Skip to main content
header-image
Инновации

Возвращение драгоценностей: новый способ восстановления платины из «сажи»

April 29, 2015
Насколько платина распространенный металл? Представьте, что для получения одной унции (порядка 30 г.) платины не хватит даже мощнейшей энергии сверхновых звезд, при взрыве которых создается большая часть химических элементов. Если последние теории верны, то для выработки этого металла необходимо столкновение двух массивных нейтронных звезд − объектов настолько плотных, что чайная ложка их материи весит 100 миллионов тонн.
Несмотря на трудности в его получении, серебристый элемент может быть невероятно полезным. Его используют для очистки токсичных составляющих выхлопных газов, производства электроэнергии в топливных элементах и даже для борьбы с раком. Неудивительно, что ученые пытаются вернуть каждый использованный грамм этого металла. «Наша цель − свести к минимуму расходы платины и максимально увеличить ее восстановление», − сообщает химик GE Global Research Лоуренс Кул. «Каждая извлеченная нами унция металла − это унция, которую нам не приходится покупать».
image

Фото выше: Стодоллоровая платиновая монета 2009 года. Фото предоставлено: U.S. Mint. Фото заголовка: Изображение нейтронной звезды класса магнетар. Фото предоставлено: ESO/L.Calçada

Одним из основных потребителей платины является авиационная промышленность, на данный момент активно работающая над повышением эффективности восстановления этого металла. Производители авиационных двигателей используют платину в качестве супер-клея для скрепления специального теплозащитного покрытия с поверхностью лопаток внутри турбины высокого давления. Такое покрытие защищает лопатки от коррозии и высоких температур.

Однако на практике лопатки не всегда находятся внутри двигателя: ремонтные бригады периодически вытаскивают их для осмотра и технического обслуживания. При этом платину очень непросто отделить от лопаток. «Один из используемых нами методов включает пескоструйную обработку. Из-за агрессивного воздействия частиц мы теряем всю нанесенную платину», − объясняет Лоуренс Кул. «Использованный материал классифицируется как отходы и далее служит компонентом цементного раствора. Поскольку расход платины на каждую лопатку составляет 1,0 грамма, а за год проводится обработка 50 000 турбинных лопаток, издержки в данной области были значительными». (Эффективность химического восстановления платины варьируется в пределах от 68 до 91 процента).
image

Лопатка турбины высокого давления реактивного двигателяGE. Серебристое покрытие на лопатке выполняет теплозащитную функцию. Это покрытие соединено с поверхностью лопатки при помощи тонкого слоя алюминида платины. Фото предоставлено: GE Aviation

Каждый год GE Aviation сдает в лом около 24 тонн лопаток турбины высокого давления. Вместо подобного нецелесообразного расхода отделенного от поверхности лопаток ценного металла, компания наняла Лоуренса для поиска действенного способа, позволяющего последовательно и выборочно отделять слои.

Ученый изобрел метод, который растворяет теплозащитное покрытие, но сохраняет платиновый остаток на лопатках. Этот остаток легко удаляется с поверхности лопатки при помощи воды и образует грязную субстанцию, которую можно назвать «черной платиновой сажей». Содержание чистой платины в «саже» составляет порядка 49 процентов. Дальнейшие переработка и очистка этой субстанции не представляют трудностей. «Мне пришлось полностью вникнуть в процесс», − комментирует Лоуренс.
извлечение платины

Словно неограненный алмаз. Платиновая «сажа» из этого поддона содержит до 49 процентов драгоценного металла. Фото предоставлено: GE Global Research

С помощью этого метода можно восстановить 93 процента платины, используемой для покрытия лопаток. «В настоящее время наша компания сотрудничает со сторонними поставщиками, использующими традиционные методы, с помощью которых, как мы считаем, невозможно восстановить и сохранить на деталях платину и другие ценные элементы, такие как рений, в объемах, доступных технологии GE», − заявил менеджер по развитию авиационно-космической промышленности в компании по высокотехнологичной переработке ELG MetalsДэнис Оливер. «Кроме того, метод GE представляется более эффективным и экономичным».
image

Часть турбины высокого давления реактивного двигателя CF6 компании GE. Такие двигатели установлены на многих самолетах Boeing 747, в том числе на Air Force Oneпрезидента США. Фото предоставлено: GE Aviation

Прошло несколько лет, прежде чем был осуществлен переход от использования технологии в лабораторных условиях к промышленному применению. «В начале работы мы использовали ультразвуковые ванны и фильтровальную бумагу», − сообщил ученый. «На данном этапе целью являлась адаптация процесса для использования на центрифугах и вибрирующих цилиндрах».

ELG стала первой компанией, лицензировавшей технологию восстановления платины Кула. В настоящее время ELG готовит ее для коммерческого дебюта. После того, как покрытие будет отделено от лопаток GE, компания ELG отправит платиновую «сажу» на специализированный очистительный завод, который вернет GE каждый грамм платины из склеивающей субстанции.
новости платины

Переработанные лопатки реактивного двигателя. Фото предоставлено: ELG

Авиационная промышленность проводит ремонт и утилизирует более миллиона лопаток турбин высокого давления в год. ELG также занимается переработкой лопаток других производителей, а технология GE поможет восстановить платину на каждой из них. «Мы перерабатываем материалы для GE в течение многих лет, и этот проект также будет важной частью наших деловых отношений», − считает Оливер. «Это позволит нам самостоятельно обрабатывать большее количество лопаток, а также увеличит объемы восстановления платины».

По словам Бернарда Ибрагима из отдела GE Ventures, который занимался переходом к промышленному применению технологии: «Это замкнутая система, в которой ты не только получаешь целый пирог, но и можешь наслаждаться им, откусывая кусочек за кусочком практически бесконечно».

Статья подготовлена коллективом GE Reports
Categories
tags