專(zhuān)利名稱(chēng)：廢舊硬質(zhì)合金生產(chǎn)硬質(zhì)合金制品粉末原料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢舊硬質(zhì)合金回收再生處理的方法，尤其一種利用廢舊硬質(zhì)合金生產(chǎn)硬質(zhì)合金制品粉末原料的方法。
背景技術(shù)：
伴隨硬質(zhì)合金總產(chǎn)量的提高，廢舊硬質(zhì)合金的回收再利用也得到人們的廣泛重視。目前，公開(kāi)報(bào)道的工業(yè)再生廢舊硬質(zhì)合金的方法有十余種。真正得到推廣應(yīng)用的通常是三種方法，即機(jī)械法、鋅熔法和選擇性電解法。
機(jī)械法所采用的設(shè)備是球磨機(jī)，用球磨機(jī)把廢合金磨成粉末。比較先進(jìn)的設(shè)備和方法有專(zhuān)利ZL982290955.9報(bào)道了的“用以粉碎廢硬質(zhì)合金的球磨機(jī)”，專(zhuān)利CN1236016A報(bào)道的“廢硬質(zhì)合金回收及再生處理方法”。機(jī)械法具有設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，投入少，工藝流程短的特點(diǎn)。但采用這種方法回收的硬質(zhì)合金料容易混入雜質(zhì)，而且氧含量較高，生產(chǎn)出來(lái)的粉末難以滿(mǎn)足高質(zhì)量硬質(zhì)合金制品的要求。此外，該法設(shè)備笨重，其生產(chǎn)效率極低，處理每批廢合金料需要400～600小時(shí)。
鋅熔法是在800～1000℃的溫度下，使鋅與硬質(zhì)合金中的鈷發(fā)生反應(yīng)，形成鋅鈷合金。然后，進(jìn)行真空蒸餾除鋅處理，使廢舊硬質(zhì)合金形成海綿狀的合金塊。再經(jīng)過(guò)破碎、研磨制造成粉末原料。鋅熔法雖然生產(chǎn)工藝成熟，便于批量生產(chǎn)，但是設(shè)備投入較高，生產(chǎn)費(fèi)用和能耗也很高，而且存在鋅對(duì)合金和環(huán)境的污染問(wèn)題。
選擇性電解法由于可以生產(chǎn)出高純度的合金粉末，便于復(fù)雜粘結(jié)相的分離，可滿(mǎn)足生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硬質(zhì)合金制品的要求。但是，此法存在陽(yáng)極鈍化問(wèn)題以及低鈷合金難于電解的問(wèn)題。所謂“陽(yáng)極鈍化”就是在電解過(guò)程中，作為廢合金的陽(yáng)極產(chǎn)生氧化，碳化鎢表面形成氧化膜，氧化膜降低了電流效率，這種現(xiàn)象稱(chēng)為陽(yáng)極鈍化現(xiàn)象。陽(yáng)極鈍化將使電解過(guò)程難以進(jìn)行，因而妨礙了正常的生產(chǎn)。對(duì)于低鈷合金，由于鈷含量很低，隨著電解的進(jìn)行，碳化鎢骨架層增厚，無(wú)法自行脫落，陽(yáng)極失去導(dǎo)電功能，因此電解過(guò)程亦難以進(jìn)行。為了解決選擇性電解法存在的陽(yáng)極鈍化和低鈷合金難于電解的兩大難題，人們做了許多嘗試。通常采用機(jī)械球磨和電解交替進(jìn)行的方法來(lái)解決陽(yáng)極鈍化問(wèn)題。但是，反復(fù)交替進(jìn)行電解—破碎，不僅降低了工作效率，也增加了物料污染的機(jī)會(huì)。帶有酸液的廢合金料反復(fù)搬運(yùn)，對(duì)環(huán)境和設(shè)備帶來(lái)不利的影響。采用人工和機(jī)械強(qiáng)化破碎，將廢合金研制成較細(xì)的粉末，然后再進(jìn)行電解的辦法來(lái)解決低鈷合金電解的難題。但是，人工和機(jī)械破碎這種方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，處理時(shí)間長(zhǎng)，破碎過(guò)程中也容易產(chǎn)生污染。而且低鈷合金的電解同樣存在陽(yáng)極鈍化問(wèn)題，其處理過(guò)程要比高鈷合金更加麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)選擇性電解法存在的問(wèn)題，提出了采用動(dòng)態(tài)電解方法處理回收廢舊硬質(zhì)合金的方法，即在電解處理的同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)化球磨的方法。
本發(fā)明提出的廢舊硬質(zhì)合金生產(chǎn)硬質(zhì)合金制品粉末原料的方法，包括以下內(nèi)容將回收的廢舊硬質(zhì)合金分類(lèi)、清洗，清洗好的廢舊硬質(zhì)合金直接裝入動(dòng)態(tài)電解機(jī)，加入鹽酸溶液，電解—球磨筒體轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的15～85％進(jìn)行電解處理，每8～12小時(shí)放出電解液，進(jìn)行分離制粉，分離制粉的過(guò)程如下電解液和合金碎塊過(guò)120目篩，篩上物重新電解，篩下物分離出沉淀物和電解溶液，沉淀物清洗—干燥—分析碳氧—調(diào)碳還原處理—球磨篩分—分析檢驗(yàn)—合格產(chǎn)品；電解溶液—化合物沉淀—沉淀物煅燒—氧化物—還原—合金粉末。
根據(jù)溶液成份和要求，可以分離鐵、鈷、鎳，或者制成復(fù)合金屬粉末。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其突出的優(yōu)點(diǎn)和有益的效果主要體現(xiàn)在以下方面1、保留了電解法生產(chǎn)的粉末材料純度高，易于分離鈷、鐵和其他粘結(jié)相的優(yōu)點(diǎn)；2、通過(guò)合金自身強(qiáng)化球磨，及時(shí)磨掉表面鈍化層，廢合金表面時(shí)刻保持著新鮮界面，從而解決了陽(yáng)極鈍化阻礙生產(chǎn)順利進(jìn)行的難題；3、由于電解的同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)化球磨，鈍化層和失去粘結(jié)相的碳化鎢及時(shí)被研磨脫落，解決了低鈷合金不能電解的難題；4、省略了廢舊硬質(zhì)合金初破工序，這不僅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也避免了合金的污染；5、廢合金自身強(qiáng)化球磨既無(wú)外來(lái)雜質(zhì)，又節(jié)約了大量的研磨球體。因此，本發(fā)明可以極大地提高工作效率，每批物料處理時(shí)間縮短為20～30小時(shí)。
6、采用本方法碳化鎢回收率可達(dá)97％，鈷回收率可達(dá)80％，電流效率可達(dá)90％，電耗＜330kwh/t，成本降低30～35％。
具體實(shí)施例方式
處理鎢鈷類(lèi)廢舊硬質(zhì)合金，其處理過(guò)程如下回收的廢舊硬質(zhì)合金清理分類(lèi)，然后經(jīng)堿洗、酸洗、去離子水清洗備用。
1、電解稱(chēng)取清洗好的廢舊硬質(zhì)合金50公斤，直裝入動(dòng)態(tài)電解機(jī)，加入鹽酸溶液，電解—球磨筒體轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，進(jìn)行電解處理。電解工藝參數(shù)如下電流密度1.5～4A/dm2，電解溫度室溫～60℃，鹽酸濃度1～4mol/L。
2、分離制粉每8小時(shí)放出電解液(碳化鎢的懸濁液)，進(jìn)行分離制粉，其過(guò)程如下將電解液和WC碎塊過(guò)120目篩，篩上物重新電解。篩下物經(jīng)沉淀、分離出沉淀物和溶液。
沉淀物碳化鎢用去離子水清洗3次—120℃干燥—分析碳氧—調(diào)碳還原處理—球磨2小時(shí)—120目篩分—分析檢驗(yàn)—合格產(chǎn)品。調(diào)碳還原處理可以根據(jù)實(shí)際要求增減。其工藝參數(shù)為溫度1200℃，時(shí)間1小時(shí)，采用氨分解進(jìn)行氣氛保護(hù)配碳，其目的是還原碳化鎢中的氧，以保證碳化鎢產(chǎn)品的碳含量。
用此方法得到的碳化鎢成分為總碳5.98％，游離碳0.01％，氧＜0.15％，鎳0.03％，鈷0.05％，鐵0.05％。平均費(fèi)氏粒度1.50微米。
分離出的電解溶液其主要成分是氯化鈷溶液，以及少量的鎳、鐵等。電解液經(jīng)沉淀可以反復(fù)使用，最后經(jīng)草酸氨沉淀、煅燒、還原制成還原鈷粉。具體工藝過(guò)程是氯化鈷溶液過(guò)325目篩—草酸氨沉淀-—草酸鈷—煅燒—氧化鈷—還原—鈷粉。
根據(jù)溶液成份和要求，可以分離鐵、鎳或者制成復(fù)合金屬粉末。
用此方法得到的鈷粉化學(xué)成分為鈷98.20％，鎳0.8％，鐵0.04％，銅0.04％硅0.01％，氧0.04％，碳0.01％，費(fèi)氏粒度2.10微米。
取上述粉末原料，按常規(guī)硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝制成YG8牌號(hào)硬質(zhì)合金制品，其物理、機(jī)械性能和金相組織如下密度14.80g/cm3，硬度HRA89.8，矯頑磁力＞15kA/m，抗彎強(qiáng)度1980N/mm2，斷口合格，低倍A02B02C00，污垢度總長(zhǎng)＜150微米，顯微石墨無(wú)，碳化鎢平均粒度1.0微米，鈷相分布1.0微米。
所生產(chǎn)的YG8拉絲模在現(xiàn)場(chǎng)使用，其性能和拉拔量與常規(guī)產(chǎn)品相當(dāng)。同樣，用上述粉末材料生產(chǎn)的YG11礦用產(chǎn)品其性能和使用情況與常規(guī)制品相同。
權(quán)利要求
1.一種廢舊硬質(zhì)合金生產(chǎn)硬質(zhì)合金制品粉末原料的方法，其特征在于該方法，包括以下內(nèi)容將回收的廢舊硬質(zhì)合金分類(lèi)、清洗，清洗好的廢舊硬質(zhì)合金直接裝入動(dòng)態(tài)電解機(jī)，加入鹽酸溶液，電解—球磨筒體轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的15～85％進(jìn)行電解處理，每8～12小時(shí)放出電解液，進(jìn)行分離制粉，分離制粉的過(guò)程如下電解液和合金碎塊過(guò)120目篩，篩上物重新電解，篩下物分離出沉淀物和電解溶液，沉淀物清洗—干燥—分析碳氧—調(diào)碳還原處理—球磨篩分—分析檢驗(yàn)—合格產(chǎn)品；電解溶液—化合物沉淀—沉淀物煅燒—氧化物—還原—合金粉末。
2.權(quán)利要求1所述的廢舊硬質(zhì)合金生產(chǎn)硬質(zhì)合金制品粉末原料的方法，其特征在于電解過(guò)程中，電流密度1.5～4A/dm2，電解溫度室溫～60℃，鹽酸濃度1～4mol/L。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用廢舊硬質(zhì)合金生產(chǎn)硬質(zhì)合金制品粉末原料的方法。本發(fā)明針對(duì)選擇性電解法存在的問(wèn)題，提出了采用動(dòng)態(tài)電解方法。本發(fā)明包括以下內(nèi)容將回收的廢舊硬質(zhì)合金分類(lèi)、清洗，直接裝入動(dòng)態(tài)電解機(jī)，電解處理，進(jìn)行分離制粉。電解液和合金碎塊過(guò)篩，篩上物重新電解，篩下物分離出沉淀物和電解溶液，沉淀物清洗—干燥—分析碳氧—調(diào)碳還原處理—球磨篩分—分析檢驗(yàn)—合格產(chǎn)品；電解溶液—化合物沉淀—沉淀物煅燒—氧化物—還原—合金粉末。本發(fā)明解決了陽(yáng)極鈍化難題；解決了低鈷合金不能電解的難題；省略了初破工序；每批物料處理時(shí)間縮短。本方法碳化鎢回收率可達(dá)97％，鈷回收率可達(dá)80％，電流效率可達(dá)90％，電耗＜330kwh/t，成本降低30～35％。
文檔編號(hào)C25C1/00GK1609279SQ200310104868
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
發(fā)明者孫本良, 李成威 申請(qǐng)人:鞍山科技大學(xué)