При фактической переработке турбинных лопаток палладий в основном концентрируется в сварных швах и зонах покрытия лопаток. Компания DONGSHENG Precious Metals Recycler использует процесс плавки и рафинирования для извлечения палладия и других редких металлов из отработанных турбинных лопаток. Однако степень извлечения палладия значительно ниже, чем рения (содержание около 2%), поскольку палладий присутствует в сплаве в виде следовой добавки и склонен к окислению и потерям при высокотемпературной плавке. Европейские заводы по переработке используют гидрометаллургическую технологию для селективного растворения палладия путем погружения измельченных обломков лопаток в кислотный растворитель с последующим электролитическим осаждением для очистки. Этот процесс требует строгого контроля pH для предотвращения попадания примесей волокон, при этом чистота палладия достигает 99,5% на партию.
Основная проблема переработки турбинных лопаток заключается в эффективном разделении границ раздела композитных материалов. Турбинные лопатки состоят из жаропрочных сплавов на основе никеля (например, К465) и керамических покрытий, которые прочно соединены химическими связями. Традиционные методы механического дробления приводят к разрыву волокон и загрязнению металлическим порошком, что снижает качество переработанных продуктов. Японский завод Kōsei использует технологию электрошлакового переплава (ЭШП): на этапе предварительной обработки лопатки подвергаются пескоструйной обработке и кислотной промывке для удаления поверхностных оксидов; на этапе переплавки рафинирование проводится в вакууме ниже 0,67 Па для отделения матрицы сплава от примесей покрытия. Однако рений склонен к улетучиванию и потерям во время высокотемпературной переплавки, что требует вдувания аргона для защиты, что увеличивает потребление энергии на 30%.
Еще одной проблемой является обработка покрытий на основе смол. В качестве примера можно привести процесс химической деполимеризации, разработанный компанией Vestas: эпоксидная смола расщепляется при 240 °C с помощью диметилформамида, что приводит к разрушению волоконного каркаса. Однако авиационные смолы обладают более высокой термостойкостью и требуют ультразвуковой обработки для разложения, что увеличивает сложность оборудования.
Экономическая эффективность переработки турбинных лопаток зависит от содержания металла и стоимости процесса:
Высококачественный металл: турбинные лопатки, содержащие ≥4% рения (например, лопатки ступеней высокого давления двигателей коммерческих самолетов), могут содержать 20 кг рения на тонну лома. При текущих ценах на рений от 3000 до 6000 долларов США за килограмм стоимость переработки составляет приблизительно 60 000–120 000 долларов США за тонну. Компания HONGKONG DONGSHENG Precious Metal Recycling Company ежегодно перерабатывает 50 тонн лома лопаток.
Средне-низкий класс: лопатки военных двигателей или вспомогательных турбин с содержанием рения ≤2% и содержащие малоценные металлы, такие как вольфрам и молибден. Расходы на плавку и очистку составляют 45% от общей себестоимости, что снижает чистую прибыль до 10 000–15 000 долларов США за тонну.
Переработчики должны нести скрытые расходы: трансграничная транспортировка отработанных лезвий должна соответствовать положениям Базельской конвенции о передаче опасных отходов, что увеличивает расходы на соблюдение требований на 15%; уровень переработки химических растворителей (например, ацетата цинка) должен превышать 90% для поддержания экономической жизнеспособности.
Помимо переработки лопаток турбин, при выводе самолетов из эксплуатации приоритет отдается утилизации следующих компонентов:
Компоненты системы зажигания: электроды свечей зажигания содержат иридиевые сплавы , каждый из которых содержит 0,5–1 грамма иридия. Керамический корпус отделяется высокотемпературной плавкой, что обеспечивает степень извлечения иридия более 95%.
Электронные контакты и датчики: печатные платы, позолоченные в самолётах , имеют толщину золотого покрытия до 50 мкм, что значительно толще, чем у обычной электроники. Цианирование позволяет извлечь 10–20 граммов золота из килограмма лома, однако для этого требуются системы газоочистки.
Катализаторы выхлопных газов: платино-родиевые каталитические покрытия наносятся на выхлопные патрубки двигателей, а процесс их восстановления аналогичен процессу восстановления автомобильных каталитических нейтрализаторов. Метод кислотного выщелачивания с осаждением позволяет извлечь 90% металлов платиновой группы, но авиационные катализаторы имеют более сложную структуру и требуют более длительного времени реакции — до 72 часов.
Переработка турбинных лопаток остаётся основной ценностью переработки отслуживших свой срок самолётов, но преимущества могут быть увеличены за счёт точной сортировки, низкоуглеродных процессов и сотрудничества в цепочке поставок. В течение следующих пяти лет ЕС введёт стандарт утилизации самолётов на уровне 85%, что сделает технологию переработки турбинных лопаток ключевым фактором конкурентоспособности на рынке.
Язык
