Процесс переработки карбида вольфрама и практические аспекты

Карбид вольфрама, как основной компонент цементированный карбид, широко используется в режущих инструментах, пресс-формах, деталях горнодобывающего оборудования и других областях благодаря своей высокой твердости, термостойкости и износостойкости. С развитием промышленности большое количество выброшенной твердосплавной продукции генерирует значительное количество отходов твердого сплава. Эти отходы содержат много стратегического металла вольфрама. Природные запасы вольфрама ограничены, а добыча сложна. Переработка твердого сплава не только снижает затраты предприятий, но и обеспечивает переработку ресурсов, соответствуя концепции зеленой промышленности. После резкого роста цен на твердый сплав в 2025 году переработка твердого сплава стала еще более важной. В следующем разделе, основываясь на основных технологиях, подробно описываются методы, практические процедуры и меры предосторожности при переработке отходов твердого сплава, адаптированные к реальным производственным условиям и разработанные для легкого понимания.

Ежедневно встречающиеся отходы твердого сплава в основном состоят из отслуживших свой срок твердосплавных режущих инструментов, штампов и т. д., основным компонентом которых является карбид вольфрама (WC), часто содержащий кобальт, никель и другие связующие фазы, а также небольшое количество примесей. Различные отходы, в зависимости от их состояния и состава, требуют различных методов переработки. В настоящее время промышленность в основном подразделяет их на два типа: традиционную пирометаллургическую переработку и современную низкозатратную, экологически чистую переработку.

I. Традиционная пирометаллургическая переработка: подходит для крупногабаритных отходов высокой чистоты

Пирометаллургическая переработка является самой ранней применяемой технологией переработки карбида вольфрама. Процесс хорошо отработан и особенно подходит для переработки крупных, недробленых отходов. Основные методы — щелочное плавление и плавка нитратом натрия.

1. Щелочное плавление: также рассматривает извлечение побочных продуктов
Щелочное плавление является основным методом промышленной переработки крупнофракционных отходов карбида вольфрама. Основной процесс включает высокотемпературную обжига, в результате которой карбид вольфрама вступает в реакцию с щелочными реагентами с образованием водорастворимого вольфрамата натрия, который затем очищается и восстанавливается обратно до порошка карбида вольфрама. Практическая процедура: 1. Упрощенный метод: после измельчения отходов добавьте карбонат натрия 5%-10% и хлорид натрия 25%-50% (для флюсования и экономии энергии) в определенном соотношении. Тщательно перемешайте и прокаливайте при 700–900 °C в течение 2–5 часов. После охлаждения замочите в воде и отфильтруйте, чтобы получить раствор вольфрамата натрия. Остаток можно использовать для извлечения таких металлов, как кобальт и никель. Наконец, очистите, подкислите и восстановите раствор, чтобы получить порошок карбида вольфрама высокой чистоты. Его преимуществами являются простота процесса и возможность извлечения побочных продуктов, таких как тантал и ниобий. Недостатками являются высокое энергопотребление и необходимость в вспомогательном оборудовании для очистки отработанных газов.

2. Метод плавки нитрата натрия: подходит для крупномасштабной переработки. Этот метод представляет собой непрерывный производственный процесс, пригодный для крупномасштабной переработки блоков твердого сплава. Нитрат натрия используется в качестве окислителя и флюса для высокотемпературной плавки и разложения карбида вольфрама. Практический процесс: После расплавления нитрата натрия в железном котле непрерывно добавляют блоки твердого сплава и избыток нитрата натрия, контролируя температуру реакции примерно до 1000℃. После охлаждения расплава растворяют в воде, фильтруют для удаления примесей, а затем очищают раствор вольфрамата натрия путем кислотного разложения, окончательно восстанавливая его до порошка карбида вольфрама. Технологические инновации: Нагрев спеченного отхода до 2000℃ и измельчение перед подачей в систему позволяет снизить расход нитрата натрия. Его недостатки заключаются в высоком энергопотреблении и коррозионной активности нитрата натрия, что требует надлежащей защиты.

II. Современные технологии переработки: низкое энергопотребление и экологичность, адаптация к усовершенствованным потребностям переработки

С ужесточением экологических требований появились низкоэнергетические и экологически чистые современные технологии, в основном включающие цинковое плавление, электрохимические методы и методы повторного нагрева, подходящие для тонкой переработки мелких и средних отходов с низкой степенью загрязнения.

1. Метод выплавки цинка: высокая степень извлечения и широкое применение

Сайт плавка цинка метод в настоящее время является наиболее широко используемым современным методом. Он использует высокое сродство цинка к связующим фазам, таким как кобальт и никель, для разрушения структуры твердого сплава и достижения разделения. Практический процесс: Расплавить цинк при температуре 450-500℃, погрузить измельченные отходы в цинковый расплав, и цинк будет связываться со связующим, образуя сплав; после охлаждения и измельчения повторно нагреть, и цинк будет испаряться, конденсироваться и рекуперироваться (перерабатывается). Остаток представляет собой порошок карбида вольфрама высокой чистоты. Его преимущества: низкое энергопотребление, экологичность и высокая чистота порошка. Его недостаток: он подходит только для отходов, содержащих связующие фазы кобальта и никеля.

2. Электрохимический метод: Подходит для высокоточного рециклинга
   Этот метод подходит для высокоточного мелкосерийного рециклинга отходов, используя электрохимическое воздействие для селективного растворения связующей фазы. Практическая процедура: Подготовить электролит в соответствии с типом связующей фазы, поместить отходы в качестве анода в электролит, контролировать ток и напряжение для растворения связующей фазы в электролит, при этом карбид вольфрама остается в твердом состоянии; извлечь твердое вещество, промыть и высушить для получения порошка высокой чистоты. Электролит позволяет регенерировать кобальт и никель. Преимущества: высокая чистота и экологичность. Недостатки: сложный процесс, низкая эффективность переработки и непригодность для крупномасштабного рециклинга.
3. Метод повторного нагрева: Новая низкопотребляющая технология
   Этот метод представляет собой новую физико-химическую комбинированную технологию, подходящую для отходов с вяжущими фазами легкоплавких металлов, таких как медь и серебро. В бескислородной атмосфере, такой как азот или аргон, отходы нагреваются до температуры выше точки плавления вяжущей фазы (800-1200°C) для ее расплавления. После охлаждения и дробления остаточная вяжущая фаза выщелачивается разбавленной кислотой, фильтруется, промывается и сушится для получения чистого порошка карбида вольфрама. Его преимущества заключаются в низком энергопотреблении, экологичности и простоте процесса. Его недостатки — незрелость технологии, ограниченная совместимость с различными типами отходов и ограниченное крупномасштабное применение.

III. Основные моменты и меры предосторожности при переработке, независимо от используемого метода

Для повышения эффективности, обеспечения чистоты, снижения затрат и минимизации загрязнения необходимо учитывать следующие моменты.

1. Правильная предварительная обработка отходов Перед переработкой отходы необходимо измельчить, отсортировать и очистить: измельчение обеспечивает равномерный размер частиц и достаточную реакцию; сортировка удаляет примеси, такие как сталь и пластик, чтобы избежать влияния на чистоту и повреждения оборудования; очистка удаляет масло и пыль, чтобы предотвратить образование вредных газов.
2. Точный контроль параметров процесса: температура и дозировка реагентов напрямую влияют на эффект извлечения. Для щелочного плавления температура прокаливания составляет 700-900℃, а соотношение карбоната натрия и хлорида натрия должно быть точным. Для свинцово-нитратного метода необходимо поддерживать избыток нитрата натрия для обеспечения полного разложения карбида вольфрама.
3. Акцент на охране окружающей среды: Сточные воды, содержащие вольфрам, должны очищаться до соответствия стандартам методами, такими как химическое осаждение и ионный обмен. Кислотные газы и пыль, образующиеся при высоких температурах, требуют оборудования для абсорбции и сбора, с возможностью рекуперации тепла. Остатки должны комплексно использоваться, а опасные отходы утилизироваться в соответствии со стандартами.
4. Достижение комплексного использования ресурсов: Совместная переработка металлов, таких как кобальт, никель, тантал и ниобий, из отходов, например, регенерация тантала и ниобия методом щелочного плавления и регенерация цинка методом цинкового плавления для переработки, может увеличить доход и сократить потери ресурсов.

IV. Тенденции переработки и резюме

Будущая переработка карбида вольфрама будет развиваться в направлении экологичности, утонченности и крупномасштабных операций. Это будет включать разработку низкотемпературных процессов и систем перерабатывающих реагентов, изучение применения биотехнологий, усиление интеллектуального контроля, достижение синергетической переработки нескольких металлов и разработку продуктов с высокой добавленной стоимостью, а также создание полной промышленной цепочки переработки.

Таким образом, переработка отходов из твердого сплава является эффективным способом решения проблемы нехватки вольфрамовых ресурсов и содействия экологическому развитию предприятий. На практике при выборе соответствующих технологических процессов следует исходить из состояния отходов, масштабов производства, требований к охране окружающей среды и бюджета. Тщательная предварительная обработка, контроль параметров и очистка сточных вод позволяют добиться эффективной, экологически чистой и экономичной переработки, превращая “отходы” в “сокровища”.

Наша компания входит в десятку крупнейших в Китае производители цементированного карбида. Если вам нужны изделия из цементированного карбида, пожалуйста связаться с нами.