способ утилизации отходов твердых сплавов, содержащих карбид вольфрама и кобальт в качестве связующего

Формула изобретения

Способ утилизации отходов твердых сплавов, содержащих карбид вольфрама и кобальт в качестве связующего, включающий погружение их в кислотный электролит, подключение к положительному полюсу источника электрического тока и проведение электролиза с переводом кобальта в раствор, а вольфрама в шлам, отличающийся тем, что электролиз проводят с использованием постоянного электрического тока, в качестве электролита используют 5-15%-ный раствор серной кислоты, содержащий 2% восстановителя с получением порошка карбида вольфрама в шламе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к переработке отходов твердосплавных материалов, в частности к методам регенерации вторичного сырья для производства твердых сплавов, содержащих в своем составе зерна карбидов вольфрама, титана и тантала, а в качестве связки - кобальт.

Наиболее применяемый способ переработки различных марок твердых сплавов основан на процессе сплавления с селитрой [New process for reclaiming tungsten scrap / Brooker Kenneth J.A. // Int. J. Refract. Metals and Hard Mater. - 1990. - 9. N 3 - С 121-122.]. Недостатками этого метода являются его несоответствие современным экологическим требованиям (выделение нитрозных газов), а также необходимость в последующей многостадийной переработке образующегося спека (водное выщелачивание вольфрама, конверсия раствора вольфрамата натрия в аммонийные соли, кислотное разложение кека, выщелачивание с извлечением кобальта и т.д.), что серьезно увеличивает затраты на передел и ухудшает качество товарной продукции.

Известен «цинковый способ» переработки отходов твердых сплавов, суть которого заключается в следующем. Способ переработки кусковых отходов твердых сплавов включает загрузку цинка и кусковых отходов твердого сплава на поддон в вакуумную печь, расплавление цинка, экстрагирование в него металла-связки кобальта или никеля, отгонку цинка и конденсацию его в приемнике-конденсаторе с получением на поддоне легкоизмельчаемого спека, состоящего из карбида тугоплавкого металла и порошка металла-связки, а на поверхности конденсатора - слоя металлического цинка, охлаждение печи и выгрузку из нее конденсатора с цинком и поддона, измельчение содержимого поддона в шаровой мельнице с получением порошковой смеси, пригодной для производства твердого сплава, и очистку поверхности конденсатора от цинка для его повторного использования. Недостатками этого способа являются низкая производительность, необходимость тщательной предварительной сортировки перерабатываемого сырья, а также неэкологичность (Способ переработки кусковых отходов твердых сплавов - Патент РФ № 2101375).

Наиболее близким техническим решением является способ переработки карбидных отходов твердых сплавов, заключающийся в их селективном электрохимическом растворении в кислых средах с переходом вольфрама в нерастворимый осадок и переводом кобальта в раствор. Электролиз проводят при 20-25°С с использованием реверсивного переменного тока промышленной частоты. В качестве электролита используют 5-6 М раствор азотной кислоты. Применение реверсивного тока позволяет осуществлять практически полное окисление карбида вольфрама до вольфрамовой кислоты, устраняет негативные явления, связанные с анодной поляризацией и пассивацией электродов, значительно упрощает конструктивное оформление электролиза. Недостатком данного способа является образование вольфрамовой кислоты, которую необходимо в дальнейшем восстанавливать до карбида вольфрама при высоких температурах (Способ переработки карбидных отходов твердых сплавов - Патент РФ № 2110590).

Данный недостаток устраняется изобретением, позволяющим деструктурировать твердые сплавы с получением порошка карбида вольфрама в анодном шламе и переводом кобальта в раствор с последующим восстановлением его на катоде.

Способ переработки карбидных отходов твердых сплавов заключается в их селективном электрохимическом растворении в среде серной кислоты с переходом вольфрама в виде карбида в нерастворимый осадок и переводом кобальта в раствор. Электролиз проводят при 15-30°С с использованием постоянного электрического тока. В качестве электролита используют 5-15% раствор серной кислоты, а в качестве восстановителя раствор сульфата аммония или гексаметилентерамина (уротропина) концентрацией 2%. Использование восстановителя позволяет исключить окисление карбида вольфрама в его оксид.

Схема установки для осуществления способа приведена на чертеже: 1 - емкость для электролиза; 2 - анод; 3 - катод; 4 - раствор, содержащий серную кислоту и восстановитель.

Пример осуществления способа. В емкость 1, заполненную раствором, содержащим 98% раствора серной кислоты (например, 15%-ного) и 2% восстановителя (например, сульфата аммония), погружают твердый сплав, содержащий кобальт в качестве связующего, используя его в качестве анода 2, и инертный катод 3. Плотность тока 2-20 А/дм². Под действием постоянного тока кобальт с анода переходит в раствор, а карбид вольфрама выпадает в анодный шлам.

Кислый раствор электролита с осадком подвергается фильтрованию под вакуумом с целью отделения влажного осадка карбида вольфрама.

Данный способ применим для твердых сплавов, содержащих кобальт в качестве связующего.