鎢錸合金邊角料和廢品回收再利用的新方法
【專(zhuān)利摘要】鎢錸合金在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的邊角料和廢次品。由于鎢和錸的化學(xué)性質(zhì)極為相似，用傳統(tǒng)的化學(xué)法分離和提取比較困難。本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)一條新型思路和方法處理回收鎢錸合金的廢料，回收率達(dá)97%以上。即：將鎢錸合金廢料先洗凈表面，再使之溶解于一種氧化劑試劑中，然后加入氨水形成混合銨鹽溶液，控制溶液的PH范圍和溫度，使之穩(wěn)定不析出任何結(jié)晶物。將溶液進(jìn)行噴霧干燥，制得成分均勻的鎢錸混合銨鹽結(jié)晶粉末，之后進(jìn)行氫還原，制得鎢錸合金粉末，對(duì)含錸成分進(jìn)行分析后，重新轉(zhuǎn)入主工藝流程的配料環(huán)節(jié)。本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)特殊回收方法，與傳統(tǒng)方法相比，具有工藝路線(xiàn)短、回收成本低、回收效率高、回收物質(zhì)量好的優(yōu)勢(shì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鎢錸合金邊角料和廢品回收再利用的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及稀有稀散金屬材料的綜合回收技術(shù)，屬于冶金化工材料制造領(lǐng)域。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]鎢和錸都是屬于稀有稀散金屬中的難熔金屬，鎢的熔點(diǎn)是所有金屬中最高的，達(dá)3360度；錸居其次，熔點(diǎn)也高達(dá)3180度。由于錸具有十分優(yōu)秀的高溫性能，鎢中添加適量的錸制成鎢錸合金能夠顯著提高材料的強(qiáng)度、硬度和耐高溫等性能，廣泛應(yīng)用于高溫測(cè)溫和高溫加熱領(lǐng)域。鎢中添加錸的濃度通常在26%以下，鎢錸合金的牌號(hào)以WRe25、WRe26、WRe3、WRe5為常見(jiàn)。雖然錸在合金中含量不高，但由于錸是一種重要的稀缺資源，價(jià)值特別昂貴，所以錸資源回收利用已成為業(yè)內(nèi)一項(xiàng)重要課題。
[0004]鎢錸合金在被制造加工成板材、棒材、絲材的過(guò)程中，由于成材率大多在七成或以下，而經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生較多的邊角料和廢次品。由于鎢和錸的化學(xué)性質(zhì)極為相似，在溶液中都各自以酸根離子的形式存在，形成的鹽類(lèi)化合物性質(zhì)也很相近，因此若采用傳統(tǒng)化學(xué)萃取法或是離子交換法，去達(dá)到徹底分離和分別提取這兩種金屬的目的，技術(shù)上變得更加復(fù)雜，工藝上也很難取得突破性進(jìn)展。在本發(fā)明之前，絕大部分廠(chǎng)家產(chǎn)生的鎢錸合金的邊角料和廢次品，由于缺乏有效性和實(shí)用性強(qiáng)的回收技術(shù)，都日益堆積而無(wú)法得到及時(shí)有效的回收再利用。
本發(fā)明的重要性在于開(kāi)創(chuàng)了一條有別于傳統(tǒng)方法的新思路，即:不分離、不提取，共再生、共利用。以這個(gè)新思路為出發(fā)點(diǎn)所制定的回收工藝技術(shù)路線(xiàn)，大幅地縮短了傳統(tǒng)法的工藝，大量節(jié)約了回收成本，大 幅提高了回收效率和綜合利用率，為鎢錸合金制造業(yè)界解決了回收難題，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:提供一種回收再利用鎢錸合金邊角料和廢品的新方法。
根據(jù)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)原理是:
鎢和錸的化學(xué)性質(zhì)極為相似，都能被強(qiáng)的氧化劑氧化，在溶液中形成酸根離子，又可形成共同的銨鹽。這種性質(zhì)對(duì)于這兩種金屬元素的分離和分別提取雖然不利，但卻有利于同生共取。依據(jù)這個(gè)思路，本發(fā)明創(chuàng)造了“不分離元素，只轉(zhuǎn)化形態(tài)”的回收方式，具體技術(shù)方案和實(shí)施步驟如下:
1、廢料的凈化
鎢錸合金在拉拔，軋制、鍛打等加工過(guò)程中，表面氧化嚴(yán)重，而且附有石墨乳等玷污物。為了使回收后的合金物料具有如初的材料純度和質(zhì)量，必須將廢料表面凈化。本發(fā)明先采用稀釋堿和稀鹽酸溶液分別浸泡廢料，除去表面氧化物和污物，然后用純水洗凈廢料。
[0007]2、廢料的溶解
選取合適的氧化劑溶解鎢錸廢合金，氧化劑的選擇不僅要考慮到能同時(shí)溶解鎢、錸兩種元素進(jìn)入到水溶液里，還需考慮氧化劑本身反應(yīng)后的產(chǎn)物在后期氫還原制取預(yù)合金粉末時(shí)是否容易揮發(fā)干凈，這對(duì)合金回收后的純度和再利用性能是非常重要的。因此，盡量避免選擇含金屬元素的氧化劑。在溶解階段，對(duì)于設(shè)備的要求是:耐氧化腐蝕、低溫恒溫加熱、帶攪拌功能。本發(fā)明選用帶夾套加熱的聚四氟乙烯材質(zhì)的攪拌式反應(yīng)釜，操作溫度不宜過(guò)高，因分解氧化反應(yīng)本身會(huì)發(fā)熱，以50-70度為適宜。
[0008]3、添加氨水制成銨鹽共溶液
當(dāng)鎢錸廢合金完全被試劑氧化后，鎢會(huì)以鎢酸形式存在于溶液中，鎢酸溶解度很小，呈黃色乳漿狀，錸以錸酸形式存在，錸酸完全溶解于水溶液，呈無(wú)色透明液體。此階段加入氨水調(diào)節(jié)PH值至9-10時(shí)，鎢酸會(huì)快速溶解轉(zhuǎn)化為鎢酸銨溶液，錸酸轉(zhuǎn)化為錸酸銨溶液，此溶液中存在的部分未溶解顆?；螂s質(zhì)通過(guò)325目濾布過(guò)濾后分離除去。過(guò)濾后的溶液PH值和溫度控制在一定范圍內(nèi)，它們能保持處于較為穩(wěn)定的銨鹽共溶液狀態(tài)。此處加入氨水的速度需快并過(guò)量，原因是使溶液PH值快速越過(guò)仲鎢酸銨(俗稱(chēng)APT)的結(jié)晶區(qū)域，該區(qū)域PH值在6-7左右，避免產(chǎn)生大量APT結(jié)晶體導(dǎo)致成分偏析。
[0009]4、噴霧干燥制取鎢酸銨和錸酸銨的共同結(jié)晶粉末
將該種混合銨鹽溶液干燥獲取鎢酸銨和錸酸銨的共同結(jié)晶粉末的方法有兩種:一種是傳統(tǒng)的加熱方式，經(jīng)過(guò)濃縮產(chǎn)生結(jié)晶，過(guò)濾獲取結(jié)晶體，然后烘烤獲得結(jié)晶粉末的方法，該方法的缺點(diǎn)是結(jié)晶不完全，每次結(jié)晶后會(huì)有母液產(chǎn)生，增加了處理難度；再者結(jié)晶物經(jīng)烘烤干燥后獲得的粉末顆粒粗大，無(wú)法制取粒度較細(xì)的鎢錸合金粉；另外由于鎢酸銨和錸酸銨的結(jié)晶曲線(xiàn)不一樣，結(jié)晶時(shí)發(fā)生成分偏析的現(xiàn)象，這樣會(huì)導(dǎo)致氫還原工序后所得合金成分分布不均，加工性能下降，質(zhì)量降低。另一種是采用噴霧干燥技術(shù)，將溶液瞬間轉(zhuǎn)化成霧狀與熱空氣接觸，瞬間蒸發(fā)水分形成干的結(jié)晶粉體，這種瞬間強(qiáng)制結(jié)晶干燥技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn):鎢錸成分混合均勻，粒度細(xì)而均勻，便于制取成分均勻、粒度較細(xì)均勻的高質(zhì)量鎢錸合金粉。
[0010]5、氫還原制取鎢錸合金粉
將鎢酸銨和錸酸銨的共同結(jié)晶粉末置于還原爐中進(jìn)行氫氣還原，制得成分均勻的鎢錸合金粉末。在對(duì)該合金粉末的含錸成分進(jìn)行分析測(cè)定后可重新轉(zhuǎn)進(jìn)入鎢錸合金主工藝流程的配料環(huán)節(jié)，完成廢料回收利用的循`環(huán)過(guò)程。
[0011]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1是鎢錸合金邊角料及廢料回收再利用實(shí)施流程圖；圖2是本發(fā)明工藝步驟及工藝參數(shù)表；圖3是本發(fā)明中間產(chǎn)物和成品質(zhì)量及工藝性能參數(shù)表。
【具體實(shí)施方式】
[0012]采用本發(fā)明的方法，實(shí)施了三批鎢錸合金廢料的回收，圖1是本發(fā)明的實(shí)施流程圖，圖2是實(shí)施例工藝參數(shù)表，圖3是實(shí)施例產(chǎn)成品技術(shù)參數(shù)表。
[0013]裝備要求:
帶夾套加熱的攪拌式聚四氟乙烯反應(yīng)釜 LP-25型離心噴霧干燥器 管式氫氣還原爐 試劑要求:
氫氧化鈉，去離子純水，強(qiáng)氧化劑(分析純)，氨水(分析純)
實(shí)施內(nèi)容:將鎢錸合金的邊角料和廢棄料先用稀堿和稀鹽酸溶液分別浸泡24小時(shí)以上除去表面污物，再用純水洗凈，然后置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，加入一種氧化劑，使反應(yīng)溫度處于50-70度，氧化劑的加入量根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的程度分批添加，直至反應(yīng)完全終止。向氧化反應(yīng)完成后的溶液快速加入過(guò)量氨水，形成鎢酸銨和錸酸銨的混合鹽溶液，控制溶液的PH范圍在9-10，， 溫度70-90度，使之穩(wěn)定不析出結(jié)晶物。將溶液輸入噴霧干燥器中進(jìn)行噴霧干燥，控制設(shè)備進(jìn)風(fēng)溫度在250-280度，通過(guò)布袋收塵獲得成分混合均勻的鎢酸銨和錸酸銨的混合結(jié)晶粉末，將該混合結(jié)晶粉體置于管式還原爐中進(jìn)行氫氣還原，制得成分均勻的鎢錸合金粉末。
【權(quán)利要求】
1.一種鎢錸合金邊角料和廢品回收再利用的新方法，其特征在于:將鎢錸合金的邊角料和廢棄料先用稀堿和稀酸溶液洗凈表面，再使之溶解于一種化學(xué)試劑中，然后加入氨水形成鎢酸銨和錸酸銨的混合鹽溶液，控制溶液的PH范圍和溫度，使之穩(wěn)定不析出任何結(jié)晶物。將溶液輸入噴霧干燥器中進(jìn)行噴霧干燥，制得成分混合均勻的鎢酸銨和錸酸銨的混合結(jié)晶粉末，將該混合結(jié)晶粉體置于還原爐中進(jìn)行氫氣還原，制得成分均勻的鎢錸合金粉末。在對(duì)該合金粉末的含錸成分進(jìn)行分析測(cè)定后可重新轉(zhuǎn)進(jìn)入鎢錸合金主工藝流程的配料環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)鎢錸合金物料全程回收再利用的良好循環(huán)，使回收工藝過(guò)程與正常生產(chǎn)能同步進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解鎢錸合金廢料的化學(xué)試劑，是一種強(qiáng)氧化性的試劑，其化學(xué)純度要求分析純。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶解鎢錸合金廢料的設(shè)備，是一種非金屬的攪拌加熱裝置，其材料要求是聚四氟乙烯或石英、搪瓷的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的加入氨水形成鎢酸銨和錸酸銨的混合鹽溶液，控制PH值在9-10之間，溫度在60-度左右為最佳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取干的化合物結(jié)晶粉末的方法是將溶液輸入噴霧干燥器中進(jìn)行噴霧干燥，瞬間結(jié)晶，其熱風(fēng)溫度在250-280度為最佳,干燥后的混合結(jié)晶粉末必須經(jīng)過(guò)布袋式收塵收集。
【文檔編號(hào)】C22B61/00GK103725885SQ201210381409
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月10日
【發(fā)明者】秦寒梅 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙歐泰稀有金屬有限公司