ニッケル基超合金スクラップからレニウムをリサイクルする新技術の開発

镍基高温合金废料中回收铼新技术的开发

基本信息

批准号：
18J14731
负责人：
八木良平
金额：
$ 0.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J14731/
关键词：
リサイクルレニウムレアメタル環境調和型プロセス溶融亜鉛

项目摘要

ニッケル基超合金は抜群の耐酸化性および機械的強度を有し、航空機のジェットエンジンなどに用いられている。また、最新の超合金には高温強度を向上させるため、レアメタルであるレニウムが添加されている。レニウムは極めて稀少かつ産出地域が偏在しているため、需要に対し供給を調整することが難しい。したがって、資源の安定供給の面から、スクラップ等からレニウムを効率的に回収するリサイクル技術の開発は重要である。当該年度では、レニウムの溶融金属中への溶解度や各種金属および酸化物の蒸気圧などの熱力学計算に基づき、有害廃液の発生およびプロセスに要するエネルギーを最小限に抑えながら超合金スクラップからレニウムを高効率で分離・精製する環境調和型の新規リサイクル技術の開発を行った。溶融ビスマスと亜鉛中に超合金を浸漬すると、超合金中のニッケルが溶融金属中に抽出され、レニウムが固体残渣として濃縮・分離することが確認された。また、金属ニッケルおよびレニウム粉末を特定の質量比の溶融ビスマスと亜鉛中に浸漬した後に冷却すると、ニッケル合金相とレニウム粉末を比重分離できることが明らかとなった。本プロセスに利用したビスマスと亜鉛は高温で加熱することにより容易に揮発分離するため、再利用できる。したがって、本プロセスを利用すれば、廃液・廃棄物フリーで超合金中から金属レニウムを分離できる可能性が示された。また、溶融亜鉛に超合金を浸漬後に亜鉛を揮発すると、ニッケル濃縮相とレニウム濃縮相の分離した合金粉末が得られることが示された。さらに、この合金粉末を高温で酸化させることにより、レニウムを揮発性酸化物に変換し、他の超合金構成元素からレニウムのみを選択的に分離・回収できることを明らかにした。

镍基高温合金具有出色的抗氧化性和机械强度，用于飞机喷气发动机。此外，最新的高温合金中还添加了稀有金属铼，以提高其高温强度。铼极为稀有，且产地分布不均，很难根据需求调整供应。因此，从资源稳定供应的角度来看，开发从废料等中高效回收铼的回收技术非常重要。在本财年，根据热力学计算，例如铼在熔融金属中的溶解度以及各种金属和氧化物的蒸气压，我们的目标是从高温合金废料中提取铼，同时最大限度地减少危险废物的产生和该过程所需的能源我们开发了一种新型环保回收技术，可高效分离和净化。已证实，当将高温合金浸入熔融的铋和锌中时，高温合金中的镍被萃取到熔融金属中，而铼作为固体残渣浓缩并分离。此外，已经表明，当将金属镍和铼粉末浸入特定质量比的熔融铋和锌中然后冷却时，可以通过比重分离镍合金相和铼粉末。该工艺中使用的铋和锌在高温下加热很容易挥发分离，因此可以重复使用。因此，使用该工艺显示了在不产生废液或废物的情况下从高温合金中分离金属铼的可能性。还表明，当将高温合金浸入熔融锌中然后使锌挥发时，可以获得富镍相和富铼相分离的合金粉末。此外，还发现，通过在高温下氧化该合金粉末，可以将铼转化为挥发性氧化物，从而可以将铼与其他超级合金构成元素选择性地分离和回收。