[發明專利]一種水熱法回收廢舊硬質合金制備超細氧化鎢納米粉末的方法

有效

• 申請號: 201210320135.7
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102808086A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 王金淑;李洪義;李志飛;吳俊書;劉柏雄
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

一種水熱法回收硬質合金制備氧化鎢納米材料的方法，屬于硬質合金回收技術領域。

背景技術

硬質合金被稱為現代工業的“牙齒”，廣泛用于切削工具、地質礦山工具、金屬成型工具及要求耐磨、耐腐蝕的零部件等。隨著經濟的發展，硬質合金的產量逐年增加，同時廢硬質合金的產量也不短增長。我國鈷資源短缺，每年需大量進口，鎢資源雖較豐富，但隨著近年來的產量大增，儲藏量由早些年的45%下降到35%。因此，廢舊硬質合金的回收再利用，對于合理利用和保護現有資源，提高資源的利用率有著十分重要的意義。目前國內外回收硬質合金的主要方法有酸浸法、高溫處理法、機械破碎法、鋅熔法等。其中，酸浸法效率低，且無法處理含鈷量較低的硬質合金；高溫處理法能耗較高，且所得產物晶粒較粗大；機械破碎法在破碎過程中易引入雜質，且一般合金廢料硬度高，粉碎困難；鋅熔法能耗高、設備復雜、且回收過程中容易產生鋅污染。而且目前對于硬質合金的回收，主要集中在回收后再生硬質合金，但是大部分再生的硬質合金性能較差，附加值較低。

而隨著工業的發展，水污染問題已經越來越嚴重，污水處理已經成為一項嚴峻而急迫的問題。由于具有簡單、高效等特點，采用吸附劑處理污水的方法已逐漸受到人們的重視。然而，目前如何快速制備低成本、高性能的吸附劑成為制約該方法發展的一個瓶頸。

發明內容

本發明的目的是針對已有的硬質合金回收及利用中存在的問題，提供了一種成本低、適用性廣、流程短的利用廢舊硬質合金制備超細氧化鎢納米粉末的方法，該超細氧化鎢納米粉末可作為高性能吸附劑。

本發明一種水熱法回收廢舊硬質合金制備超細氧化鎢納米粉末的方法，其特征在于，是一種利用水熱法，將硬質合金中的鎢和鈷分離，其中的鈷被硝酸溶解，以離子的形式存在溶液中，而WC則被氧化為WOx·0.33H₂0，具體包括以下步驟：

（1）將廢舊硬質合金清洗干凈，放入反應釜中，加入能夠提供氟離子的氟化物，并加入濃硝酸和雙氧水，使硬質合金中的碳化鎢全部氧化，將反應釜在120~200℃恒溫下處理6-48小時；

（2）反應釜冷卻后，將固、液相分離，固相干燥后用研缽粉碎即得超細WO₃·0.33H₂0納米粉末。

以廢舊的硬質合金刀頭為原料，合金中鈷的質量百分比優選為3%~15%，初始WC顆粒大小為0.5~5μm。

上述濃硝酸的濃度優選為16mol/L，雙氧水優選為9.9mol/L；所用的濃硝酸和雙氧水的體積比為1:5~5:1，加入氟化物與硬質合金中碳化鎢的摩爾比為1:0.9~1:4.1。

本發明采用廢舊硬質合金作為原料，所制備的氧化鎢水合物達到了納米級，可做為吸附劑處理污水，且吸附性能較好。

本方法以廢舊的硬質合金為原料，以硝酸和雙氧水作為反應溶液，在反應釜中進行反應，所制備的氧化鎢水合物可直接用做吸附劑。與已有硬質合金的回收及利用方法相比，本發明具有如下優勢：（1）本方法所利用的硬質合金廢料不需要提前粉碎，經過簡單的清洗后，可直接用于回收再利用，硬質合金無需提前粉碎，如尺寸為14*11*4mm及以下尺寸的合金刀頭可直接用于回收。（2）本方法所制備的氧化鎢水合物具有較高的比表面積，達到了70~90m²g^-1，可直接用作吸附劑，且性能較好；（3）本方法所需設備簡單、流程短、能耗低、回收率高、所得產品附加值高，適于工業化生產。

附圖說明

圖1：回收前的廢舊硬質合金表面SEM照片；

圖2：回收后得到氧化鎢水合物XRD分析結果；

圖3：回收后得到的氧化鎢水合物的TEM照片；

圖4：得到的WO₃·0.33H₂0納米粉末對亞甲基藍的等溫吸附線；

圖5：得到的WO₃·0.33H₂0納米粉末對Pb²⁺的等溫吸附線。

具體實施方式