高温合金废料回收再利用的研究进展及未来发展方向

陈长军^1,2,3，陈振斌^1,2，孙元³，唐俊杰^3,4，候桂臣³，张洪宇³，刘文强³

1. 兰州理工大学材料科学与工程学院2. 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室3. 中国科学院金属研究所4. 辽宁科技学院生物医药与化学工程学院

摘 要：近年来,随着我国航空航天事业的飞速发展,高温合金的年产量逐年增加,与此同时,制造过程中产生的高温合金废料也越来越多,废料的堆积造成了严重的资源浪费和环境污染。近来,由于金属学及材料学等多学科交叉融合并发展迅速,国内在高温合金废料及其返回料回收再利用方面取得了一定的研究进展,但与欧美等发达国家相比仍存在巨大的差距。高温合金回收效率受其牌号、组成等因素的影响。传统的湿法、火法、湿法火法结合工艺很难从根本上取得突破。因此,近年来除了在基本工艺的基础上进行优化改进外,研究者们主要从预处理、选择合理的浸出液及电解液、设计高效萃取剂、合成新型分离材料等方面不断尝试,并取得了阶段性成果,在充分发挥现有回收工艺效率的同时大幅提升了高温合金中主要元素的回收效率。迄今为止,能成功实现较高效率地回收高温合金废料的方法主要包括酸浸法、电解法、离子交换法、萃取法等。其中,酸浸法应用得最早,可采用酸液浸出法对含铼高温合金废料进行回收再利用。优化工艺参数可使高温合金废料中铼浸出率达99%以上,但回收效率受钝化膜的阻碍逐渐降低且产生废酸、废气,因此其发展受到限制。近年来,采用直流电源,以合金为阳极、石墨为阴极,在氯化物的电解液中能有效破除合金废料在电化学溶解过程中的钝化膜,显著提升回收效率,备受研究者的青睐。在电解的基础上以有机溶剂为电解液、氯化物为电解质,结合萃取、离子交换及吸附等工艺,实现对合金废料中元素的分类回收,为高温合金废料绿色可持续回收提供了可能。本文从废料的来源与特性及回收工艺两方面总结了高温合金废料回收再利用的研究进展,着重对国内外湿法、火法、湿法火法结合工艺进行了介绍,并分析了高温合金废料回收技术的未来研究方向,以期为这一领域的相关研究和工程应用提供参考。

关键词：高温合金废料;湿法;火法;湿法火法结合工艺;