Электрохимический синтез окислителя для растворения сплава WC – Co в среде хлористоводородной кислоты

Abstract

На сегодняшний день потребности промышленности в вольфраме и материалах на его основе в Украине удовлетворяются за счет импорта, поскольку на территории нашего государства отсутствуют природные месторождения этого металла. В то же время, происходит накопление вторичного вольфрамсодержащего сырья (отработанный инструмент, напайки, резцы, сверла и др.), которое является исходным материалом для рециклинга вольфрама. Поэтому, создание технологии для переработки такого сырья является сейчас актуальной задачей. Целью работы является определение основных условий электрохимического растворения псевдосплавов карбидного типа WC – Co в хлористоводородной кислоте с параллельным синтезом окислителя в электролите, для получения конечного продукта в виде высшего оксида вольфрама (WO₃). Методами линейной вольтамперометрии было исследовано анодное поведение сплава в растворах кислот HNO₃, H₂SO₄, HCl. Установлено, что процесс растворения сплава WC – Co может происходить во всех указанных электролитах, однако использование хлористоводородной кислоты является более перспективным потому как, она является менее токсичной, чем концентрированная азотная кислота, и обеспечивает более высокие показатели процесса, в отличие от серной кислоты. Доказано, что растворение сырья в хлористоводородной кислоте существенно зависит от ее концентрации и наиболее оптимальной является концентрация 3 – 4 моль·дм⁻³. Обоснована необходимость введения окислителя в объем электролита и рассмотрена возможность синтеза кислородсодержащих соединений хлора. Выявлено, что сильными окислителями являются хлорная, хлорноватая и хлорноватистая кислоты, синтез которых можно наладить при прямой переработке исходного сырья в хлористоводородной кислоте. Установлено, что в диапазоне рН от 3 до 4 В и при потенциалах от 0,2 до 2,2 В существуют условия для одновременного растворения псевдосплава с образованием WO₃ и генерации кислородсодержащих соединений хлора.Today, the needs of industry in tungsten and materials based on it in Ukraine are met by imports, since there are no natural deposits of this metal in our state. At the same time, there is an accumulation of secondary tungsten-containing raw materials (used tools, solders, cutters, drills, etc.), which is the starting material for tungsten recycling. Therefore, the creation of technology for the processing of such raw materials is now an urgent task. The aim of the work is to determine the basic conditions for the electrochemical dissolution of carbide-type WC-Co pseudo-alloys in hydrochloric acid with parallel synthesis of an oxidant in an electrolyte, to obtain the final product in the form of higher tungsten oxide (WO₃ The methods of linear voltammetry were used to investigate the anodic behavior of the alloy in acid solutions HNO₃, H₂SO₄, HCl. It is established that the process of dissolution of the WC-Co alloy can occur in all of these electrolytes, however, the use of hydrochloric acid is more promising because it is less toxic than concentrated nitric acid, and provides a higher process performance, in contrast to sulfuric acid. It is proved that the dissolution of raw materials in hydrochloric acid essentially depends on its concentration and the most optimal is the concentration 3 – 4 mol · dm⁻³. The necessity of introducing an oxidizing agent into the electrolyte volume has been substantiated and the possibility of the synthesis of oxygen-containing chlorine compounds has been considered. Revealed that strong oxidizing agents are chloric, chloric and hypochlorous acids, the synthesis of which can be adjusted without mediating the processing of raw materials in hydrochloric acid. It has been established that in the pH range from 3 to 4 and at potentials from 0.2 to 2.2 V, there are conditions for the simultaneous dissolution of the pseudo-alloy with the formation of WO₃ and the generation of oxygen-containing chlorine compounds.