Электрохимическое получение микродисперсного порошка оксидов вольфрама из техногенных отходов металлического вольфрама под действием переменного тока в растворах карбоната аммония

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведен сравнительный анализ процессов электрохимического окисления металлического вольфрама в растворах карбоната аммония под действием постоянного тока и синусоидального переменного тока промышленной частоты (50 Гц) в диапазоне изменений в электролите плотности тока 0,3–2,0 А/см2, температуры 20–50 °С и концентрации карбоната аммония 0,5–1,0 М. Выявлено, что максимальная скорость окисления металлического вольфрама, отвечающая его полному переходу в раствор, под действием переменного тока составляет ~960 мг/(см2·ч), однако она в два раза уступает таковой при использовании постоянного тока. Установлено, что применение переменного тока позволяет осуществить электрохимическое окисление вольфрама с образованием микродисперсного порошка на основе оксида вольфрама (IV). Предложена и опробована принципиальная технологическая схема процесса электрохимической переработки отходов металлического вольфрама под действием переменного тока, позволяющая получать порошок оксидов вольфрама со степенью извлечения вольфрама ~42%, а также паравольфрамат аммония.

Об авторах

О. Г. Кузнецова

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: olyaKolya@mail.ru
Россия, Москва

А. М. Левин

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: olyaKolya@mail.ru
Россия, Москва

А. С. Анохин

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: olyaKolya@mail.ru
Россия, Москва

О. М. Левчук

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: olyaKolya@mail.ru
Россия, Москва

А. О. Больших

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: olyaKolya@mail.ru
Россия, Москва

В. Г. Леонтьев

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: olyaKolya@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Guar, R.P. Critical review of chemical metallurgy of tungsten / R.P. Guar // Miner., Met., Mater. Soc. 2023. January. P.285–295.
  2. Zeiler, B. Recycling of tungsten: current share, economic limitations, technologies and future potential / B. Zeiler, A. Bartl, W. Schubert // Int. J. Refractory Metals and Hard Materials. 2021. V.98. Art.105546.
  3. Shen, L. Tungsten extractive metallurgy: a review of processes and their challenges for sustainability / L. Shen, X. Li, D. Linberg, P. Taskinen // Minerals Eng. 2019. V.142. Art.105934.
  4. Кузнецова, О.Г. Получение паравольфрамата аммония в процессе электрохимической переработки сплавов вольфрам-рений в растворах карбоната аммония / О.Г. Кузнецова, А.М. Левин, В.Г. Леонтьев, М.А. Севостьянов, А.О. Больших, О.М. Левчук // Металлы. 2024. №. 2. С.3–8. –(O.G. Kuznetsova, A.M. Levin, V.G. Leontiev, M.A. Sevostyanov, A.O. Bol`shikh, O.M. Levchuk.”Poluchenie paravolframata ammoniya v protsesse elektrokhimitcheskoy pererabotki splavov volfram-reniy v rastvorakh karbonata ammoniya”//Metally.2024. №. 2. P.3–8.)
  5. Кузнецова, О.Г. Электрохимическая переработка отходов тяжелых вольфрамовых сплавов в растворах карбоната аммония / О.Г. Кузнецова, А.М. Левин, С.В. Конушкин, О.И. Цыбин, А.О. Больших // Металлы. 2023. №1. C. 9–15. – (O.G. Kuznetsova, A.M. Levin, S.V. Konushkin, O.I. Tsybin & A.O. Bol’shikh, «Electrochemical processing of the wastes of heavy tungsten alloys in ammonium carbonate solutions». Russian Metallurgy (Metally). 2023. Is.1. P.7–12.)
  6. Палант, А.А. Электрохимическая переработка металлических отходов вольфрама / А.А. Палант, В.А. Павловский, Р.А. Априамов // Цв. металлы. 1995. №10. C.47–49. – (A.A. Palant, V.A. Pavlovskiy, R.A. Apriamov, ”Elektrokhimitcheskaia pererabotka metallicheskikh otkhodov vol`frama”, Tsvetnye metally.1995. №10. P.47–49.)
  7. Агеева, Е.В. Структура и свойства порошков, полученных электродиспергированием чистых вольфрамовых металлоотходов в дистиллированной воде / Е.В. Агеева, Д.А. Улитин, М.С.Королев, А.Е. Агеева // Изв. Юго-Западного гос. ун-та. Сер.: Техника и технологии. 2024. Т.14. №2. С.20–24. – (E.V. Ageeva, D.A.Ulitin, M.S.Korolev, A.E. Ageeva, «Struktura i svoystva poroshkov, poluchennykh elektrodispergirovaniyem chistykh vol’framovykh metallootkhodov v distillirovannoy vode», Izv. Jugo-Zapadnogo gos. un-ta. Ser.: Tehnika i tehnologii. 2024. T.14. №2. P.20–24.)
  8. Колобов, Г.А. Технологии вторичных тугоплавких редких металлов / Г.А. Колобов, В.С. Панов, Н.Н. Ракова // Изв. вузов. Цв. металлургия. 2014. №1. C.41–48. (G.A. Kolobov, V.S. Panov, N.N. Rakova, «Tehnologii vtorichnyh tugoplavkih redkih metallov», Izv. vuzov. Tcv. metallurgija. 2014. №1. P.41–48.)
  9. Рузиев, У.Н. Анодная переработка металлических отходов вольфрама в аммиачном электролите с добавкой нитрата аммония / У.Н. Рузиев, С.Н. Расулова, В.П. Гуро, Х.Т. Шарипов, М.А. Ибрагимова, У.Р. Эрназаров // Universum: химия и биология : эл. науч. ж. 2022. №7(97).– (U.N. Ruziev, S.N. Rasulova, V.P. Guro, H.T. Sharipov, M.A. Ibragimova, U.R. Jernazarov, «Anodnaja pererabotka metallicheskih othodov vol’frama v ammiachnom jelektrolite s dobavkoj nitrata ammonija», Universum: himija i biologija : jel. nauch. zh. 2022. №7(97).)
  10. Букин, В.И. Переработка производственных отходов и вторичных сырьевых ресурсов, содержащих редкие, благородные и цветные металлы / В.И. Букин, М.С. Игумнов, В.В. Сафонов, Вл. В. Сафонов. – М.: Изд. Дом «Деловая столица», 2002. 224 с. – (V.I. Bukin, M.S. Igumnov, V.V. Safonov, Vl. V. Safonov, «Pererabotka proizvodstvennyh othodov i vtorichnyh syr’evyh resursov, soderzhashhih redkie, blagorodnye i cvetnye metally».– Moscow: Izd. Dom «Delovaja stolica», 2002. 224p.)
  11. Палант, А.А. Оптимизация электрохимической переработки вольфрама при наложении переменного тока / А.А. Палант, В.А. Брюквин, О.М. Грачева // Цветные металлы. 2006. №11. С.50–52. – (A.A. Palant, V.A. Brjukvin, O.M. Gracheva «Optimizacija jelektrohimicheskoj pererabotki vol’frama pri nalozhenii peremennogo toka»// Tcvetnye metally. 2006. №11. P.50–52.)
  12. Атанесянц, А.Г. Анодное поведение металлов / А.Г. Атанесянц. – М.: Металлургия, 1989. 151с. – (A.G. Atanesjanc, «Anodnoe povedenie metallov», – Moscow: Metallurgija, 1989. 151p.)
  13. Васько, А.Т. Электрохимия молибдена и вольфрама / А.Т. Васько. – Киев. : Наукова думка, 1977. 171с.– (A.T. Vas’ko, «Jelektrohimija molibdena i vol’frama»,– Kiev: Naukova dumka, 1977. 171p.)
  14. Поздеева, А.А. Электрохимическое поведение вольфрама в кислых и щелочных средах. Природа и состав анодных окисных пленок / А.А. Поздеева, Е.И. Антоновская, А.М. Сухотин // Тр. ин-та прикладной химии. 1970. Вып. 66. С.252–256. – (A.A. Pozdeeva, E.I. Antonovskaja, A.M. Suhotin, «Jelektrohimicheskoe povedenie vol’frama v kislyh i shch–elochnyh sredah. Priroda i sostav anodnyh okisnyh plenok»// Tr. Instituta Prikladnoj Khimii. 1970. Vyp. 66. P.252–256.)
  15. Левчук, О.М. Электрохимическая переработка отходов редких тугоплавких металлов под действием переменного тока / О.М. Левчук, А.А. Палант, В.А. Брюквин, А.М. Левин, О.И. Цыбин // Цветные металлы. 2011. №5. С.29–35. – (O.M. Levchuk, A.A. Palant, V.A. Brjukvin, A.M. Levin, O.I. Cybin, «Elektrokhimicheskaja pererabotka othodov redkih tugoplavkih metallov pod dejstviem peremennogo toka»//Tcvetnye metally. 2011. №5. P.29–35.)
  16. Шульгин, Л.П. Электрохимические процессы на переменном токе / Л.П. Шульгин. – Л.: Наука, 1974. 70 c. – (L.P. Shul’gin, «Elektrohimicheskie processy na peremennom toke».– Leningrad: Nauka, 1974. 70 p.)
  17. Баешов, А.Б. Растворение вольфрама в щелочной среде при поляризации нестацонарными токами / А.Б. Баешов, У.А. Абдувалиева, М.Ж. Журинов // Изв. НАН Респ. Казахстан. Сер. Хим. 2007. №4. С.3–6. – (A.B. Baeshov, U.A. Abduvalieva, M.Zh. Zhurinov, «Rastvorenie vol’frama v shhelochnoj srede pri poljarizacii nestaconarnymi tokami», Izvestiya NAN Resp. Kazahstan. Ser. Himiya. 2007. №4. P.3–6.)
  18. Белов, С.Ф. Анодное растворение вольфрама в гидроксиде натрия в присутствии ионов NH4+, SO42-, CO32- / С.Ф. Белов, М.С. Игумнов, А.М. Левин // Изв. вузов. Цв. металлургия. 1991. №1. С.124–127. – (S.F. Belov, M.S. Igumnov, A.M. Levin, «Anodnoe rastvorenie vol’frama v gidrokside natrija v prisutstvii ionov NH4+, SO42-, CO32-»// Izvestiya vuzov. Tcvetnaye metallurgija. 1991. №1. P.124–127.)
  19. Гуриев, Р.А. Электрохимическое растворение вольфрама под действием переменного тока / Р.А. Гуриев, М.Н. Алкацев // Изв. вузов. Цв. металлургия. 1980. №1. С.61–64. – (R.A. Guriev, M.N. Alkacev, «Jelektrohimicheskoe rastvorenie vol’frama pod dejstviem peremennogo toka»// Izvestiya vuzov. Tcvetnaye metallurgija. 1980. №1. P.61–64.)
  20. Абраменко, Ю.А. Электрохимический синтез наноструктурных порошков оксидов вольфрама и молибдена при электролизе переменным ассиметричным синусоидальным током в растворе калиевой щелочи / Ю.А. Абраменко, В.В. Демьян, И.Ю. Жукова, Е.Н. Панина // Докл. нац. науч.-практ. конф «Актуал. пробл. науки и техники». – Ростов-на-Дону: DSTU, 2017. С.178, 179. – (Ju.A. Abramenko, V.V. Dem’jan, I.Ju. Zhukova, E.N. Panina, «Jelektrohimicheskij sintez nanostrukturnyh poroshkov oksidov vol’frama i molibdena pri jelektrolize peremennym assimetrichnym sinusoidal’nym tokom v rastvore kalievoj shhelochi»// Dokl. nac. nauch.-prakt. konf «Aktual. probl. nauki i tehniki». – Rostov-na-Donu: DSTU, 2017. P.178, 179.)
  21. Гуриев, Р.А. Влияние частоты переменного тока на электрохимическое растворение тугоплавких металлов / Р.А. Гуриев, А.Д. Погорелый // Изв. вузов. Цв. металлургия. 1982. №3. С.45–48. – (R.A. Guriev, A.D. Pogorelyj, «Vlijanie chastoty peremennogo toka na jelektrohimicheskoe rastvorenie tugoplavkih metallov»// Izvestiya vuzov. Tcvetnaye metallurgija. 1982. №3. P.45–48.)
  22. Ануфриева, Г.И. Электрохимическое растворение металлических отходов вольфрама и молибдена в аммиачных электролитах: автореф. дис. … канд. техн. наук / Ануфриева Галина Ивановна. – М., 1994. 19 с. – (G.I. Anufrieva, «Jelektrohimicheskoe rastvorenie metallicheskih othodov vol’frama i molibdena v ammiachnyh jelektrolitah»: avtoref. dis. … kand. tehn. nauk / Anufrieva Galina Ivanovna. – Moscow, 1994. 19 p.)
  23. Пат. SU 1794108. МПК : С25С 1/22, С22В 34/36. Способ переработки отходов металлического вольфрама / Павловский В.А., Палант А.А., Резниченко В.А., Ануфриева Г.И., Априамов Р.А., Ткаченко Н.Я., Письменный В.И., Закарчевный Д.И., Крохин А.С., Приходько А.К. Заявка №4936980; заявл. 16.05.1991; опубл. 07.02.1993. Бюл. №5. – (Pat. SU 1794108. Int. Cl.: С25С 1/22, С22В 34/36. Sposob pererabotki othodov metallicheskogo vol’frama / Pavlovskij V.A., Palant A.A., Reznichenko V.A., Anufrieva G.I., Apriamov R.A., Tkachenko N.Ja., Pis’mennyj V.I., Zakarchevnyj D.I., Krohin A.S., Prihod’ko A.K. Zajavka №4936980; zajavl. 16.05.1991 ; opubl. 07.02.1993. Bjul. №5.)
  24. Pat. Hungarian 190811. Int. Cl. C25F 3/08. Eljaras kemeny fem hulladekok anodos oxidalasa es reszleges oldatba vitekere / K. Vadasti, L.Bartha, I. Szilassy, G. Miketa. 1982.
  25. Pat. US 5021133. Int. Cl. C25B 1/100. US Cl. 204/86; 204/91; 423/53; 423/606. Electrolytic method for producing ammonium paratungstate from cemented tungsten carbide / C.D. Vanderpool, T.K. Kim. GTE Prod. Corp. (US). – №504408. 04.04.1990. 04.06.1991.
  26. Кузнецова, О.Г. Получение паравольфрамата аммония в процессе электрохимической переработки отходов W и сплавов W-Re / О.Г. Кузнецова, А.М. Левин // Матер. XIV Междунар. н.-техн. конф. «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии» (3–7 июля 2023 г.). – Иваново : Ин-т химии и растворов им. Г.А. Крестова РАН. 2023. С.106. – (O.G. Kuznecova, A.M. Levin, «Poluchenie paravol’framata ammonija v processe jelektrohimicheskoj pererabotki othodov W i splavov W-Re»// Mater. XIV Mezhdunar. n.-tehn. konf. «Sovremennye metody v teoreticheskoj i jeksperimental’noj jelektrohimii» (3–7 ijulja 2023). – Ivanovo: Institut Khimii i Rastvorov im. G.A. Krestova RAN. 2023. P.106.)
  27. Кузнецова, О.Г. Электрохимическое получение микродисперсного оксида вольфрама (IV) под действием переменного тока / О.Г. Кузнецова, А.М. Левин, М.А. Севостьянов, О.М. Левчук, А.О. Больших, В.Г. Леонтьев // 3-я Межд. науч.-практ. конф. «Редкие металлы и материалы на их основе: технологии, свойства и применение» (РЕДМЕТ–2024) : Сб. тезисов. (Москва, 3–5 апреля 2024 г.). – М. : АО «Гиредмет» им. Н.П. Сажина, 2024. С.143, 144. – (O.G. Kuznecova, A.M. Levin, M.A. Sevost’janov, O.M. Levchuk, A.O. Bol’shih, V.G. Leont’ev, «Jelektrohimicheskoe poluchenie mikrodispersnogo oksida vol’frama (IV) pod dejstviem peremennogo toka»// 3-th Mezhd. nauch.-prakt. konf. «Redkie metally i materialy na ih osnove: tehnologii, svojstva i primenenie» (REDMET–2024): Sb. tezisov (Moskva, 3–5 Aprel 2024). – Moskow: AO «Giredmet» im. N.P. Sazhina, 2024. P.143, 144.)
  28. Климник, А.Б. Электрохимический синтез нанодисперсных порошков оксидов металлов / А.Б. Килимник, Е.Ю. Острожкова. – Тамбов: ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. 144 с. – (A.B. Kilimnik, E.Ju. Ostrozhkova, «Jelektrohimicheskij sintez nanodispersnyh poroshkov oksidov metallov».– Tambov: FGBOU VPO «TGTU», 2012. 144 p.)
  29. Демьян, В.В. Поведение кадмия при электролизе переменным асимметричным синусоидальным током в растворе калиевой щелочи. Анализ вольтамперных кривых / В.В. Демьян, Л.П. Фесенко, Е.Ш. Каган, И.Ю. Жуков // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2018. №1. С.105–111. – (V.V. Dem’jan, L.P. Fesenko, E.Sh. Kagan, I.Ju. Zhukov, «Povedenie kadmija pri jelektrolize peremennym asimmetrichnym sinusoidal’nym tokom v rastvore kalievoj shhelochi. Analiz vol’tampernyh krivyh»// Izvestiya vuzov. Severo-Kavkazskij region. Tehnicheskie nauki. 2018. №1. P.105–111.)
  30. Kuznetsova, O.G. Electrochemical processing of heavy tungsten alloy wastes for obtaining a microdispersed iron-nickel base powder by using alternating current / O.G. Kuznetsova, A.M. Levin, M.A. Sevastyanov, O.I. Tsybin, A.O. Bolshikh // IOP Conf Ser: J. Physics. 2021. V.1942. Art.012056.
  31. Авт. свид. 324877 СССР. МПК C25d 1/00, C22b 57/00. Способ переработки отходов металлического вольфрама / В.М. Амосов, В.К. Луцкий, О.М. Тельнова. 1970. – (Int. sert. 324877 SSSR. Int. Cl. C25d 1/00, C22b 57/00. Sposob pererabotki othodov metallicheskogo vol’frama / V.M. Amosov, V.K. Luckij, O.M. Tel’nova. 1970.)
  32. Пат. RU 2340707. МПК: C25С 1/06. Способ электрохимической переработки отходов вольфрама и рения / Палант А.А., Брюквин В.А., Левчук О.М., Палант С.Ф; заявитель и патентообладатель : ИМЕТ РАН. – №2007109905/02 ; заявл. 20.03.1991 ; опубл. 10.12.2008. Бюл. №34. – (Pat. RU 2340707. Int. Cl.: C25C 1/06. Method for electrochemical reprocessing of tungsten or rhenium metal junk / Palant A.A., Brjukvin V.A., Levchuk O.M., Palant S.F; zajavitel’ i patentoobladatel’ : IMET RAN. – №2007109905/02 ; zajavl. 20.03.1991 ; opubl. 10.12.2008. Bjul. №34.)
  33. Левин, А.М. Удельная электропроводность вольфрамсодержащих водных растворов карбоната аммония / А.М. Левин, О.Г. Кузнецова, М.А. Севостьянов // Матер. Межд. науч.-практ. конф. «Теор. и прак. модернизации науч. деят-ти в условиях цифровизации» (г. Воронеж, 07.05.2021 г.). Уфа : OMEGASCIENCE. 2021. С.25–28. – (A.M. Levin, O.G. Kuznecova, M.A. Sevost’janov, «Udel’naja jelektroprovodnost’ vol’framsoderzhashhih vodnyh rastvorov karbonata ammonija»// Mater. Mezhd. nauch.-prakt. konf. «Teor. i prak. modernizacii nauch. dejat-ti v uslovijah cifrovizacii» (Voronezh, 07.05.2021). – Ufa : OMEGASCIENCE. 2021. P.25–28.)
  34. Лапушкин В.М. Система удобрения в лесном хозяйстве: учеб. пособие / В.М. Лапушкин. – М. : Проспект, 2021. 144 с. – (V.M. Lapushkin., «Sistema udobrenija v lesnom hozjajstve : uchebnoe posobie», M. : Prospekt, 2021. 144 p.)
  35. Tungsten Dioxide (http://www.tungsten-oxide.com/brown-tungsten-oxide-1.html) 11.09.2024.
  36. Зеликман, А.Н. Металлургия редких металлов / А.Н. Зеликман, Г.А. Меерсон. – М. : Металлургия, 1973. 608 p. – (A.N. Zelikman, G.A. Meerson, «Metallurgija redkih metallov». – Moscow: Metallurgija, 1973. 608 p.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025