[發(fā)明專利]一種回收鎳基高溫合金的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911336388.1
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN110964925B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李彬;段云彪;胡勁;王玉天
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C22B23/00
• 分類號: C22B23/00;C22C19/05;C22B7/00;C22B34/24;C22B34/36;C22B3/38;C25C1/22;C22B1/00
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本發(fā)明公開一種回收鎳基高溫合金的方法，在鎳基高溫合金中加入金屬鎵，金屬鎵在較低溫度下與鎳基高溫合金進(jìn)行熱處理制備前驅(qū)體，有效破碎鎳基高溫合金，提高鎳基高溫合金的浸出效率，為后續(xù)分離回收各個元素提供有利條件，實(shí)現(xiàn)鎳基高溫合金的高效回收；相比于熔融噴粉等碎化方法，本發(fā)明熱處理溫度低，能有效破碎耐高溫耐腐蝕的鎳基高溫合金，可以有效降低能耗；本發(fā)明可以回收金屬鎵以循環(huán)使用，具有環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種回收鎳基高溫合金的方法。

背景技術(shù)

鎳基高溫合金是以鎳為基體的一類高溫結(jié)構(gòu)材料，可以在600℃以上高溫環(huán)境服役，并能承受苛刻的機(jī)械應(yīng)力。鎳基高溫合金具有高的室溫和高溫強(qiáng)度、良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能、優(yōu)異的蠕變與疲勞抗力、良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性，廣泛應(yīng)用于渦輪發(fā)動機(jī)等先進(jìn)動力推進(jìn)系統(tǒng)熱端部件。目前，在先進(jìn)的發(fā)動機(jī)上，鎳合金已占總重量的一半，而現(xiàn)代飛機(jī)渦輪葉片幾乎全部采用鎳基高溫合金制造。

目前處理鎳基合金廢料的方法可以分為：火法冶煉、濕法冶煉?；鸱ㄒ睙捴饕抢酶髟嘏c氧的親和力的大小不同，對多元素的溶體進(jìn)行氧化造渣使相關(guān)元素分離?；鸱ㄒ睙挼膬?yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，流程短；其缺點(diǎn)在于能耗高，而且資源化程度低，不能實(shí)現(xiàn)錸、鉬等金屬資源的回收，產(chǎn)品附加值不高。濕法處理的一般流程為浸出、化學(xué)預(yù)除雜、萃取除雜、鎳鈷萃取分離等工藝過程。浸出的方式主要有電化學(xué)溶出、酸法浸出。濕法處理的優(yōu)點(diǎn)是可以有地效分離回收多種金屬元素，產(chǎn)品的純度高，資源化程度高，能回收合金廢料中的稀散金屬，能耗較低；缺點(diǎn)是流程長，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。

由于鎳基高溫合金的熔點(diǎn)很高，采用傳統(tǒng)火法冶煉處理的條件要求比較苛刻，需用高溫熔煉設(shè)備，能耗高，且鎳基高溫合金的硬度較高，難以破碎，常溫常壓下直接用酸法浸出的效率低，而電化學(xué)溶出的效率稍高但也比較耗時。因此，研究新的處理工藝提高鎳基高溫合金的浸出效率，縮短回收時間，對提高鎳基高溫合金的回收效率具有相當(dāng)高的價值。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種回收鎳基高溫合金的方法，具體包括以下步驟：

（1）將鎳基高溫合金塊用丙酮超聲清洗10~15min后用去離子水沖洗3~5次，60~80℃烘干；

（2）按鎳基高溫合金與鎵的質(zhì)量比例為 1:15~30 混合配料，在保護(hù)氣氛中，溫度為800℃~1000℃下保溫6~10h，形成前驅(qū)體；

（3）將步驟（2）得到的前驅(qū)體按液固體積質(zhì)量比L:Kg為6~10:1與NaOH溶液混合，60~80℃浸泡6~8h后固液分離，用去離子水洗滌5次后，60℃下烘干殘?jiān)?，浸出液為鎵富集液，回收鎵后返回步驟（2）循環(huán)使用；

（4）將步驟（3）得到的殘?jiān)匆汗腆w積質(zhì)量比L:Kg為10~60:1用酸溶液在60~80℃溶解2~6h后固液分離，殘?jiān)贸Ｒ?guī)方法回收鉭鎢鈮；

（5）將步驟（4）得到的濾液用濃度為1~2mol/L的碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH值為5.0~5.3，固液分離，濾液用常規(guī)方法分離回收鎳鈷，去離子水洗滌沉淀3次，60℃烘干得到富鎵沉淀，按液固體積質(zhì)量比L:Kg為20~25:1的比例，將富鎵沉淀與濃度為0.01~0.05mol/L的NaOH溶液混合后，調(diào)控溶液pH=11.5~12.0，充分浸沒攪拌1小時，過濾后洗滌沉淀3次，沉淀為鉻、鐵的氫氧化物根據(jù)需要分別進(jìn)行回收，濾液為鎵富集液，回收鎵后返回步驟（2）循環(huán)使用。

步驟（1）鎳基高溫合金中各組分的質(zhì)量百分比含量為：鎳：54.2%~66.3%，鈷：8.5%~9.05%，鉻：3.8%~4.8%，鋁：5.2%~6.2%，鎢：7.0%~9.0%，鉭：6.0%~8.5%，鈮：0%~1.2%，鉬：1.5%~2.5%，鉿：0.05%~1.5%，錸：1.6%~2.4%，鐵：0%~0.3%，錳：0%~0.15%，鋯：0%~0.1%，鈦：0%~0.1%，銅：0%~0.1%，鎂：0%~0.003%，其余為不可避免雜質(zhì)。