第47卷第14期2019年7月广 州 化 工
Guangzhou Chemical Industry
Vol.47No.14Jul.2019
钨铼合金电化学溶解工艺研究
*
郭 瑞，赵星晨，李 波，许万祥，王靖坤，周 严，李 进
(西安瑞鑫科金属材料有限责任公司，陕西 西安 710016)
摘 要：采用电化学溶解法对某钨铼合金废料在氢氧化钠电解体系中的溶解过程进行研究㊂考察了电流密度㊁电解液碱度㊁
温度㊁电解液钨离子浓度对电解过程的影响㊂实验结果表明，在阳极电流密度400A /m 2㊁氢氧化钠浓度300g /L㊁电解液温度40~45℃的条件下平均槽电压为2.5V，合金电化学溶解率可达98%，使得大部分钨㊁铼以阴离子状态转入溶液中，完成钨铼合金的高效溶解，工艺简单高效，可实现工业化生产㊂
关键词：电化学；钨铼合金；溶解
中图分类号:TF841.8
文献标志码:B
文章编号:1001-9677(2019)14-0063-03
*
哀号的意思
基金项目：国家重点研发计划(2018YFC1901704)㊂
通讯作者：许万祥(1988-)，男，工程师，硕士，主要从事稀贵金属综合回收相关研究㊂
Study on Electrochemical Dissolution Process of Tungsten-rhenium Alloy *
GUO Rui ,ZHAO Xing -chen ,LI Bo ,XU Wan -xiang ,WANG Jing -kun ,ZHOU Yan ,LI Jin
(Xi’an Rarealloys Co.,Ltd.,Shaanxi Xi’an 710016,China)
Abstract :The electrochemical dissolution of tungsten -rhenium alloy in sodium hydroxide electrolysis
system was studied.The effects of current density,electrolyte alkalinity,temperature and the concentration of tungsten ion on the electrolysis process were inspected.The test results showed that the electrochemical dissolution rate of the alloy could reach 98%under the conditions of anode current density of 400A /m 2,sodium hydroxide concentration of 300g /L,electrolyte temperature of 40~45℃and the average cell voltage of 2.5V.The most of tungsten and rhenium were transferred into the solution of an anion state,and the efficient dissolution of the tungsten-rhenium alloy was completed.The process is simple and efficient,and industrial production can be realized.
Key words :electrochemical;tungsten-rhenium alloy;dissolution
钨铼合金是以钨元素为基体且与铼元素组成的固溶强化型合金㊂合金中常用的铼含量(质量分数)为3%,5%,10%,25%和26%㊂分低含量W-Re 合金(Re≤5%)和高含量W-Re 合金(Re≥15%)[1-3]㊂
msv
钨与铼制成各种成分钨铼合金，具有很多优良性能，像高熔点㊁高强度㊁高硬度㊁高塑性，电阻率高㊁高的再结晶温度㊁高的热电势值㊁低的蒸气压㊁低的电子逸出功和低的塑一脆性转变温度等，同时价格也比纯铼低75%~95%㊂所以钨铼合金在电子技术㊁热力控制㊁现代核子技术和宇宙航行技术㊁测温领域㊁仪器仪表㊁电器和其它尖端科学技术部门都得到了广泛的应用[4]㊂
钨铼合金废料回收铼的方法主要有氧化升华法和 硝石熔融分解 离子交换法”，氧化升华法能耗高，吸
收装置复杂，铼回收率低，硝石熔融分解法同样有能耗高㊁腐蚀性强等缺点[5]㊂本文根据钨铼合金物理化学特点，采用电化学溶解法处理某钨铼合金㊂
1 实 验
本研究选用的钨铼合金化学成分为:W 75%㊁Re 25%㊂称取一定量的钨铼合金作为阳极，阴极采用厚度0.3mm
的钛网㊂阴阳极极距25mm，以MPS-3010LP-2为直流电源，氢氧化钠溶液为电解液，电解时间5h，通过改变输出电流来改变阴阳极电流密度进行电溶实验㊂
实验过程中定期采用标准酸碱滴定法测定电解液的碱度度，钨㊁铼离子浓度的分析采用ICP 法，电解结束后将阳极残余物料煮沸烘干㊁称重，按下式计算溶解率㊂
η=g 0-g 1g 0
重庆达内科技
×100%
式中:η 合金溶解率,%
g 0 阳极重量,g
g 1 阳极残极重量,g
2 实验原理
钨铼合金的电化学溶解就是利用钨和铼在氢氧化钠溶液中
的溶解电极电势，控制槽电压和电流密度，使得钨和铼以离子状态进入溶液中㊂电溶过程阴极和阳极进行的主要反应如下:
阳极过程主要化学反应:
==Re-7e ReO -4
==W-6e WO 2-4
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广 州 化 工2019年7月
副反应主要是:2H 2==O+4e O 2↑+4H +阴极过程主要化学反应:2H +==+2e H 2↑
3 结果与讨论
电解过程中的影响因素比较复杂，本文研究电流密度㊁电解液碱度㊁电解温度和钨离子浓度等因素对电化学溶解过程中槽电压和合金溶解率影响，并得到最佳工艺参数㊂
3.1 电流密度的影响
将配制的氢氧化钠溶液(300g /L)注入电解槽内，电解液温度40℃，电溶5h，不同电流密度下的槽电压和溶解效率如图1所示
㊂
图1 电流密度对槽电压和溶解率的影响
Fig.1 The relationship between current density and
重庆暴雨4人失踪cell voltage and dissolution rate
图1表明，随着电流密度的增加，槽电压和电解能耗也随之增大㊂这是由于随着电流增大，阴极电解析氢变快，产生气泡降低了电解液的导电性能，浓差极化和电化学极化也增大，导致槽电压增大㊂低的电流密度电解能耗较低，但是使得产能也下降，综合考虑，合金溶解的电流密度选择400A /m 2为宜,
合金溶解率可达98%㊂
3.2 氢氧化钠碱度的影响
控制电流密度400A /m 2，电解液温度40℃，电溶5h，电
解液碱度对槽电压㊁合金溶解率的影响如图2所示
㊂
图2 氢氧化钠浓度对槽电压和溶解率的影响
Fig.2 The relationship between hydroxide concentration and
cell voltage and dissolution rate
从图2可看出，随着电解液氢氧化钠浓度的增加，溶液的导电性增大，槽电压下降，合金的溶解率增大㊂在低碱度时，溶液的导电性差，电阻大，阳极容易引起钝化，导致槽电压
高㊂当氢氧化钠浓度达到300g /L 时，合金溶解率可达到98%,
因此，将电解液碱度氢氧化钠浓度控制300g /L 为宜㊂
3.3 钨离子浓度的影响
电流密度400A /m 2，氢氧化钠浓度度300g /L，电解液温度40℃，电溶5h㊂钨离子初始浓度对槽电压㊁合金溶解率的影响如图3所示
㊂
图3 初始钨离子浓度对槽电压和溶解率的影响Fig.3 The relationship between the concentration of i
nitial tungsten ion and cell voltage and dissolution rate 由图3可见，初始钨离子浓度越大，槽电压上升，合金溶解率下降，这是由于钨酸根离子的导电性不如氢氧化钠电解液，随着钨酸根离子浓度的增加，电解液导电性能下降，导致槽电压上升，合金的溶解率下降㊂为保障良好的溶解率和较低的槽电压，钨离子浓度应维持在100g /L 以下㊂
3.4 温度的影响
控制电解电流密度400A /m 2，氢氧化钠浓度300g /L，电溶5h，不同温度下的槽电压和合金溶解率见图接电话用英语怎么说
4㊂
图4 温度对槽电压和溶解率的影响
Fig.4 The relationship between temperature and面面相觑
cell voltage and dissolution rate
图4表明，温度增高，槽电压是下降的㊂这是因为，温度升高增加了溶液中离子的扩散效率，电化学反应速率随之增大，降低了阴㊁阳极极化㊂温度太高会加快电解液的蒸发，造成工作环境恶化，因此，
温度不宜太高，操作温度维持在40℃左右，合金的溶解率达到98%，控制电解温度40~45℃为宜㊂
3.5 电解时间的影响
控制电解电流密度400A /m 2，氢氧化钠浓度300g /L，电解温度40℃，电解时间对槽电压和合金溶解率的影响见图5㊂
第47卷第14期郭瑞，等：钨铼合金电化学溶解工艺研究65
图5 时间对槽电压和溶解率的影响
Fig.5 The relationship between time and cell voltage
and dissolution rate
train是什么意思图5表明，随着电解时间的增加，槽电压前3h内是较缓幅度上升，而合金溶解率则较大幅度增大，随着电解时间的继续增加，槽电压呈现较大幅度上升，而溶解率则上升幅度减缓㊂当电解时间5h时，合金溶解率达到98%，此时槽电压2.9V，再继续增加电解时间，合金溶解率增幅较小，电解时间5h为宜㊂
综合以上条件实验结果，得到的钨铼合金氢氧化钠体系电化学溶解优化工艺参数和指标为：电流密度400A/m2㊁钨离子浓度小于100g/L㊁氢氧化钠浓度300g/L㊁电解温度40℃㊁平均槽电压2.5V，电解5h合金溶解率达到98%㊂
4 结 论
(1)在氢氧化钠体系下钨铼合金电溶的参数为：阳极电流密度400A/m2㊁钨离子浓度<100g/L㊁氢氧化钠浓度300g/L㊁电解温度40℃㊂在此条件下，平均槽电压为2.5V，合金溶解率达到98%㊂
(2)98%以上的有价金属钨㊁铼溶解转入溶液中，实现钨铼的高效溶解，为后续钨铼的分离提纯提供纯净的钨铼溶液，工艺简单易操作，易实现工业化生产㊂
(3)此工艺为其他难溶合金物料的溶解提供借鉴㊂
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