ИТС 24-2020 Производство редких и редкоземельных металлов

     2.5 Рений

Технология получения рения

При переработке молибденитовых концентратов, кроме сернокислых растворов мокрых систем пылеулавливания, источниками получения рения могут служить растворы после гидрометаллургической переработки огарков и азотно-сернокислые растворы от разложения молибденита азотной кислотой.

Переработка медно-молибденовых ренийсодержащих промпродуктов в настоящее время осуществляется по схеме окислительного обжига с возгонкой рения, содового выщелачивания обожженного продукта с последующим выделением из растворов молибдата кальция. Возогнанный рений улавливается в мокрой системе очистки газов и затем извлекается по сорбционной схеме в товарный перренат аммония. Окислительно-автоклавное выщелачивание растворами соды и едкого натра обеспечивает извлечение в раствор молибдена и рения до 98%. Экстракционные методы извлечения молибдена и рения с последующим получением парамолибдата и перрената аммония обеспечивают извлечение из исходного сырья 96% молибдена и около 90% рения.

Для выбора способа переработки вовлекаемого в производство сырья необходимо учитывать качество исходного материала, наличие примесей, лимитирующих выбор конечной продукции, а также имеющиеся производственные мощности.

Основными способами переработки ренийсодержащих производственных растворов в настоящее время являются сорбция на высокоосновных анионитах (ионнообменных смолах) и жидкостная экстракция.

Газообразные продукты, получающиеся при обжиге молибденитовых концентратов или при плавках медных концентратов, охлаждают, фильтруют и растворяют в серной кислоте с последующим выделением перренатов калия или аммония или ионнообменной сорбцией на активированном угле или ионнообменных углях, а также жидкостной экстракцией три-бутилфосфатом или аминами.

Металлургия рения

Дальнейшая переработка перренатов калия и аммония направлена на получение порошкообразного и компактного рения.

Для получения рениевого порошка перренат аммония (или калия) восстанавливают водородом в трубчатых печах с непрерывной продвижкой лодочек из молибдена.

Полученный водородным восстановлением перрената калия порошкообразный рений содержит ряд легколетучих примесей, которые не позволяют применять его в жаропрочных сплавах и в электронных приборах, работающих в глубоком вакууме. Особенно вредны примеси свинца, олова, кадмия, висмута и сурьмы. Содержание их в металлическом рении не должно превышать 1*10% каждой.

Достаточно полно указанные примеси могут быть удалены вакуумной дистилляцией при нагревании рения до высоких температур при остаточном давлении 1*10 мм рт.ст. В этих условиях при 2000°С наблюдается заметное спекание порошкообразного материала, а при 2300-2500°С происходит интенсивная очистка рения от большинства присутствующих в нем примесей. Чистота металла, за вычетом тринадцати примесей (Fe, AI, Mo, K, Na, Ca, Ni, Cu, Pb, Sn, Bi, Cd, Sb), составляет 99,988%. Больше всего в рении калия (0,0035-0,0030%) и кальция (0,0023-0,050%). Интенсивное удаление железа и никеля начинается при 2200°С, а калия и кальция - выше 2300°С. Содержание алюминия остается практически неизменным.

При исходном содержании в рении 0,003% Pb, 0,0006% Sn, 0,0007% Cd, 0,0003% Bi и 0,0004% Sb и после выдерживания металла в течение 2 часов и остаточном давлении 1*10 мм рт.ст. содержание этих примесей в металле снижается менее чем до 0,0001% каждой. Этого же эффекта можно достигнуть, если увеличить продолжительность нагрева до 4-6 ч при 2050°С.

Снизить содержание кислорода в рении можно также с помощью небольших добавок редкоземельных металлов, особенно лантана, раскисляющих рений. Так, при введении в рений 0,01% (по массе) лантана содержание кислорода в раскисленном таким путем рении составит 0,008% (по массе) против 0,015% (по массе) в исходном литом рении, что позволит снизить твердость и повысить пластические свойства рения.

Глубокую очистку рения от примесей возможно также осуществить через его оксихлориды. Наиболее удобно для этой цели применить монооксихлорид , который плавится при 30°С и кипит при 228°С. Это соединение легко очищается ректификацией. Вначале технический рений подвергают хлорированию газообразным хлором, получая пентахлорид рения ; далее пентахлорид окислением кислородом при 160-180°С превращают в монооксихлорид, который и очищают ректификацией. Наконец, чистый переводят в перренат аммония, который затем восстанавливают до металла.

Полученный металл характеризуется высокой чистотой.