廢鐵基鎳鉻高溫合金的綜合應(yīng)用研究.pdf

1、有色金屬的回收利用在擴大有色金屬資源、降低生產(chǎn)消耗與成本、減少環(huán)境污染及增加社會效益等方面具有顯著作用。因此，綜合回收有色金屬的二次資源更有實際意義。
　　 本文主要研究了對廢鐵基鎳鉻高溫合金的綜合利用。首先采用膜電解法溶解鐵基鎳鉻高溫合金，制備陽極浸出液，詳細研究了該工藝，著重探討了電流密度、陽極酸度、極距及槽電壓等工藝條件對電解過程效率和能耗的影響。其次研究了陽極浸出液中Fe2+、Cr3+的分離去除及利用，對采用針鐵礦法除鐵

2、及化學(xué)沉淀法除鉻的各工藝條件進行了深入分析，著重研究了包括pH、溫度、離子濃度，反應(yīng)時間等條件對分離工藝的影響。
　　 采用膜電解法對含鎳、鉻的鐵基高溫合金在鹽酸體系中進行溶解。通過優(yōu)化條件，確定了膜電解過程的操作條件。研究表明，在電壓為1.5V、平均電流密度為500A/m2、Ni2+離子濃度為1mol/L、陽極液酸度為1mol/L、極距為20mm、溫度為35℃條件下電解，電流效率可達90％以上，能耗為1200KWh/t左右。膜

3、電解過程中電壓升高，電能消耗也相應(yīng)增加；電壓太低，效率太低。溫度升高，電流密度升高，電解能耗降低。但溫度應(yīng)控制在膜能承受的范圍內(nèi)。在此條件下電解，能耗可以維持在較低的水平。采用膜電解法酸的利用率高，無廢酸排出。陽極液中的酸度可以控制在很低的水平，有利于后續(xù)凈化工序的處理。采用膜電解溶解鐵基鎳鉻高溫合金，工藝可行，操作簡便。
　　 用針鐵礦法對陽極液中的Fe2+進行分離去除，通過優(yōu)化條件，確定了針鐵礦法除鐵過程的操作條件。研究表明

4、：針鐵礦法除鐵的關(guān)鍵因素之一是控制溶液的pH值，本實驗采用分段調(diào)pH的方法。開始調(diào)pH=1.7，反應(yīng)后期再調(diào)pH=2.5。因為較低的pH有利于生成結(jié)晶狀β-FeOOH；同時，三價鐵離子完全沉淀時的pH值和鉻離子開始沉淀時的pH值相差很小，如果pH值高，雖然鐵離子可以除凈，但會有部分氫氧化鉻沉淀析出，影響鉻的回收；而pH值太低，除鐵將達不到要求。在高溫下膠體Fe(OH)3趨向于不穩(wěn)定，容易形成針鐵礦；針鐵礦結(jié)晶是化學(xué)結(jié)晶過程，升高溫度會加

5、快反應(yīng)速率；溫度高晶體較大，過濾性能較好。因此反應(yīng)溫度確定為95℃左右。要得到結(jié)晶、過濾性很好的針鐵礦沉淀，需較長反應(yīng)時間；同時，采用攪拌使空氣氧化二價鐵離子，空氣氧化能力弱，需要較長時間來氧化二價鐵離子。為得到高的除鐵率，確定反應(yīng)時間為120min以上。在Fe2+濃度比較大時反應(yīng)速度比較快，隨著溶液中Fe2+濃度減少反應(yīng)速度變得越來越慢。起始濃度過高，會加長除鐵反應(yīng)的周期。針鐵礦沉淀經(jīng)過在650℃焙燒兩個小時，得到了結(jié)晶度良好的Fe2

6、O3晶體。
　　 除鐵后陽極液中Cr3+的分離去除采用化學(xué)沉淀法。除鐵后陽極液中含有的鉻是以Cr3+的形式存在，Cr3+易水解形成Cr(OH)3沉淀。Cr(OH)3溶解度很小，298K時，其平衡常數(shù)K=6.3×10-31。采用調(diào)高pH的辦法，使其水解沉淀，達到Cr3+分離的目的。鉻離子沉淀回收的最佳條件為反應(yīng)溫度為90℃，溶液中鉻離子濃度為4～6g/L，溶液pH值6.0。在此條件下，鉻的回收率高達92%，過濾性好，濾液中鉻濃度可