高溫合金作為一種特種金屬材料，隨著我國(guó)航天、航空、航海工業(yè)的快速發(fā)展，其用量也快速增長(zhǎng)。目前我國(guó)高溫合金年產(chǎn)量約5000 噸，生產(chǎn)過(guò)程中以及達(dá)到服務(wù)期限后產(chǎn)生的廢料占年生產(chǎn)總量的70%以上。此外，隨著社會(huì)信息化程度的不斷加大，電子信息產(chǎn)品的應(yīng)用與更新?lián)Q代步伐越來(lái)越快，由此也產(chǎn)生出大量的電子廢棄物。在上述兩類廢棄物中，高溫合金廢料含有大量的Re、Ni、Co、Cr、W、Ta、Mo、Pt等稀有與貴重金屬，電子金屬?gòu)U棄物含有Ag、Au、Pd等貴金屬以及Ni、Cu等有價(jià)金屬。目前我國(guó)多數(shù)稀有與貴重金屬的回收率低于50％，尚未建立起循環(huán)利用的良性循環(huán)體系。對(duì)上述廢棄物中的稀有與貴重金屬進(jìn)行有效的回收利用，不僅可以減少我國(guó)金屬資源的消耗，同時(shí)還可以降低對(duì)環(huán)境的危害，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

　目前金屬所已建立了稀有與貴重金屬循環(huán)利用實(shí)驗(yàn)室，如圖1所 示，該實(shí)驗(yàn)室具備開(kāi)展金屬資源回收利用研究所需的各種設(shè)備及裝置。針對(duì)高溫合金廢料的特點(diǎn)，金屬所提出了從高溫合金廢料中回收各種單質(zhì)稀有與貴重金屬元素 的濕法冶金工藝流程。由于高溫合金廢料破碎處理的難度大、成本高，直接采用大塊高溫合金廢料進(jìn)行溶解，因此高溫合金廢料的高效快速溶解成為研究工作中的一 項(xiàng)重要內(nèi)容?？蒲腥藛T通過(guò)系統(tǒng)研究電解液成分及電解工藝等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)高溫合金溶解過(guò)程的影響，揭示了鈍性元素Al、Cr的強(qiáng)氧化能力是制約高溫合金廢料快速溶解的關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了具有“破鈍化”功能的強(qiáng)電解質(zhì)溶液，使高溫合金廢料的電解速率得到大幅度提升。在電解過(guò)程中高溫合金廢料中的W、Ta、Mo元素形成陽(yáng)極泥，而Ni、Co、Re、Cr、Al、Fe等元素則形成離子溶液，因此電解過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)高溫合金廢料的第一步分離。根據(jù)金屬離子溶液的特點(diǎn)，采用分步化學(xué)沉淀分離的方法，先從Ni、Co、Re、Cr、Al、Fe離子溶液中依次分離出Fe、Al和Cr化合物；在后續(xù)富含Ni、Co、Re的離子溶液中，考慮到Ni、Co離子在溶液中質(zhì)量百分比遠(yuǎn)大于Re離子，首先采用離子交換法把Re離子從Ni和Co的離子溶液中分離出來(lái)；然后再采用萃取分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)Ni和Co離子溶液的分離。針對(duì)Re離子吸附分離過(guò)程中吸附率低以及解析困難的關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)對(duì)不同類型樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)與錸酸根離子結(jié)合能力的理論分析，并利用陰離子對(duì)樹(shù)脂活性基團(tuán)進(jìn)行全面改性，實(shí)現(xiàn)了Re離子的高效吸附與解析，攻克了Re離子吸附率與解析率低的技術(shù)難關(guān)。分離固態(tài)陽(yáng)極泥W、Ta、Mo的第一步是把這些以氧化物形態(tài)存在的陽(yáng)極泥溶解成為離子溶液，然后采用分步化學(xué)沉淀先從離子溶液中分離出Ta，再分離出W和Mo。從高溫合金廢料中分離獲得的各種金屬元素的中間產(chǎn)品如圖2所示。高溫合金中最為貴重的金屬元素是Re，目前市場(chǎng)價(jià)格約為6萬(wàn)元/公斤，在世界范圍內(nèi)儲(chǔ)量不足1萬(wàn)噸，而我國(guó)Re的保有儲(chǔ)量?jī)H為237噸。由于Re是提高高溫合金高溫力學(xué)性能的關(guān)鍵元素，因此Re的回收與循環(huán)利用具有極為重要的意義。把分離出來(lái)的Re離子溶液制備成錸酸銨溶液，對(duì)錸酸銨溶液進(jìn)行多次重結(jié)晶處理后，獲得了高純度的錸酸銨晶體；高純錸酸銨經(jīng)過(guò)H還原后得到純Re粉末，純Re粉末燒結(jié)后獲得最終的Re粒產(chǎn)品，見(jiàn)圖3所示。通過(guò)上述研究工作，金屬所已經(jīng)初步掌握了高溫合金廢料的回收與循環(huán)利用方法。

　對(duì)比分析常用分離方法的優(yōu)缺點(diǎn)后，金屬所優(yōu)選相分離技術(shù)作為電子廢棄物中稀有與貴重金屬分離路線的第一步，并建立了計(jì)算金屬元素在兩液相分離系中分配比的模型。通過(guò)合金熱力學(xué)分析，采用Fe/Pb分離系初步實(shí)現(xiàn)了貴金屬Ag的分離與提純；采用Fe/Cu分離系初步實(shí)現(xiàn)了Ag、Au、Pd的分離。在系統(tǒng)研究了溫度、保溫時(shí)間、攪拌時(shí)間、冷卻方式等工藝參數(shù)對(duì)金屬元素分離效率的影響后，初步建立了電子廢棄物中多種稀有與貴重金屬的相分離工藝方法。采用濕法冶金技術(shù)徹底分離Fe/Cu分離系中各種金屬元素的第二步現(xiàn)已啟動(dòng)。

　在未來(lái)研究工作中，金屬所將積極擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，不僅實(shí)現(xiàn)高溫合金廢料中稀有與貴重金屬的回收，同時(shí)利用回收金屬制備出高純金屬以及高溫合金材料，全面實(shí)現(xiàn)高溫合金的高效生產(chǎn)。另外，金屬所還將積極開(kāi)展電子廢棄物中稀有與貴重金屬的回收與循環(huán)利用，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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