[发明专利]一种从废旧硬质合金中回收碳化钨、金属钴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体废物的再利用技术，具体地说，涉及一种一种从废旧硬质合金中回收碳化钨、金属钴的方法

背景技术

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削难加工的材料。

由于硬质合金是以碳化钨和稀有金属钴为主要原料，其经济价值和制造成本比较高，钨钴的回收是一项极有价值的回收领域。最早的回收利用工艺能耗高、设备比较复杂，而且对环境的影响较大。硬质合金硬度非常大而且致密度较高，很难在常温下被一些无机酸碱所溶解，因此在如何回收硬质合金上费了不少的周折。目前已有的回收利用工艺主要有几大类，一是所谓的高温处理法，其中有：硝石熔融法、空气氧化烧结法、通氧锻烧法等；二是机械破碎法，其中有：冷碎粉碎法、热碎粉碎法、锌熔法等；三是化学处理法，其中有金属多价盐处理法、氯化法、磷酸浸出法、盐酸处理法等；四是电化学法，有以碱作电介质、以盐酸或硫酸、硝酸作电介质的不同工艺路线；还有用通高压氧、以氨水或胺溶液浸取法；淡基化合物法和水蒸气升华三氧化钨的分解法等等。

各种方法各有其优缺点及一定的适用范围。总的来说，目前废硬质合金回收技术的发展呈现如下几个特点：(1)物理处理和化学冶金方法相结合，如电化学法一般只适用于处理钴含量大于8％的废硬质合金料。对于含钴小于8％的废硬质合金，如果将机械破碎工艺嫁接上去，它的适用范围就更大了。(2)机械破碎法与高温热处理相结合：在对废硬质合金进行破碎前，将待破碎物料进行如热淬火处理或经高温处理，可使合金变得疏松多孔，可极大改善大块废合金的破碎效果。生产实践已证明，该法对废硬质合金具有很好的综合回收效果。

在目前废硬质合金回收技术中，电化学法是一种既可以回收碳化钨又可以回收钴的技术：该法的实质是在电场作用下，以废硬质合金为阳极，使用适宜的电解质，通常在酸性介质中，通过控制阳极电位，将硬质合金废块料中的粘结剂钴选择性地溶入电解质中，再用化学冶金方法处理成氧化钴，碳化钨以阳极泥的形态产出，将其脱氧后可得到碳化钨粉末，然后再生产成硬质合金产品。

与其他方法相比，电化学方法工艺简单、投资省、成本低、效率高且劳动强度不大，污染也少。碳化钨产品可直接或经还原后返回硬质合金生产。钴从阳极溶出，可处理成草酸钴或金属钴粉，也可控制电解条件直接制取金属钴。例如：谭翠丽、许开华报道了一种从废弃硬质合金回收碳化钨的方法【申请号：201010210020】，该方法是将废弃硬质合金置于电解液中经电溶分离得到碳化钨粒料，然后进行磁选、破碎预处理，经过多个步骤得碳化钨。该方法能制得晶粒结构优良、微观夹杂低的再生碳化钨粉末，并且具有较高回收效率。但是该法再生碳化钨晶体经过一系列物理、化学过程，晶体微观结构存在变形、损坏、夹杂，使得再生碳化钨粉末的晶体结构、纯度等方面仍无法与原生矿得到的新鲜碳化钨粉末的质量相媲美；另外硬质合金行业已经对碳化钨质量提出了更高的要求，国际上要求以超细碳化钨粉为原料制成硬质合金，其硬度和强度都得到了大幅度提高。因此从废硬质合金料制取超细低杂质碳化钨，充分回收钴等稀有金属，是目前该行业的发展趋势。

另外，电化学方法工艺过程对电介质的盐酸浓度、电流密度、槽电压、端电压、溶液温度、电介质流动状态都有严格的要求。如果控制不当，则在阳极上将有氯和氧析出，将会使碳化钨的剥落，而且将使电流效率大大降低，在阳极上产生钝化现象。为此，许多采用电溶法的厂家大都以较大的电流密度来避免阳极钝化。在实践中有些厂家还发现，适当提高电介质的温度有助于单位电流密度的增加，从而提高电流效率。无论是提高电流密度，还是提高电解质的温度，都需要增加能耗。因此，在节能降耗、减污增效的今天，优化电化学方法工艺参数，提高电流效率和产品质量，探索清洁新能源在该工艺上是该行业的发展的另一个趋势。

发明内容

本发明的目的在于解决目前国内现有技术和设计原理在该领域内的缺陷和不足，采用电化学溶解法从废旧硬质合金中回收碳化钨、金属钴的方法回收废硬质合金，使用太阳能伏打电池作为能源，在酸溶液中进行，分别得到碳化钨片和氯化钴溶液，进而还原氯化钴得到钴粉。工艺过程包括一个太阳能转换电能装置，一个选择性电溶工艺控制步骤，一个从氯化钴溶液得到钴产品的工艺过程。碳化钨实收率为98％以上，钴的回收率为92～95％。