Срібна Анна Василівна. Одержання амонію паравольфрамату із вторинної вольфрамвмісної сировини (псевдосплави типу WC-Ni(Co))

Краткое описание

Срібна Анна Василівна. Одержання амонію паравольфрамату із вторинної вольфрамвмісної сировини (псевдосплави типу WC-Ni(Co)) : Дис... канд. наук: 05.17.01 - 2009.

Срібна А.В. Одержання амонію паравольфрамату із вторинної вольфрам-вмісної сировини (псевдосплави типу WC-Ni(Co)). Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.01 технологія неорганічних речовин. Національний університет Львівська політехніка”, Львів, 2009.
У дисертації наведено результати досліджень, спрямованих на розроблення теоретичних основ і технології амонію паравольфрамату технологічно зручного напівпродукту для виробництва високоякісного порошку вольфраму, із вторинної вольфрамвмісної сировини карбідного типу (псевдосплави WC-Ni(Co)) і, зокрема, серцевин застарілих бронебійних снарядів. Досліджено процеси анодного окислювального розчинення зазначеної сировини у розчинах сульфатної кислоти, доокиснення нестехіометричних вольфраму оксидів (WOx, де 2,5 х 2,72) до вольфраму (VI) оксиду, конверсії останнього в амонію вольфрамат та кристалізації амонію паравольфрамату із аміачних розчинів амонію вольфрамату. Дослідження здійснені на лабораторних установках укрупненого типу. На основі одержаних даних розроблено новий технологічний процес виробництва амонію паравольфрамату із вторинної вольфрамвмісної сировини карбідного типу та встановлений оптимальний технологічний режим процесу.
Виконаний узагальнений техніко-економічний аналіз свідчить про економіч-ність запропонованої технології.

У результаті виконання дисертаційної роботи вирішено важливе науково-технічне завдання, що заключається у розробленні технологічного процесу одержання амонію паравольфрамату технологічно зручного напівпродукту для виробництва високоякісного вольфраму або його порошку, із вторинної вольфрам-вмісної сировини карбідного типу (псевдосплави WC-Ni(Co)) анодним розчиненням у сульфатнокислотних розчинах.
1. Україна, не володіючи практично природними ресурсами вольфраму, має значні обсяги вторинної вольфрамвмісної сировини, серед якої значний інтерес представляють псевдосплави карбідного типу, перероблення яких дало би змогу одержувати цінні метали (W, Ni, Co) або їх сполуки.
2. Серед наявних методів перероблення зазначеного типу сировини значні потенціальні можливості має електроліз з активним анодом у сульфатнокислотних розчинах. За певного режиму електролізу можна здійснювати селективне окиснення вольфраму карбіду до вольфраму оксидів, а із них в подальшому одержувати високоякісний вольфрам або його порошок.
3. Анодна конверсія вольфраму карбіду в оксиди відбувається за схемою: тонка щільна плівка на поверхні серцевин дефектна плівка товстий шар з дефектами і тріщинами. Утворений вольфраму оксид містить 7...10% мас. нестехіометричних форм (WOх, де 2,5 x 2,9), які практично нерозчинні в аміачних розчинах. Тому їх необхідно доокисняти до WO3перед конверсією в амонію вольфрамат.
4. Вольфраму оксиди, які утворюються на поверхні псевдосплаву, створюють опір перебігу анодного окиснювального розчинення. Ефективним методом звільнен-ня поверхні від оксидів і підвищення ефективності процесу є вібрація насипного аноду за таких параметрів: частота вібрації 50 Гц, переривистий режим вібрації із співвідношенням тривалості вібрації : паузи = 1 хв : 3 хв.
5. Залежність напруги анодного окиснювального розчинення псевдосплавів карбідного типу від температури має екстремальний характер з мінімумом за температури 318328 К.
6. Оптимальними умовами анодного окиснювального перероблення псевдо-сплавів карбідного типу у розчинах сульфатної кислоти є такі: концентрація електроліту (1-n)М Н2SO4+ nМ NiSO4(де М=1, n0,6); температура 323328 К; переривиста вібрація насипного аноду інтенсивністю 50 Гц, тривалістю вібрації: паузи = 1 хв : 3 хв; густина струму 2530 А/дм2, напруга 5,9...6,1 В. За таких умов питомі витрати електроенергії становлять 7,4 кВтгод/кг перероблених серцевин, або 8,5 кВтгод на кг вольфраму.
7. У системі WOx H2O NH3 O2(р)(де 2,5 х 3), за температури до 313 К швидкість окиснення WOхдо WO3киснем повітря прямо пропорційна концентрації гідратованих оксидів, процес відбувається у кінетичній області, константа швид-кості підкоряється рівнянню Арреніуса, в якому передекспонентний множник становить 34,62, енергія активації 31130 Дж/моль.
8. Амонію паравольфрамат високої якості можна одержати за ступеня випарення води із аміачного водного розчину амонію вольфрамату, не вище 90%. Залишковий маточний розчин доцільно повертати на стадію кристалізації амонію паравольфрамату, а промивні води скеровувати на приготування електроліту. Зазначене дасть змогу повністю виключити втрати вольфраму і нікелю.
9. Запропонований технологічний процес одержання амонію паравольфрамату із псевдосплавів карбідного типу є простим, завершеним в екологічному плані, характеризується м’яким технологічним режимом, практично не вимагає спеціального обладнання (окрім електролізера простої конструкції). Порівняно низькі питомі витрати електроенергії на анодне розчинення псевдосплавів, висока ціна на вольфрам і низькі ціни на аміак і сульфатну кислоту, можливість одержання додатково нікелю тощо дають підстави стверджувати про економічність запропоно-ваного процесу.