Аспирант кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе
125047, г. Москва, Миусская пл., 9
Postgraduate student, Department of technology of rare elements and nanomaterials, Mendeleev University of Chemical Technology of Russia
125047, Russia, Moscow, Miusskaya sq., 9
Доктор технических наук, профессор кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе
125047, г. Москва, Миусская пл., 9
Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of technology of rare elements and nanomaterials, Mendeleev University of Chemical Technology of Russia
125047, Russia, Moscow, Miusskaya sq., 9
В агитационном режиме изучена кинетика серно-кислотного выщелачивания никеля – основного компонента шлифотходов Re-содержащего жаропрочного суперсплава ЖС-32ВИ, образующихся при механической обработке изделий и содержащих примеси абразивного материала, масел, керамики и другие загрязняющие вещества, с концентрированием тугоплавких металлов в твердом остатке. Содержание никеля составляет 60 %, а кроме него, в шлифотходах присутствуют и другие металлы, такие как рений, хром, кобальт, вольфрам, тантал, молибден, гафний, титан и алюминий. Процесс выщелачивания никеля из отходов раствором серной кислоты осуществляли в термостатированной ячейке при повышенной температуре (55–85 °С), соотношении фаз отходы : 3 М раствор H2SO4, равном 1 г : 10 мл, и скорости перемешивания – 200 мин–1. Для изучения кинетики использовали фракцию –0,071 мм с наибольшим выходом (49,2 мас.%) в составе шлифотходов. Получены кинетические кривые выщелачивания никеля из отходов, имеющие выпуклый характер. Установлено, что при изменении температуры от 55 до 85 °С время до прекращения выщелачивания уменьшается с 220 до 140 мин, а извлечение никеля из раствора увеличивается от 45 до 99 %. Данные полученных кинетических кривых линеаризированы по уравнениям «сжимающейся сферы», Гистлинга-Броунштейна и Казеева–Ерофеева (последнее наиболее пригодно для описания). С учетом оценки коэффициентов корреляции анаморфоз установлено, что выщелачивание никеля из шлифотходов лимитирует химическая реакция и процесс протекает в кинетической области реагирования. Кажущаяся энергия активации, рассчитанная с использованием уравнения Аррениуса и констант скоростей, полученных при обработке линеаризованных кинетических кривых по модели «сжимающейся сферы», составила 47,5±0,5 кДж/моль. Такое ее значение подтверждает протекание процесса в кинетической области, интенсифицировать процесс в которой можно повышением температуры его проведения.
The paper studies the kinetics of sulfuric acid leaching of nickel, the main component of grinding waste of ZhS-32VI rheniumcontaining heat-resistant superalloy formed during mechanical processing of products and containing such impurities as abrasive materials, oils, ceramics and other contaminants with refractory metal concentration in a solid residue, in agitation mode. The nickel content is 60 %. In addition to nickel, grinding waste contains other metals such as rhenium, chromium, cobalt, tungsten, tantalum, molybdenum, hafnium, titanium, and aluminum. The process of nickel leaching from waste with a sulfuric acid solution was carried out in a thermostated cell at an elevated temperature (55–85 °С), waste : 3 M H2SO4 solution phase ratio of 1 g : 10 ml, and stirring rate of 200 min–1. Kinetics was studied using a fraction of –0.071 mm with the highest yield (49.2 wt.%) in grinding waste. Convex kinetic curves of nickel leaching from waste were obtained. It was found that when the temperature changes from 55 to 85 °С, the time until leaching stops decreases from 220 to 140 min, and nickel recovery from the solution increases from 45 to 99 %. The data of the obtained kinetic curves were linearized according to the «contracting sphere» equation, Gistling–Braunstein and Kazeev–Erofeev equations (the latter is most suitable for description). Taking into account the assessment of anamorphosis correlation coefficients, it was found that nickel leaching from grinding waste is limited by the chemical reaction, and the process proceeds in the kinetic region of the reaction. The apparent activation energy calculated using the Arrhenius equation and rate constants obtained by processing linearized kinetic curves according to the «contracting sphere» model, was 47.5±0.5 kJ/mol. This value confirms the course of the process in the kinetic region where the process can be intensified by increasing its temperature.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.