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镍基高温合金回收工艺研究

发布时间：

2025-10-30

来源：

镍基高温合金作为航空航天、能源动力等高端装备的关键材料，含有镍、钴、铬等有价值金属元素。随着资源日益紧张和环保要求提高，高效回收这些合金已成为我国新材料产业可持续发展的必然选择。

本文综合最新研究，对主流回收工艺进行系统分析。

一、镍基高温合金回收的战略意义

我国镍、钴储量分别仅占全球的1.11%和3.93%，但消耗量却超过全球50%，资源供给严重依赖进口。

镍基高温合金中镍含量通常超过50%，同时含有钴、铬、钼等有价金属，具有极高的回收价值。

目前，国内高温合金返回料大量积压，估计达数百上千吨，资源浪费现象严重。与国外70%-90%的高利用率相比，国内回收技术存在较大差距，亟需开发高效、环保的回收工艺。

二、主流回收技术路线分析

1. 火法冶金工艺

传统火法冶金主要通过高温熔炼分离金属，典型工艺包括真空感应熔炼、电渣重熔等。美国因科公司采用EAF（O2）+VIM工艺回收报废高温合金，回收率可达93%[1]。

优势：流程短、生产效率高，适合处理牌号明确、纯净度较好的返回料。

局限：能耗高，对设备要求苛刻，难以有效回收铼、钼等稀散金属，且易造成环境污染。

2. 湿法冶金工艺

湿法工艺通过酸浸、萃取等步骤回收有价金属，是目前研究最广泛的方向。

（1）电化学溶解法：利用电解原理溶解合金，具有设备简单、操作简便、浸出液浓度高等优点。研究表明，电化学溶解过程中，硫酸酸度、电流密度、电解液温度和镍离子浓度等因素对槽电压及能耗有显著影响。通过优化这些参数，可以实现高效、低能耗的合金溶解。与酸浸法相比，电化学溶解法试剂消耗少，环境污染小，且溶解液经萃取分离后可循环使用，具有较好的经济和环境效益[2]。

（2）酸浸法：直接使用盐酸、硫酸等无机酸进行浸出。王勃等人开发的加铝熔炼-酸浸技术，通过加入30%铝熔炼后，合金脆性增加，易于破碎，在最佳盐酸浸出条件下（5 mol/L，85℃），镍、钴等金属浸出率可达80%-90%[3]。

酸浸法工艺流程图

（3）创新湿法工艺：昆明理工大学研究团队提出了一种镓合金化处理-溶解-化学除杂-镍钴分离及镓分离回收的联合流程。该方法首次采用低熔点金属镓作为合金化元素，在特定条件下（氩气气氛，900-1000℃）处理镍基高温合金废料，可使其组织结构发生改变，从而显著降低溶解浸出难度。在王水体系中，新合金的镍、钴、镓浸出率分别可达97.69%、97.38%和99.12%[4]。

3.火法-湿法联合工艺

联合工艺结合了火法和湿法的优点，成为当前技术发展的热点。

一项创新专利技术采用萃取介质预处理，实现废旧高温合金中有价金属的梯次浸出，有效减少了酸消耗，提高了镍、钴、铝、铬的回收效率[5]。