انحلال آندی سوپرآلیاژ پایه نیکل مستعمل U-500 در محیط سولفاتی برای بازیابی نیکل، کبالت و کروم

مهندسی متالورژی و مواد

دوره 33، شماره 3 - شماره پیاپی 27، آبان 1401، صفحه 67-82   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2022.77146.1056

نویسندگان

سیدرضا باقرزاده قاضی؛ مهدی اجاقی ایلخچی^* ؛ احد صمدی

دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران.

چکیده

سوپرآلیاژ U-500 یک سوپرآلیاژ پایه نیکل است که علاوه بر نیکل مقادیر قابل‌توجهی کبالت و کروم دارد. با توجه به ارزش اقتصادی و استراتژیک این فلزات، بازیابی آن‌ها از سوپرآلیاژهای مستعمل از اهمیت به سزایی برخوردار است. روش هیدرومتالورژی یک روش اقتصادی و مؤثر برای بازیابی فلزات با ارزش (نظیر نیکل، کبالت و کروم) از قراضه‌های سوپرآلیاژها محسوب می‌شود. بر این اساس، رفتار انحلال عناصر نیکل، کبالت و کروم موجود در قراضه سوپرآلیاژ U-500 به روش الکترولیچینگ، و تأثیر پارامترهای مختلف عملیات شامل غلظت اسید سولفوریک، ولتاژ، دما، هم زدن و فاصله الکترودها) بر انحلال عناصر مذکور بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که با افزایش غلظت اسید سولفوریک در الکترولیت، ولتاژ اعمالی و دما، انحلال بهتری صورت می‌گیرد. همچنین کم شدن فاصله آند و کاتد سبب بهبود واکنش حل شدن می‌گردد ولی هم زدن الکترولیت تأثیر قابل‌توجهی در افزایش انحلال آندی سوپرآلیاژ ندارد. با مقایسه نتایج، شرایط بهینه الکترولیچینگ سوپرآلیاژ U-500 در الکترولیت اسید سولفوریک، غلظت اسید 125 گرم بر لیتر، ولتاژ اعمالی 4 ولت، سرعت همزدن 300 دور بر دقیقه و فاصله آند تا کاتد 3 سانتیمتر بدون کنترل دما تعیین شد. به طوریکه در این شرایط حدود 75% نیکل، 84% کبالت و 67% کروم موجود در سوپرآلیاژ در مدت 25 دقیقه به طور آندی حل شدند.

کلیدواژه‌ها

بازیافت؛ سوپرآلیاژ U-500؛ هیدرومتالورژی؛ انحلال آندی؛ نیکل؛ کبالت؛ کروم

مراجع

1. Asgari, S., "A comprehensive study on the superalloys production in the country", Iranian Mines & Mining Industries Development & Renovation Organization (IMIDRO), Research Report No. 7004, Tehran, Iran, (2015). In Persian
2. Hall, J. D., "Method of preparation of metal salts", U.S. Patent No. 2716588, (1955).
3. Brooks, P. T., Potter, G. M. and Martin, D. A., "Processing of superalloy scrap", JOM, 22, No. 11, pp. 25-29, (1970).
4. Redden, L. D., Groves, R. D. and Seidel, C. C., "Hydrometallurgical recovery of critical metals from hard face alloy grinding wastes: A laboratory study", US Bureau of Mines, Report of Investigations 9210, Salt Lake City, Utah, (1988).
5. Shen, Y. F., Xue, W. Y. and Niu, W. Y., "Recovery of Co (II) and Ni (II) from hydrochloric acid solution of alloy scrap", Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 18, No. 5, pp. 1262-1268, (2008).
6. Naghashian, S. and Halali, M., "Investigation on effecting parameters on the electrochemical dissolution of Inconel 617 superallloy for Ni recovery", Proceedings of the 8^th Students Congress of Materials Engineering & Metallurgy of Iran, Amir Kabir University of Technology, Tehran, Iran, (2008). )In Persian(
7. Naghashian, S. and Halali, M., "Nickel recovery from Inconel alloy 617 scrap via anodic dissolution", Proceedings of the 2nd joint conference of Iranian Metallurgical Engineers Society and Iranian Foundrymen’s Society, Karaj, Iran, (2008). )In Persian(
8. Ghandchi, A., "Study on the effect of various factors on the recovery of cobalt from FSX-414 superalloys with reverse pulse method", M.Sc. Thesis, Amir Kabir University of Technology, Tehran, Iran, (2007). )In Persian(
9. Palant‚ A. A., Levchuk‚ O. M., Bryukvin‚ V. A., Levin‚ A. M. and Paretskii, V. M., "Complex electrochemical processing of the metallic wastes from a rhenium - containing nickel superalloy in sulfuric acid electrolytes", Russian Metallurgy, 2011, No. 4, pp. 589-593, (2011).
10. Palant‚ A. A., Levin‚ A. M., Levchuk‚ O. M. and Bryukvin‚ V. A., "Electrochemical processing of the metallic wastes of Zh-32 nickel superalloys", Russian Metallurgy‚ 2013, No. 7, pp. 497-500, (2013).
11. Jackson, E., "Hydrometallurgical Extraction and Reclamation", Ellis Horwood Limited, Chichester, (1986).
12. Sharan, R. and Narain, S., "An Introduction to Electrometallurgy", Standard Publishers Distributors, NewDelhi, (1991).
13. Sims, C. T., Stoloff, N. S. and Hagel, W. C., "Superalloy II", John Wiley & Sons, USA, pp. 97-134, (1987).