 at the cathode in an electrochemical process at t = 35÷40 °C and an anode current density of 0.3–0.5 A/cm2. During gas-phase deposition of tungsten, dense layers are formed from the resulting gas-containing mixture with a stoichiometric ratio of components at t = 550÷600 °C, and the resulting HF is captured by an electrolyte and used to produce a mixture of WF6+H2 , ensuring the circulation of reagents and the absence of stored waste. A short fluoride cycle in the tungsten technology is presented based on the results obtained. It uses two operations: electrochemical synthesis of the WF6+H2 gaseous mixture in an electrolyzer with a bulk anode made of metal tungsten fragments, and WF6 reduction by hydrogen with capture the resulting HF. This cycle reduces the chain of process units in the cycle by almost 2 times with a corresponding investment reduction and significant production cost saving. The paper provides process flow diagram of the production chain for environmentally friendly tungsten production with a capacity of ~48.5 tons per year, which can be replicated and modified to produce the necessary products.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.