Processo de Reciclagem de Carboneto de Tungsténio e Pontos Práticos

Carboneto de tungsténio, como o componente central de carboneto cimentado, ele é amplamente utilizado em ferramentas de corte, moldes, peças de maquinaria de mineração e outros campos devido à sua elevada dureza, resistência a altas temperaturas e resistência ao desgaste. Com o desenvolvimento industrial, uma grande quantidade de produtos de carboneto cimentado descartados gera resíduos substanciais de carboneto de tungsténio. Estes resíduos contêm o abundante metal estratégico tungsténio. As reservas naturais de tungsténio são limitadas e a sua extração é difícil. A reciclagem de carboneto de tungsténio não só reduz os custos das empresas, como também permite a reciclagem de recursos, alinhando-se com o conceito de indústria verde. Desde o forte aumento dos preços do carboneto de tungsténio em 2025, a reciclagem de carboneto de tungsténio tornou-se cada vez mais importante. A secção seguinte, combinando tecnologias de ponta, detalha os métodos, os procedimentos práticos e as precauções para a reciclagem de resíduos de carboneto de tungsténio, adaptados a cenários de produção reais e concebidos para fácil compreensão.

Os resíduos de carboneto de tungsténio que encontramos diariamente consistem maioritariamente em ferramentas de corte de carboneto cimentado descartadas, moldes, etc., com carboneto de tungsténio (WC) como componente principal, contendo frequentemente cobalto, níquel e outras fases ligantes, bem como pequenas quantidades de impurezas. Diferentes materiais residuais, dependendo do seu estado e composição, requerem métodos de reciclagem distintos. Atualmente, a indústria classifica-os principalmente em dois tipos: reciclagem pirometalúrgica tradicional e reciclagem moderna de baixo consumo e amiga do ambiente.

I. Reciclagem Pirómetalúrgica Tradicional: Adequada para Resíduos Grandes e de Alta Pureza

A reciclagem pirometalúrgica é a tecnologia de reciclagem de carboneto de tungsténio mais antiga aplicada. O processo é maduro e particularmente adequado para processar resíduos de materiais grandes e não triturados. Os métodos centrais são a fusão alcalina e a fundição com nitrato de sódio.

1. Fusão Alcalina: Considera Também a Recuperação de Subprodutos
A fusão alcalina é o método mais comum para o processamento industrial de grandes resíduos de carboneto de tungsténio. O processo principal envolve a calcinação a alta temperatura, fazendo com que o carboneto de tungsténio reaja com reagentes alcalinos para produzir tungstato de sódio solúvel em água, que é depois purificado e reduzido novamente a pó de carboneto de tungsténio. Procedimento prático: 1. Método simplificado: Após triturar o material residual, adicione carbonato de sódio 5%-10% e cloreto de sódio 25%-50% (para fluxagem e poupança de energia) numa proporção específica. Misture bem e calcine a 700-900 ℃ durante 2-5 horas. Após o arrefecimento, mergulhe em água e filtre para obter uma solução de tungstato de sódio. O resíduo pode ser utilizado para recuperar metais como o cobalto e o níquel. Por fim, purifique, acidifique e reduza a solução para obter pó de carboneto de tungsténio de alta pureza. As suas vantagens são o processo simples e a capacidade de recuperar subprodutos como o tântalo e o nióbio. As suas desvantagens são o elevado consumo de energia e a necessidade de equipamento de apoio para o tratamento de gases residuais.

Método de Fusão com Nitrato de Sódio: Adequado para reciclagem em larga escala. Este método é um processo de produção contínua adequado para o processamento em larga escala de blocos de carboneto cimentado. O nitrato de sódio é utilizado como oxidante e fundente para fundir e decompor o carboneto de tungsténio a altas temperaturas. Procedimento Prático: Após a fusão do nitrato de sódio num pote de ferro, adicionar continuamente blocos de carboneto cimentado e excesso de nitrato de sódio, controlando a temperatura da reação a aproximadamente 1000℃. Após arrefecimento da massa fundida, dissolver em água, filtrar para remover impurezas e, em seguida, purificar a solução de tungstato de sódio através de decomposição ácida, reduzindo-a finalmente a pó de carboneto de tungsténio. Inovação Tecnológica: Aquecer os resíduos sinterizados a 2000℃ e triturá-los antes de os introduzir no sistema pode reduzir a quantidade de nitrato de sódio utilizada. As suas desvantagens são o elevado consumo de energia e a corrosividade do nitrato de sódio, o que requer proteção adequada.

II. Tecnologias Modernas de Reciclagem: Baixo Consumo de Energia e Ecológicas, Adaptadas a Necessidades de Reciclagem Refinadas

Com requisitos ambientais cada vez mais rigorosos, surgiram tecnologias modernas de baixo consumo energético e amigas do ambiente, incluindo principalmente a fundição de zinco, métodos eletroquímicos e métodos de reaquecimento, adequados para a reciclagem refinada de resíduos de pequenas a médias dimensões e com poucas impurezas.

Método de Fusão de Zinco: Elevada Taxa de Recuperação e Vasta Aplicação

O fundição de zinco O método é atualmente o método moderno mais comummente utilizado. Utiliza a alta afinidade do zinco com fases ligantes como o cobalto e o níquel para desagregar a estrutura da liga dura e conseguir a separação. Processo Prático: Fundir zinco a 450-500℃, imergir o resíduo triturado no zinco líquido, e o zinco combina-se com o ligante para formar uma liga; após arrefecimento e trituração, reaquecer, e o zinco volatiliza, condensa e é recuperado (reciclável). O remanescente é pó de carboneto de tungsténio de alta pureza. As suas vantagens são o baixo consumo de energia, a ecocompatibilidade e a elevada pureza do pó. A sua desvantagem é que só é adequado para resíduos que contêm fases ligantes de cobalto e níquel.

Método Eletroquímico: Adequado para Reciclagem de Alta Precisão
Este método é adequado para reciclagem de resíduos de alta precisão e em pequenos lotes, utilizando ação eletroquímica para dissolver seletivamente a fase aglutinante. Procedimento prático: Prepare o eletrólito de acordo com o tipo de fase aglutinante, coloque os resíduos como ânodo no eletrólito, controle a corrente e a tensão para dissolver a fase aglutinante no eletrólito, enquanto o carboneto de tungsténio permanece num estado sólido; remova o sólido, lave-o e seque-o para obter um pó de alta pureza. O eletrólito pode recuperar cobalto e níquel. As suas vantagens são alta pureza e respeito pelo ambiente. As suas desvantagens são processo complexo, baixa eficiência de processamento e inadequação para reciclagem em larga escala.
Método de Reaquecimento: Tecnologia Emergente de Baixo Consumo
Este método é uma tecnologia emergente de combinação físico-química, adequada para resíduos com fases aglutinantes de metais de baixo ponto de fusão, como cobre e prata. Num ambiente não oxidante, como nitrogénio ou árgon, os resíduos são aquecidos acima do ponto de fusão da fase aglutinante (800-1200℃) para a fundir. Após arrefecimento e trituração, a fase aglutinante residual é lixiviada com ácido diluído, filtrada, lavada e seca para obter pó de carboneto de tungsténio puro. As suas vantagens são o baixo consumo de energia, a compatibilidade ambiental e o processo simples. As suas desvantagens são a tecnologia imatura, a compatibilidade limitada com diferentes tipos de resíduos e a aplicação limitada em larga escala.

III. Pontos-chave e precauções para a reciclagem, independentemente do método utilizado

Os seguintes pontos devem ser tidos em conta para melhorar a eficiência, assegurar a pureza, reduzir os custos e minimizar a poluição.

Pré-tratamento Adequado de Resíduos Antes da reciclagem, os resíduos precisam de ser triturados, classificados e limpos: a trituração garante um tamanho de partícula uniforme e uma reação suficiente; a classificação remove impurezas como aço e plástico para evitar afetar a pureza e danificar o equipamento; a limpeza remove óleo e poeira para evitar a geração de gases nocivos.
Controlo Preciso dos Parâmetros do Processo: A temperatura e a dosagem dos reagentes afetam diretamente o efeito de recuperação. Para o método de fusão alcalina, a temperatura de calcinação é de 700-900℃, e a proporção de carbonato de sódio para cloreto de sódio precisa de ser exata. Para o método de fundição com nitrato de sódio, deve ser mantido um excesso de nitrato de sódio para garantir a decomposição completa do carboneto de tungsténio.
Ênfase na Proteção Ambiental: As águas residuais contendo tungsténio devem ser tratadas para cumprir os padrões através de métodos como precipitação química e troca iónica. Os gases ácidos e o pó gerados a altas temperaturas requerem equipamentos de absorção e recolha, com a possibilidade de recuperação de calor. Os resíduos devem ser utilizados de forma abrangente e os resíduos perigosos devem ser eliminados de acordo com os padrões.
Alcançar a Utilização Abrangente de Recursos: A co-recuperação de metais como cobalto, níquel, tântalo e nióbio a partir de materiais de desperdício, como a recuperação de tântalo e nióbio utilizando o método de fusão alcalina e a recuperação de zinco utilizando o método de fusão de zinco para reciclagem, pode aumentar a receita e reduzir o desperdício de recursos.

IV. Tendências de Reciclagem e Sumário

A futura reciclagem de carboneto de tungsténio evoluirá para a otimização, o aperfeiçoamento e operações de larga escala. Isto envolverá o desenvolvimento de processos a baixa temperatura e sistemas de reagentes de reciclagem, a exploração de aplicações biotecnológicas, o reforço do controlo inteligente, a obtenção de reciclagem sinérgica de múltiplos metais e desenvolvimento de produtos de alto valor acrescentado, e o estabelecimento de uma cadeia industrial de reciclagem completa.

Em resumo, a reciclagem de resíduos de carboneto de tungsténio é uma forma eficaz de aliviar a escassez de recursos de tungsténio e promover o desenvolvimento verde para as empresas. Na produção real, devem ser selecionados processos adequados com base na situação dos resíduos, escala de produção, requisitos de proteção ambiental e orçamento de custos. Ao realizar um bom trabalho no pré-tratamento, controlo de parâmetros e tratamento de proteção ambiental, pode ser alcançada uma reciclagem eficiente, amiga do ambiente e económica, transformando o “lixo” em “tesouro”.

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