Рециклинг ниобия из техногенных отходов
Рассмотрены технологии рециклинга ниобийсодержащих отходов с использованием различных методов. Показаны преимущества гидрометаллургического метода переработки техногенного сырья. Рассчитаны термодинамические характеристики процесса выщелачивания. Определены параметры режимов перевода ниобия в раств...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
|---|---|
| Дата: | 2016 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут газу НАН України
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159155 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Рециклинг ниобия из техногенных отходов / Л.В. Ляшок, А.Ю. Бровин, Е.Н. Ташликович // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2016. — № 4. — С. 39-43. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859666085851168768 |
|---|---|
| author | Ляшок, Л.В. Бровин, А.Ю. Ташликович, Е.Н. |
| author_facet | Ляшок, Л.В. Бровин, А.Ю. Ташликович, Е.Н. |
| citation_txt | Рециклинг ниобия из техногенных отходов / Л.В. Ляшок, А.Ю. Бровин, Е.Н. Ташликович // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2016. — № 4. — С. 39-43. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description | Рассмотрены технологии рециклинга ниобийсодержащих отходов с использованием различных методов. Показаны преимущества гидрометаллургического метода переработки техногенного сырья. Рассчитаны термодинамические характеристики процесса выщелачивания. Определены параметры режимов перевода ниобия в раствор. Предложены варианты получения металлического ниобия в виде порошка различной степени дисперсности. Исследованы процессы рафинирования ниобия с использованием бескислородных ионных расплавов, которые позволяют выделять ниобий в виде порошка или компактных гальванических покрытий. Установлено влияние плотности тока, температуры и концентрации компонентов электролита на выход по току и характеристики покрытий.
Розглянуто технології рециклінгу ніобійвмісних відходів з використанням різних метод ів. Показано переваги гідрометалургійного методу переробки техногенної сировини. Розраховано термодинамічні характеристики процесу вилуговування. Визначено параметри режимів переведення ніобію в розчин. Запропоновано варіанти отримання металевого ніобію у вигляді порошку різного ступеня дисперсності. Досліджено процеси рафінування ніобію з використанням безкисневих іонних розплавів, які дозволяють вилучати ніобій у вигляді порошку або компактних гальванічних покриттів. Встановлено вплив густини струму, температури та концентрації компонентів електроліту на вихід за струмом та характеристики покриттів.
Recycling technologies of the wastes containing niobium with using various methods are considered. Advantages of the hydrometallurgical method of industrial wastes treatment are shown. Thermodynamic characteristics of the leaching process are calculated. The process parameters of niobium compound dissolution are determined. Some methods of production of metallic niobium powder of various dispersions are proposed. Niobium refining processes using oxygen-free ionic melts, which allow extraction of niobium powder or compact electrochemical niobium coatings, are investigated. The influence of current density, temperature and electrolyte components concentration on a current efficiency and characteristics of coatings are established.
|
| first_indexed | 2025-11-30T11:10:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
 íàñòîÿùåå âðåìÿ âî âñåì ìèðå íàáëþäà-
åòñÿ óâåëè÷åíèå ñïðîñà íà âûñîêî÷èñòûé íèî-
áèé. Âîñòðåáîâàííîñòü íèîáèÿ îáóñëîâëåíà åãî
óíèêàëüíûìè ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè:
âûñîêèìè òåìïåðàòóðàìè ïëàâëåíèÿ è êèïåíèÿ,
ïðî÷íîñòüþ, âûñî÷àéøåé ðàäèàöèîííîé è êîð-
ðîçèîííîé ñòîéêîñòüþ [1–3].
Ìèðîâîé è îòå÷åñòâåííûé îïûò ñâèäåòåëüñò-
âóåò î âûñîêîé ýôôåêòèâíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ
ìåòàëëè÷åñêèõ îòõîäîâ íèîáèÿ êàê ïîòåíöèàëü-
íûõ èñòî÷íèêîâ ñûðüÿ. Íåîáõîäèìîñòü ïåðåðà-
áîòêè îòõîäîâ íèîáèÿ, êîòîðûé îòíîñèòñÿ ê
ãðóïïå òóãîïëàâêèõ ðåäêèõ ìåòàëëîâ è ÿâëÿåòñÿ
âåñüìà äîðîãîñòîÿùèì, íå âûçûâàåò ñîìíåíèé,
îäíàêî âûáîð îïòèìàëüíîãî è ýêîíîìè÷åñêè öå-
ëåñîîáðàçíîãî ñïîñîáà çàâèñèò îò ìíîãèõ ôàê-
òîðîâ. Íå ñóùåñòâóåò åäèíîãî ìåòîäà, êîòîðûé
ïîçâîëèë áû ðåøèòü ïðîáëåìó â öåëîì, ïîýòî-
ìó ñî÷åòàíèå õèìè÷åñêèõ è ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ
ñïîñîáîâ ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ðàöèîíàëüíûì.
Äëÿ ðàôèíèðîâàíèÿ îòõîäîâ íèîáèÿ è åãî
ñïëàâîâ, êîòîðûå îáðàçóþòñÿ ó ïðîèçâîäèòåëåé
è ïîòðåáèòåëåé ïðîäóêöèè õèìè÷åñêîé, ýëåê-
òðîííîé è äðóãèõ îáëàñòåé ìàøèíîñòðîåíèÿ, à
òàêæå îòõîäîâ íèîáèåâûõ êîíäåíñàòîðîâ, ñî-
äåðæàùèõ 60–80 % íèîáèÿ, íàèáîëüøåå ðàñïðî-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 4 39
� Ëÿøîê Ë.Â., Áðîâèí À.Þ., Òàøëèêîâè÷ Å.Í., 2016
Î÷èñòêà è ïåðåðàáîòêà îòõîäîâ
ÓÄÊ 669.054:669.293
Ëÿøîê Ë.Â., êàíä. òåõí. íàóê, ïðîô., Áðîâèí À.Þ., êàíä. òåõí. íàóê,
Òàøëèêîâè÷ Å.Í.
Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò «Õàðüêîâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé
èíñòèòóò»
óë. Áàãàëèÿ, 21, 61002 Õàðüêîâ, Óêðàèíà, e-mail: Lyashok@kpi.kharkov.ua, postreader@ukr.net
Ðåöèêëèíã íèîáèÿ èç òåõíîãåííûõ îòõîäîâ
Ðàññìîòðåíû òåõíîëîãèè ðåöèêëèíãà íèîáèéñîäåðæàùèõ îòõîäîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì
ðàçëè÷íûõ ìåòîäîâ. Ïîêàçàíû ïðåèìóùåñòâà ãèäðîìåòàëëóðãè÷åñêîãî ìåòîäà ïåðåðà-
áîòêè òåõíîãåííîãî ñûðüÿ. Ðàññ÷èòàíû òåðìîäèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðîöåññà
âûùåëà÷èâàíèÿ. Îïðåäåëåíû ïàðàìåòðû ðåæèìîâ ïåðåâîäà íèîáèÿ â ðàñòâîð. Ïðåäëî-
æåíû âàðèàíòû ïîëó÷åíèÿ ìåòàëëè÷åñêîãî íèîáèÿ â âèäå ïîðîøêà ðàçëè÷íîé ñòåïåíè
äèñïåðñíîñòè. Èññëåäîâàíû ïðîöåññû ðàôèíèðîâàíèÿ íèîáèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì áåñ-
êèñëîðîäíûõ èîííûõ ðàñïëàâîâ, êîòîðûå ïîçâîëÿþò âûäåëÿòü íèîáèé â âèäå ïîðîøêà
èëè êîìïàêòíûõ ãàëüâàíè÷åñêèõ ïîêðûòèé. Óñòàíîâëåíî âëèÿíèå ïëîòíîñòè òîêà,
òåìïåðàòóðû è êîíöåíòðàöèè êîìïîíåíòîâ ýëåêòðîëèòà íà âûõîä ïî òîêó è õàðàêòåðè-
ñòèêè ïîêðûòèé. Óâåëè÷åíèå ïëîòíîñòè òîêà è ñîîòâåòñòâåííî òîëùèíû ïîêðûòèÿ
ïðèâîäèò ê ïîëó÷åíèþ êðóïíîêðèñòàëëè÷åñêèõ îñàäêîâ. Îñàæäåíèå íèîáèÿ íà ìåäü
äàåò ïîêðûòèÿ ñ íåçíà÷èòåëüíîé âçàèìíîé äèôôóçèåé. Ïðåäëîæåííûå ìåòîäû ðàôè-
íèðîâàíèÿ íèîáèÿ ïîçâîëÿþò ïîëó÷àòü ìåòàëë âûñîêîé ñòåïåíè ÷èñòîòû â êîìïàêòíîì
èëè ïîðîøêîîáðàçíîì âèäå. Áèáë. 5, ðèñ. 2, òàáë. 1.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: íèîáèé, ðåöèêëèíã, ïåðåðàáîòêà âòîðè÷íîãî ñûðüÿ, ðàôèíèðîâàíèå,
èîííûé ðàñïëàâ, ãàëüâàíè÷åñêîå ïîêðûòèå.
ñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ñëåäóþùèå ìåòîäû: õëîðè-
ðîâàíèå, ãèäðîìåòàëëóðãè÷åñêèé è ðàôèíèðîâà-
íèå â èîííûõ ðàñïëàâàõ.
Õëîðíûé ìåòîä ðàôèíèðîâàíèÿ ïîçâî-
ëÿåò ñ ïîìîùüþ åäèíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðè-
åìîâ è îáîðóäîâàíèÿ ïåðåðàáàòûâàòü ðàçíûå
âèäû ñûðüÿ è ïîëó÷àòü ðàçëè÷íûå ïî öåëåâîìó
íàçíà÷åíèþ ïðîäóêòû. Îäíàêî, ïðè õîðîøèõ
òåõíîëîãè÷åñêèõ ïîêàçàíèÿõ äàííîãî ìåòîäà
ñëåäóåò îòìåòèòü ãðîìîçäêîñòü îáîðóäîâàíèÿ
äëÿ õëîðíûõ ñèñòåì, à òàêæå òðóäíîñòè, ñâÿ-
çàííûå ñ àãðåññèâíîñòüþ è òîêñè÷íîñòüþ õëîðà
è õëîðèäîâ, íåîáõîäèìîñòüþ èñïîëüçîâàíèÿ
êîððîçèîííî-ñòîéêèõ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòå-
ðèàëîâ è çàòðàòàìè íà ðåàãåíòû.
Ãèäðîìåòàëëóðãè÷åñêèé ìåòîä ýôôåê-
òèâåí äëÿ ðàôèíèðîâàíèÿ íèîáèéñîäåðæàùèõ îò-
õîäîâ. Ïîñëå íåîáõîäèìûõ äëÿ êàæäîãî âèäà ñû-
ðüÿ ïîäãîòîâèòåëüíûõ îïåðàöèé íàèáîëåå öåëåñî-
îáðàçíî èñïîëüçîâàòü êèñëîòíîå âûùåëà÷èâàíèå
[4]. Îäíàêî, êðîìå íèîáèÿ, â ðàñòâîð ïåðåõîäÿò
äðóãèå êîìïîíåíòû, ñîäåðæàùèåñÿ âî âòîðè÷íîì
ñûðüå. Íèîáèé ïðè ðàñòâîðåíèè îáðàçóåò êîì-
ïëåêñíûå êèñëîòû:
3 Nb + 18 HF + 5 HNO3 �
� 3 HNbF6 + 5 NO + 10 H2O. (1)
Âûáîð ñîñòàâà ðàñòâîðà è ðåæèìà ïðîâåäåíèÿ
ïðîöåññà ñëåäóåò èç òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ
(òàáëèöà).
Ðàñ÷åò òåðìîäèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê
ïðîöåññà âûùåëà÷èâàíèÿ íèîáèÿ â èíòåðâàëå
òåìïåðàòóð ðàñòâîðà 303–373 Ê ïîêàçàë, ÷òî
ðåàêöèÿ (1) — ýêçîòåðìè÷åñêàÿ (�U < 0), ïðî-
òåêàåò ñàìîïðîèçâîëüíî â ïðÿìîì íàïðàâëåíèè
(�F < 0, Êc > 1) è ïðàêòè÷åñêè íåîáðàòèìàÿ.
Îïòèìàëüíûé òåìïåðàòóðíûé ðåæèì ïðîâåäå-
íèÿ ïðîöåññà ñîñòàâëÿåò 343–363 Ê.
Äëÿ ñåëåêòèâíîãî èçâëå÷åíèÿ íèîáèÿ èç
ðàñòâîðà âûùåëà÷èâàíèÿ ýôôåêòèâíûì ÿâëÿåò-
ñÿ ìåòîä ýêñòðàêöèè [5]. Äëÿ ýêñòðàêöèîííîãî
èçâëå÷åíèÿ íèîáèÿ öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü
íåéòðàëüíûé ýêñòðàãåíò — òðèáóòèëôîñôàò
(ÒÁÔ). Íèîáèé ýêñòðàãèðóåòñÿ ïðè êîíöåíòðà-
öèè HF > 4 ìîëü/äì3, òàê êàê îí â ñëàáîêèñ-
ëûõ ðàñòâîðàõ íàõîäèòñÿ â âèäå îêñîôòîðèä-
íûõ èîíîâ:
NbOF5
2– + 4 H+ + 3 ÒÁÔ +
+ 3 H2O � [H3O(H2O)3
.3ÒÁÔ] HNbF7. (2)
Êîýôôèöèåíò ðàñïðåäåëåíèÿ íèîáèÿ â çà-
âèñèìîñòè îò êîíöåíòðàöèè âîäîðîäíûõ èîíîâ
âûðàæàåòñÿ óðàâíåíèåì:
DNb = KNb [H+]4âîäû
. [ÒÁÔ]3îðãàíèêè,
ãäå KNb — êîíñòàíòà ðàâíîâåñèÿ ðåàêöèè.
Ïðè êîíöåíòðàöèè HF < 4 ìîëü/äì3 íèîáèé
ýêñòðàãèðóåòñÿ â ìàëîé ñòåïåíè. Îäíàêî ñ âîç-
ðàñòàíèåì êîíöåíòðàöèè HF êîýôôèöèåíò ðàñ-
ïðåäåëåíèÿ áûñòðî óâåëè÷èâàåòñÿ â ñîîòâåòñòâèè
ñ óðàâíåíèåì (2). Íà ñòàäèè ýêñòðàêöèè ðåêî-
ìåíäóåòñÿ íèîáèé èçâëåêàòü ïðè âûñîêîé êèñëîò-
íîñòè ñ öåëüþ åãî îòäåëåíèÿ îò ïðèìåñåé, íàõî-
äÿùèõñÿ â ðàñòâîðå âûùåëà÷èâàíèÿ, êîýôôèöè-
åíòû ðàñïðåäåëåíèÿ êîòîðûõ íèçêèå [5].
Äàëåå ñëåäóåò ñòàäèÿ ðåýêñòðàêöèè — èç-
áèðàòåëüíîå èçâëå÷åíèå íèîáèÿ âîäîé. Èç ðå-
ýêñòðàêòà îñàæäàþòñÿ ÷èñòûå ãèäðàòèðîâàííûå
îêñèäû íèîáèÿ ïðè äîáàâëåíèè 10–15 % ðàñòâî-
ðà àììèàêà. Ñîäåðæàíèå ïðèìåñåé â Nb2O5
ìåíåå 0,003 %. Ìåòàëëè÷åñêèé íèîáèé èç
Nb2O5 ìîæíî ïîëó÷èòü ëþáûì èç èçâåñòíûõ
ñïîñîáîâ.
Ìåòîä ðàôèíèðîâàíèÿ â ðàñïëàâëåí-
íûõ ñîëÿõ öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü, êðîìå
ãèäðîìåòàëëóðãè÷åñêîãî ìåòîäà, äëÿ ïîëó÷åíèÿ
íèîáèÿ âûñîêîé ÷èñòîòû èç îòõîäîâ. Ýëåêòðî-
ëèç ñ ðàñòâîðèìûì àíîäîì ïîçâîëÿåò ñîâìåñ-
òèòü ðåøåíèå äâóõ âàæíûõ çàäà÷: ïåðåðàáîòêó
âòîðè÷íûõ ìàòåðèàëîâ, ñîäåðæàùèõ íèîáèé, ñ
åãî ïîëó÷åíèåì â âèäå ïîðîøêà.
Ýëåêòðîõèìè÷åñêèé ïðîöåññ ïðè ðàôèíèðî-
âàíèè íèîáèåâûõ îòõîäîâ ñîñòîèò èç àíîäíîãî
ðàñòâîðåíèÿ èñõîäíîãî ìàòåðèàëà ñ îáðàçîâàíè-
åì èîíîâ íèîáèÿ íèçøèõ âàëåíòíîñòåé è èõ
ðàçðÿäà íà êàòîäå. Ïðè àíîäíîì ðàñòâîðåíèè îá-
ðàçóþòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî èîíû Nb4+, à ñ ïîâû-
øåíèåì ïëîòíîñòè òîêà ñðåäíÿÿ âàëåíòíîñòü èîíîâ
íèîáèÿ ïðèáëèæàåòñÿ ê ïÿòè. Ïðîâåäåíèå äëèòåëü-
íîãî ýëåêòðîëèçà ïðè íèçêèõ ïëîòíîñòÿõ òîêà ñïî-
ñîáñòâóåò îáðàçîâàíèþ â ðàñïëàâå (ïîìèìî èîíîâ
Nb4+) èîíîâ Nb3+.
Ïðè ðàôèíèðîâàíèè íèîáèÿ â êà÷åñòâå
ýëåêòðîëèòîâ èñïîëüçóþò ðàñïëàâëåííûå ñîëè:
õëîðèäíûå, ôòîðèäíûå è õëîðèäíî-ôòîðèäíûå,
ñîäåðæàùèå êîìïëåêñíûå ñîåäèíåíèÿ íèîáèÿ
âûñøåé âàëåíòíîñòè. Íàèáîëåå ïðèåìëåìûì ÿâ-
ëÿåòñÿ õëîðèäíî-ôòîðèäíûé ýëåêòðîëèò íà îñ-
íîâå ýêâèìîëüíîé ñìåñè KCl è NaCl, ñîäåðæà-
ùèé 10–30 % K2NbF7 è 10 % NaF. Òåìïåðàòóðà
ýëåêòðîëèçà ñîñòàâëÿåò 700–800 �Ñ, ïðè÷åì,
40 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 4
Òåðìîäèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðîöåññà
âûùåëà÷èâàíèÿ íèîáèÿ
Õàðàêòåðèñòèêè
Òåìïåðàòóðà ðàñòâîðà, Ê
303 323 343 373
Òåïëîâîé ýôôåêò
ðåàêöèè �U,
êÄæ/ìîëü
–2873,61 –2879,66 –2883,72 –2887,81
Èçìåíåíèå ýíåðãèè
Ãåëüìãîëüöà �F,
êÄæ/ìîëü
–2506,92 –2482,77 –2458,95 –2423,79
÷åì ìåíüøå òåìïåðàòóðà, òåì ìåëü÷å êðèñòàë-
ëû, îáðàçóþùèåñÿ íà êàòîäå. Êàòîäíàÿ ïëîò-
íîñòü òîêà — 0,30–0,55 À/ñì2, àíîäíàÿ —
0,05–0,10 À/ñì2. Ðàñòâîðåíèå êàòîäíîãî ìå-
òàëëà íå íàáëþäàåòñÿ, è âûõîä ïî òîêó äîñòè-
ãàåò 100 %.
Ïðè ýëåêòðîõèìè÷åñêîì âûäåëåíèè íèîáèÿ
èç èîííûõ ðàñïëàâîâ ñ íåðàñòâîðèìûì àíîäîì
öåëåñîîáðàçíû òàêæå áåñêèñëîðîäíûå ýëåêòðî-
ëèòû. Êîíå÷íûì ïðîäóêòîì ðàôèíèðîâàíèÿ
íèîáèÿ ÿâëÿåòñÿ ïîðîøêîîáðàçíûé ìåòàëë.
Âàðüèðóÿ ðåæèìàìè ýëåêòðîëèçà íà êàòîäå,
ìîæíî ïîëó÷àòü ïîðîøêè ðàçëè÷íîé ñòåïåíè
äèñïåðñíîñòè.
Îäíèì èç ïåðñïåêòèâíûõ íàïðàâëåíèé ðå-
öèêëèíãà íèîáèÿ, èçâëå÷åííîãî èç òåõíîãåííûõ
îòõîäîâ, ÿâëÿåòñÿ åãî èñïîëüçîâàíèå â âèäå ïî-
êðûòèé ðàçëè÷íûõ ìåòàëëîâ.
Ïðåèìóùåñòâà íàíåñåíèÿ òóãîïëàâêèõ ìå-
òàëëîâ â âèäå ïîêðûòèé, â ÷àñòíîñòè, íèîáèÿ:
— îòñóòñòâèå çíà÷èòåëüíûõ ìåõàíè÷åñêèõ
íàïðÿæåíèé, âûñîêàÿ ÷èñòîòà è ïëàñòè÷íîñòü,
âîçìîæíîñòü îñàæäåíèÿ ïîêðûòèé çàäàííîé
òîëùèíû;
— âûñîêàÿ ñêîðîñòü îñàæäåíèÿ;
— âîçìîæíîñòü ýêîíîìíîãî èñïîëüçîâàíèÿ
äîðîãîñòîÿùèõ ìåòàëëîâ;
— âûñîêàÿ ðàññåèâàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ðàñ-
ïëàâëåííûõ ýëåêòðîëèòîâ.
Íåäîñòàòêè ýëåêòðîëèòè÷åñêîãî ñïîñîáà
îñàæäåíèÿ íèîáèÿ:
— çàòðàòû íà îáîðóäîâàíèå;
— äëèòåëüíîñòü ïðîöåññà, ñâÿçàííàÿ ñ èç-
âëå÷åíèåì êàòîäà èç ðàñïëàâëåííîé ñîëè.
 äàííîé ðàáîòå â êà÷åñòâå ïîäëîæêè èñ-
ïîëüçîâàëè ìåäü, ýëåêòðîëèòîì ñëóæèëè ðàñ-
ïëàâëåííûå õëîðèäíûå, ôòîðèäíûå èëè õëî-
ðèäíî-ôòîðèäíûå ñîëè ñ äîáàâëåíèåì 10, 15 è
25 % (ìàñ.) K2NbF7. Ýëåêòðîëèç ïðîâîäèëè ïðè
êàòîäíîé ïëîòíîñòè òîêà jk = 5,0; 7,5; 10 À/äì2
è òåìïåðàòóðàõ 500, 700, 800 è 850 �Ñ. Âðåìÿ
ýëåêòðîëèçà âàðüèðîâàëè îò 30 ìèí äî 3 ÷. Êî-
ëè÷åñòâî ïðîïóùåííîãî ýëåêòðè÷åñòâà ñîñòàâëÿ-
ëî Q = 2,5; 5,0; 10,0 À.÷/äì2. Òîëùèíà ïîêðû-
òèÿ èçìåíÿëàñü îò 20 äî 100 ìêì.
 õëîðèäíî-ôòîðèäíîì ðàñïëàâå ïðè t =
750 �C âûõîä ïî òîêó èçìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè
îò ïëîòíîñòè òîêà è êîíöåíòðàöèè K2NbF7.
Îñíîâíàÿ ïðè÷èíà âîçìîæíûõ îñòàòî÷íûõ
íàïðÿæåíèé â ïîêðûòèÿõ — ýòî îõëàæäåíèå
ìåòàëëà âìåñòå ñ ïîäëîæêîé.
Ìèêðîôîòîãðàôèÿ ïîïåðå÷íîãî øëèôà
(ðèñ.2) ïîêàçûâàåò, ÷òî ïåðâûé ñëîé íèîáèÿ
íà÷èíàåò êðèñòàëëèçîâàòüñÿ íà ìåäíîé ïîä-
ëîæêå â ôîðìå ìåëêèõ çåðåí, êîòîðûå â ïðî-
öåññå ðîñòà èñ÷åçàþò èëè óâåëè÷èâàþòñÿ â ðå-
çóëüòàòå ãåîìåòðè÷åñêîãî îòáîðà, îáðàçóÿ òè-
ïè÷íóþ ñòîëá÷àòóþ ñòðóêòóðó. Âòîðîé êàòîä-
íûé ñëîé èìååò áîëåå êðóïíîå çåðíî. Êîëè÷å-
ñòâî öåíòðîâ êðèñòàëëèçàöèè â ýòîì ñëó÷àå
çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, çåðíà ïåðâîãî ñëîÿ ïðî-
äîëæàþò ðàñòè âî âòîðîì. Â ðåçóëüòàòå ñòðóê-
òóðà ïîâåðõíîñòè ìíîãîñëîéíûõ ïîêðûòèé ñòà-
íîâèòñÿ âñå áîëåå è áîëåå ãðóáîé. Ïðè îáùåé
òîëùèíå 0,5 ìì ïîÿâëÿþòñÿ íåñðàñòàþùèåñÿ
áîðîçäû è ïîðû. Ïîëèðîâêà ïîâåðõíîñòè ïå-
ðåä îñàæäåíèåì êàæäîãî ñëîÿ íåñêîëüêî ñíè-
æàåò ýòîò íåæåëàòåëüíûé ýôôåêò. Ïîäîáíûì
îáðàçîì ìîæíî îñàæäàòü íà ìåäè íèîáèåâûå
ïîêðûòèÿ òîëùèíîé áîëåå 0,5 ìì.
Ìèêðîòâåðäîñòü ïîêðûòèé, îñàæäåííûõ èç
áåñêèñëîðîäíûõ ôòîðèäíûõ ýëåêòðîëèòîâ, ñî-
ñòàâëÿåò 1,18–1,25 ÃÏà, èç õëîðèäíî-ôòîðèä-
íûõ — 1,25–1,39 ÃÏà è ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò
îò ðåæèìà îñàæäåíèÿ.
Èçó÷åíèå ïîïåðå÷íûõ øëèôîâ íà ðåíò-
ãåíîñïåêòðàëüíîì ìèêðîàíàëèçàòîðå òèïà
MS-46 ôèðìû «Ñàòåñà» ïðè ëîêàëüíîñòè ëó-
÷à îêîëî 3 ìêì óêàçûâàåò íà âûðàæåííûé ïå-
ðåõîä îò ìåäè ê íèîáèþ, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò
î íåçíà÷èòåëüíîé âçàèìíîé äèôôóçèè ïîêðû-
òèÿ â îñíîâó.
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 4 41
Ðèñ.1. Çàâèñèìîñòü êàòîäíîãî âûõîäà ïî òîêó íèîáèÿ îò
ïëîòíîñòè òîêà è ñîäåðæàíèÿ â ýëåêòðîëèòå K2NbF7, %: 1 —
10; 2 — 15; 3 — 25.
Ðèñ.2. Ìèêðîøëèô îáðàçöà ìåäè, ïîêðûòîãî íèîáèåì.
Âûâîäû
Óíèôèöèðîâàííîé ñõåìû ïåðåäåëà äëÿ
ëþáîãî âòîðè÷íîãî ñûðüÿ íå ñóùåñòâóåò. Âû-
áîð ýôôåêòèâíûõ ìåòîäîâ ðàôèíèðîâàíèÿ
îïðåäåëÿåòñÿ ñîñòàâîì ñûðüÿ è òðåáîâàíèåì
ê êîíå÷íîìó ïðîäóêòó. Äëÿ ðàôèíèðîâàíèÿ
íèîáèÿ íàèáîëåå ïðåäïî÷òèòåëüíûìè ÿâëÿþò-
ñÿ õèìè÷åñêèé ìåòîä âûùåëà÷èâàíèÿ è ýëåê-
òðîõèìè÷åñêèé ñïîñîá îñàæäåíèÿ ìåòàëëà ñ
èñïîëüçîâàíèåì èîííûõ ðàñïëàâîâ â âèäå
êîìïàêòíîãî ïîêðûòèÿ èëè ïîðîøêà. Ïðå-
èìóùåñòâîì ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî ìåòîäà ðà-
ôèíèðîâàíèÿ íèîáèÿ ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü
ïîëó÷àòü ìåòàëë âûñîêîé ñòåïåíè ÷èñòîòû íå
òîëüêî ïî ìåòàëëè÷åñêèì, íî è ïî ãàçîâûì
ïðèìåñÿì.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Êîðîâèí Ñ.Ñ., Äðîáîò Ä.Â., Ôåäîðîâ Ï.È. Ðåäêèå
è ðàññåÿííûå ýëåìåíòû. Õèìèÿ è òåõíîëîãèÿ. — Ì.
: Ìîñê. èí-ò ñòàëè è ñïëàâîâ, 1999. — 461 ñ.
2. Áàéðà÷íèé Á.²., Ëÿøîê Ë.Â. гäê³ñí³ ðîçñ³ÿí³ ³
áëàãîðîäí³ åëåìåíòè. Òåõíîëîã³ÿ âèðîáíèöòâà òà
âèêîðèñòàííÿ : ϳäðó÷. — Õàðê³â : ÍÒÓ «Õϲ»,
2007. — 288 ñ.
3. Ñàâèöêèé Å.Ì., Áóðõàëîâ Ã.Ñ. Òóãîïëàâêèå ìå-
òàëëû è èõ ñïëàâû. — Ì. : Ìåòàëëóðãèÿ, 1986. —
331 ñ.
4. Ëèäèí Ð.À., Ìîëî÷êî Â.À., Àíäðååâà Ë.Ë. Õèìè-
÷åñêèå ñâîéñòâà íåîðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ : Ó÷åá.
ïîñîáèå äëÿ âóçîâ. — Ì. : Õèìèÿ, 2000. — 480 ñ.
5. Çåëèêìàí À.Í. Ìåòàëëóðãèÿ òóãîïëàâêèõ ðåäêèõ
ìåòàëëîâ. — Ì. : Ìåòàëëóðãèÿ, 1986. — 440 ñ.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 08.11.16
42 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 4
Ëÿøîê Ë.Â., êàíä. òåõí. íàóê, ïðîô., Áðîâ³í Î.Þ., êàíä. òåõí. íàóê,
Òàøëèêîâè÷ Ê.Ì.
Íàö³îíàëüíèé òåõí³÷íèé óí³âåðñèòåò «Õàðê³âñüêèé ïîë³òåõí³÷íèé ³íñòèòóò»
âóë. Áàãàë³ÿ, 21, 61002 Õàðê³â, Óêðà¿íà, e-mail: lyashok@kpi.kharkov.ua, postreader@ukr.net
Ðåöèêë³íã í³îá³þ ç òåõíîãåííèõ â³äõîä³â
Ðîçãëÿíóòî òåõíîëî㳿 ðåöèêë³íãó í³îá³éâì³ñíèõ â³äõîä³â ç âèêîðèñòàííÿì ð³çíèõ ìå-
òîä³â. Ïîêàçàíî ïåðåâàãè ã³äðîìåòàëóðã³éíîãî ìåòîäó ïåðåðîáêè òåõíîãåííî¿ ñèðîâè-
íè. Ðîçðàõîâàíî òåðìîäèíàì³÷í³ õàðàêòåðèñòèêè ïðîöåñó âèëóãîâóâàííÿ. Âèçíà÷åíî
ïàðàìåòðè ðåæèì³â ïåðåâåäåííÿ í³îá³þ â ðîç÷èí. Çàïðîïîíîâàíî âàð³àíòè îòðèìàííÿ
ìåòàëåâîãî í³îá³þ ó âèãëÿä³ ïîðîøêó ð³çíîãî ñòóïåíÿ äèñïåðñíîñò³. Äîñë³äæåíî ïðî-
öåñè ðàô³íóâàííÿ í³îá³þ ç âèêîðèñòàííÿì áåçêèñíåâèõ ³îííèõ ðîçïëàâ³â, ÿê³ äîçâîëÿ-
þòü âèëó÷àòè í³îá³é ó âèãëÿä³ ïîðîøêó àáî êîìïàêòíèõ ãàëüâàí³÷íèõ ïîêðèòò³â. Âñòà-
íîâëåíî âïëèâ ãóñòèíè ñòðóìó, òåìïåðàòóðè òà êîíöåíòðàö³¿ êîìïîíåíò³â åëåêòðîë³òó
íà âèõ³ä çà ñòðóìîì òà õàðàêòåðèñòèêè ïîêðèòò³â. Çá³ëüøåííÿ ãóñòèíè ñòðóìó é
â³äïîâ³äíî òîâùèíè ïîêðèòòÿ ïðèçâîäèòü äî îòðèìàííÿ êðóïíîêðèñòàë³÷íèõ ïî-
êðèòò³â. Îñàäæåííÿ í³îá³þ íà ì³äü äຠïîêðèòòÿ ç íåçíà÷íîþ âçàºìíîþ äèôó糺þ. Çà-
ïðîïîíîâàí³ ìåòîäè ðàô³íóâàííÿ í³îá³þ äîçâîëÿþòü îäåðæàòè ìåòàëè âèñîêîãî ñòóïå-
íÿ ÷èñòîòè ó êîìïàêòíîìó àáî ó ïîðîøêîïîä³áíîìó âèãëÿä³. Á³áë. 5, ðèñ. 2, òàáë. 1.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: í³îá³é, ðåöèêë³íã, ïåðåðîáêà âòîðèííî¿ ñèðîâèíè, ðàô³íóâàííÿ,
³îííèé ðîçïëàâ, ãàëüâàí³÷íå ïîêðèòòÿ.
References
1. Korovin S.S., Drobot D.V., Fedorov P.I. [Rare and
dispelled elements. Himija i tehnologija], Moscow :
Moskovskij institut stali i splavov, 1999, 461 p.
(Rus).
2. Bajrachnij B.²., Ljashok L.V. [Rare and dispelled el-
ements. The Technology of Production and Use],
Kharkov : Nacional’nyj tehnicheskij universitet
«Har’kovskij politehnicheskij institut», 2007, 288 p.
(Ukr).
3. Savickij E.M., Burhalov G.S. [Refractory metals
and their alloys], Moscow : Metallurgija, 1986, 331
p. (Rus).
4. Lidin R.A., Molochko V.A., Andreeva L.L. [Chemi-
cal properties of mineral substances], Moscow:
Himija, 2000, 480 p (Rus).
5. Zelikman A.N. [Metallurgy of refractory rare met-
als], Moscow : Metallurgija, 1986, 440 p. (Rus).
Received November 8, 2016
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 4 43
Lyashok L.V., Candidate of Technical Sciences, Professor,
Brovin A.Yu., Candidate of Technical Sciences, Tashlykovych K.N.
National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute»
21, Bagalei Str., 61002 Kharkiv, Ukraine, e-mail: lyashok@kpi.kharkov.ua, postreader@ukr.net
Niobium Recycling from the Industrial Wastes
Recycling technologies of the wastes containing niobium with using various methods are
considered. Advantages of the hydrometallurgical method of industrial wastes treatment
are shown. Thermodynamic characteristics of the leaching process are calculated. The pro-
cess parameters of niobium compound dissolution are determined. Some methods of pro-
duction of metallic niobium powder of various dispersions are proposed. Niobium refining
processes using oxygen-free ionic melts, which allow extraction of niobium powder or
compact electrochemical niobium coatings, are investigated. The influence of current den-
sity, temperature and electrolyte components concentration on a current efficiency and
characteristics of coatings are established. Increasing of current density and coating
thickness, respectively, leads to the deposition of macrocrystalline coatings. Niobium de-
position on copper leads to deposition of coatings with a slight interdiffusion. The pro-
posed niobium refining methods allow receiving high purity metal in a compact or pow-
der form. Bibl. 5, Fig. 2, Tab. 1.
Key words: niobium, recycling, industrial wastes treatment, refining, ionic melt, electro-
chemical coating.
Ïîäïèñûâàéòåñü íà æóðíàë
«Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå» (èíäåêñ 74546)
íà 2017 ã. ïî Ñâîäíîìó Êàòàëîãó àãåíòñòâà
«ÓÊÐÈÍÔÎÐÌÍÀÓÊÀ»
Ïî âîïðîñàì îðãàíèçàöèè ïîäïèñêè îáðàùàéòåñü ïî àäðåñàì:
â Óêðàèíå â Ðîññèè
ÎÎÎ «Óêðèíôîðìíàóêà»
Äèðåêòîð «Óêðèíôîðìíàóêà»
ßöêèâ Òàòüÿíà Ìèõàéëîâíà
Òåë.: +38 (044) 288-03-46
å-mail: innovation@nas.gov.ua
http://u-i-n.com.ua
ÎÎÎ «Èíôîðìíàóêà»
íà÷àëüíèê îòäåëà ïî ðàáîòå ñ èçäàòåëÿìè
Áîãà÷åâà Åêàòåðèíà Ñåðãååâíà
Òåë.: +7 (495) 787-38-73
Ìîá.: +7 (916) 668-26-07
ICQ: 643180321
å-mail: e-bogacheva@viniti.ru
http://www.informnauka.com
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-159155 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-3482 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T11:10:53Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Інститут газу НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ляшок, Л.В. Бровин, А.Ю. Ташликович, Е.Н. 2019-09-24T18:24:50Z 2019-09-24T18:24:50Z 2016 Рециклинг ниобия из техногенных отходов / Л.В. Ляшок, А.Ю. Бровин, Е.Н. Ташликович // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2016. — № 4. — С. 39-43. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0235-3482 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159155 669.054:669.293 Рассмотрены технологии рециклинга ниобийсодержащих отходов с использованием различных методов. Показаны преимущества гидрометаллургического метода переработки техногенного сырья. Рассчитаны термодинамические характеристики процесса выщелачивания. Определены параметры режимов перевода ниобия в раствор. Предложены варианты получения металлического ниобия в виде порошка различной степени дисперсности. Исследованы процессы рафинирования ниобия с использованием бескислородных ионных расплавов, которые позволяют выделять ниобий в виде порошка или компактных гальванических покрытий. Установлено влияние плотности тока, температуры и концентрации компонентов электролита на выход по току и характеристики покрытий. Розглянуто технології рециклінгу ніобійвмісних відходів з використанням різних метод ів. Показано переваги гідрометалургійного методу переробки техногенної сировини. Розраховано термодинамічні характеристики процесу вилуговування. Визначено параметри режимів переведення ніобію в розчин. Запропоновано варіанти отримання металевого ніобію у вигляді порошку різного ступеня дисперсності. Досліджено процеси рафінування ніобію з використанням безкисневих іонних розплавів, які дозволяють вилучати ніобій у вигляді порошку або компактних гальванічних покриттів. Встановлено вплив густини струму, температури та концентрації компонентів електроліту на вихід за струмом та характеристики покриттів. Recycling technologies of the wastes containing niobium with using various methods are considered. Advantages of the hydrometallurgical method of industrial wastes treatment are shown. Thermodynamic characteristics of the leaching process are calculated. The process parameters of niobium compound dissolution are determined. Some methods of production of metallic niobium powder of various dispersions are proposed. Niobium refining processes using oxygen-free ionic melts, which allow extraction of niobium powder or compact electrochemical niobium coatings, are investigated. The influence of current density, temperature and electrolyte components concentration on a current efficiency and characteristics of coatings are established. ru Інститут газу НАН України Энерготехнологии и ресурсосбережение Очистка и переработка отходов Рециклинг ниобия из техногенных отходов Рециклінг ніобію з техногенних відходів Niobium Recycling from the Industrial Wastes Article published earlier |
| spellingShingle | Рециклинг ниобия из техногенных отходов Ляшок, Л.В. Бровин, А.Ю. Ташликович, Е.Н. Очистка и переработка отходов |
| title | Рециклинг ниобия из техногенных отходов |
| title_alt | Рециклінг ніобію з техногенних відходів Niobium Recycling from the Industrial Wastes |
| title_full | Рециклинг ниобия из техногенных отходов |
| title_fullStr | Рециклинг ниобия из техногенных отходов |
| title_full_unstemmed | Рециклинг ниобия из техногенных отходов |
| title_short | Рециклинг ниобия из техногенных отходов |
| title_sort | рециклинг ниобия из техногенных отходов |
| topic | Очистка и переработка отходов |
| topic_facet | Очистка и переработка отходов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/159155 |
| work_keys_str_mv | AT lâšoklv reciklingniobiâiztehnogennyhothodov AT brovinaû reciklingniobiâiztehnogennyhothodov AT tašlikovičen reciklingniobiâiztehnogennyhothodov AT lâšoklv reciklíngníobíûztehnogennihvídhodív AT brovinaû reciklíngníobíûztehnogennihvídhodív AT tašlikovičen reciklíngníobíûztehnogennihvídhodív AT lâšoklv niobiumrecyclingfromtheindustrialwastes AT brovinaû niobiumrecyclingfromtheindustrialwastes AT tašlikovičen niobiumrecyclingfromtheindustrialwastes |