[發明專利]一種廢鎢鈷硬質合金回收碳化鎢和金屬鈷的方法

有效

• 申請號: 201610490596.7
• 申請日: 2016-06-28
• 公開（公告）號: CN106145114B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 夏侯斌;沈為民;沈俊;劉宜強;鄧攀;余音宏
• 申請（專利權）人: 贛州市華新金屬材料有限公司
• 主分類號: C01B32/949
• 分類號: C01B32/949;C22B7/00;C22B23/02;B22F9/12
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技術領域

本發明涉及廢鎢合金的回收技術領域，尤其涉及一種廢鎢鈷硬質合金回收碳化鎢和金屬鈷的方法。

背景技術

硬質合金是由WC、Ti-WC及TiC-TaC(NbC)-WC等金屬碳化物硬質相和金屬Co、Ni、Fe等粘結相用粉末冶金工藝制得的合金，其中以WC為硬質相，金屬Co為粘結相的鎢鈷硬質合金所占份額最大。鎢鈷硬質合金具有很高的硬度，優異的耐磨性能，高的彈性模量，化學、熱穩定性好等優點，在現代工具、耐磨、耐高溫及耐腐蝕材料中占據重要地位，用途十分廣泛。然鎢和鈷都是價值較高的戰略金屬資源,隨著礦物資源瀕臨枯竭，為保證硬質合金產業可持續發展,廢硬質合金的回收問題越來越受到世界各國的重視。據相關報道，瑞典的山特維克每年利用再生合金料生產的硬質合金產品占總產量的1/3以上；日本日立工具公司，日本鎢業等均在日本本土范圍內大力開展廢硬質合金的回收工作；美國的廢硬質合金的回收工作也走在世界前列。這些工作極大的保證了硬質合金產業的可持續發展，具有戰略意義。

鎢鈷硬質合金含鎢為主，我國因有較豐富的鎢礦物資源的優勢，早期在發展硬質合金產業過程中，對廢硬質合金回收很不重視，硬質合金上游產業長期處于鎢礦物資源過度濫采，管理混亂，資源浪費嚴重；硬質合金產業以優質的一次原料生產大量抵擋合金。這些造成我國的鎢礦資源已瀕臨枯竭，鈷資源更是極為短缺，一直依賴進口。硬質合金產業形式堪憂，近年，國內企業聯合高校、科研院所下大力氣開展廢硬質合金的回收工作，已取得長足發展。目前應用于工業化的廢硬質合金回收方法有硝石法、硫酸鈉熔煉法、氯化法、磷酸浸出法、高溫處理法、破碎法、電溶法、鋅熔法及氧化還原法等十幾種，但現有這些方法依然存在適用性差，鐵、氧含量高，能耗高，鈷金屬損失，易引起臟化，污染環境，流程長，投資大，需相關濕法冶煉廠配套、再生合金檔次低等諸多問題。迫切需要一種適用性強、設備簡單、能耗低、不易臟化、無污染、回收率高、成本低、規模可大可小的高效、綠色回收廢鎢鈷硬質合金的方法。

發明內容

鑒于現有的廢硬質合金回收方法還存在諸多問題，本發明的目的在于公開一種廢鎢鈷硬質合金回收碳化鎢和金屬鈷的方法，提出了一種高效、綠色回收廢鎢鈷硬質合金的方法。

本發明的技術問題主要通過下述技術方案得以解決：

其工藝流程為：清洗干燥廢鎢鈷硬質合金，于石墨坩堝內真空提鈷，從坩堝內得疏松多孔結構碳化鎢，疏松多孔碳化鎢經破碎研磨得碳化鎢粉，鈷結晶器內冷凝結晶得金屬鈷粉。

具體如下：

(1)用硬質合金清洗劑溶液和清水清洗廢鎢鈷硬質合金原料，干燥，得干凈原料，硬質合金清洗劑溶液溫度為35～50℃，清水溫度為50～70℃，清洗過程不斷攪拌，開啟超聲波發生器，頻率為20～30kHz；

(2)步驟(1)得到的干凈原料置于內熱式真空電阻爐的石墨坩堝內，抽真空，待爐內壓力降至10Pa以下，啟動加熱系統，以2～10℃/min的升溫速率升溫至400～450℃，保溫10～40min，保溫過程待爐內壓力降至1Pa以下，啟動高真空系統，保溫結束。以2～10℃/min的升溫速率升溫至1500～1800℃。溫度達到1500～1800℃，保溫反應0.5～5h，反應結束。降溫至室溫，取出物料，從坩堝內得疏松多孔結構碳化鎢，從鈷結晶器內得金屬鈷粉；

(3)疏松多孔結構碳化鎢經4～30h研磨制得碳化鎢粉，碳化鎢粉同鈷粉及其它金屬粉配料，用于硬質合金生產。

進一步，步驟(1)中的廢鎢鈷硬質合金原料夾雜泥沙、油等雜質，先用硬質合金清洗劑溶液將這些雜質洗除，再用清水清洗后，干燥，得干凈原料，有利于制備高品質碳化鎢粉；

進一步，步驟(2)中粘結相金屬鈷的熔點為1495℃，爐內溫度達到1500～1800℃時，鈷熔化成液態，金屬的鈷蒸汽壓P₁為：1.03Pa，開啟高真空系統，真空爐內壓力可降至6.67×10^-2Pa，實際工作中爐內壓力P₂遠小于P₁，固態鈷液化后快速沸騰揮發至結晶器，從廢硬質合金中分離出來，形成疏松多孔結構碳化鎢；鈷結晶器位于石墨坩堝上部，經過渡段與坩堝密閉連接，過渡段將鈷揮發區(坩堝)和冷凝區(鈷結晶器)分開，鈷結晶器由3～10個結晶盤層疊而成，見圖1示，結晶器內溫度低于鈷的熔點，鈷蒸氣在盤內冷凝收集下來，控制不同的條件可得到粒度不同的鈷粉；

進一步，步驟(3)中疏松多孔結構碳化鎢經破碎、4～30h研磨，制得粒度為2～10μm的碳化鎢粉，碳化鎢粉同鈷粉及其它金屬粉用傳統工藝配料，生產硬質合金。