صادق اسفیدان
بسم الله الرحمن الرحیم سایت شخصی صادق قربانی اسفیدانصادق اسفیدان
بسم الله الرحمن الرحیم سایت شخصی صادق قربانی اسفیدانبازیابی نیکل از قراضه سوپرآلیاژ Inconel 617
. مقدمه
سوپرآلیاژها آلیاژهایی مقاوم در برابر حرارت، خوردگی و اکسیداسیون می باشند که عموماً دارای مقادیر قابل توجهی عناصر باارزش مانند نیکل، کبالت، کرم و مولیبدن هستند. با توجه به افزایش کاربرد این دسته آلیاژها در صنعت، حجم تولیدی میزان باطله‌ها و قراضه‌های سوپرآلیاژی نیز رو به افزایش نهاده است. از آنجایی‌که در کشور ما تکنولوژی تولید سوپرآلیاژ و هم چنین امکان استفاده و ذوب مجدد این سوپرآلیاژها در ابعاد صنعتی فراهم نیست، این قراضه‌ها انبار و نگهداری می‌شوند. از طرف دیگر با توجه به قیمت بالای فلزات تشکیل دهنده این آلیاژها، در بازارهای جهانی، بازیابی این عناصر از قراضه‌ها امری ضروری به نظر می‌رسد.
اغلب پژوهش هایی که تا کنون در زمینه استحصال مواد تشکیل دهنده قراضه‌های سوپرآلیاژی ویا دیگر آلیاژهای پایه نیکل و کبالت به انجام رسیده است، بر اساس ترکیبی از روش پیرومتالورژی به همراه هیدرو یا الکترومتالورژی بوده است. عموما روش پیرو جهت حذف عناصری که مد نظر استخراج کننده نیستند، استفاده می شود. اکسیداسیون قراضه ها درحالت مذاب و وارد شدن عناصری چون کروم و آهن به صورت اکسید در سرباره و یا تشویه قراضه ها جهت حذف کروم به صورت سولفیدی و سپس حل سازی سولفید نیکل و سولفیدکبالت جهت بازیابی مثال هایی از ترکیب دو روش هستند.
بالا بودن دمای ذوب سوپرآلیاژها، هزینه بر بودن روش‌های پیرومتالورژی و بالا بودن میزان آلودگی روش‌های پیرو از یک سو، سهولت روش‌های هیدرومتالورژی و امکان انجام این روش‌ها در تناژ پایین از سوی دیگر، دلیل انتخاب روش هیدرومتالورژیکی به تنهایی ، بطور دقیق‌تر الکترومتالورژی، جهت استحصال عناصر مورد نظر است.
آلیاژ Inconel 617 از دسته سوپرآلیاژهای پایه نیکل است که در صنایع هوافضا در مصارفی چون محفظه احتراق، توربین گازی و لوله های انتقال مورد استفاده است . ترکیب شیمیایی این آلیاژ توسط آزمایش کوانتومتری بررسی و مطابق جدول 1 گزارش شده است. با توجه به درصد بالای نیکل موجود در این آلیاژ، هدف در این پژوهش بررسی عوامل موثر در حل سازی نیکل است. نیکل از نقطه نظر تکنیکی از فلزات بسیار مهم به شمار می‌رود و دارای کاربردهای مهم صنعتی است که در این میان می‌توان به کاربرد آن در باطری ها و کاتالیزورها اشاره نمود .
اولین مرحله استخراج فلز از یک کانی یا قراضه در روش های هیدرومتالورژی حل سازی یا لیچینگ است . نظر به مقاومت سوپرآلیاژها در برابر خوردگی روش حل سازی آندی یا الکترولیچینگ انتخاب گردید. طی این پروسه ماده ای که باید حل شود در آند (قطب مثبت) قرار می‌گیرد و در کاتد (قطب منفی) یک ماده خنثی که با الکترولیت وارد واکنش نشود، قرار داده می‌شود. آند و کاتد در یک محلول هادی جریان الکتریسته قرار می‌گیرد. با عبور جریان از سیستم بالا فلز الکترون/الکترون های خود را از دست داده و به صورت یون مثبت از کاتد جدا شده و وارد محلول می‌گردد. این واکنش اکسایش نام دارد. در سیستم مورد بررسی فلز نیکل مطابق واکنش 1 وارد فاز آبی می شود. نیکل غالبا با ظرفیت 2 در واکنش ها شرکت می‌کند.
(واکنش 1)
E0 معرف پتانسیل استاندار واکنش است. در اثر هیدرولیز اسید در الکترولیت یون های هیدروژن به صورت H+ وجود دارند. این یون‌ها طی واکنش احیا در سطح کاتد با جذب الکترون های آزاد شده در آند، به گاز هیدروژن تبدیل شده و از سمت کاتد خارج می گردند (واکنش 2).
