[发明专利]一种钨钴硬质合金回收工艺

说明书

技术领域

本发明属于硬质合金技术领域，具体涉及一种废旧钨钴硬质合金回收再利用的工艺。

背景技术

自从硬质合金问世以来，回收利用问题就一直为业内人士所关注。由于硬质合金一般是由碳化钨和稀有金属钴为主要原料，其经济价值和制造成本比较高，钨钴的回收是一项极有价值的回收领域。由于硬质合金的硬度非常大，很难在常温下被一些无机酸碱所溶解，因此在如何回收废旧硬质合金技术方面出现了许多困境。由于硬质合金的硬质相碳化钨与粘结剂钴在一定温度下烧结形成的粉末冶金的组织结构，因此在所有回收利用工艺中，如何使致密而坚硬的合金组织得以分解、并重新使这些硬质相与粘结金属分离开来是所要解决的第一步也是关键的一步。目前已有的回收利用工艺主要有以下几类：一是所谓的高温处理法，主要包括硝石熔融法、空气氧化烧结法、通氧煅烧法等；二是机械破碎法，主要包括冷碎粉碎法、热碎粉碎法、锌熔法等；三是化学处理法，主要包括金属多价盐处理法、氯化法、磷酸浸出法、盐酸处理法等；四是电化学法，有以碱作电解质、以盐酸或硫酸、硝酸作电解质的不同工艺路线；还有通高压氯、以氨水或胺溶液浸取法；羰基化合物和水蒸气升华三氧化钨的分解法等。

近年来，受制于环境保护要求的日益严格，一些高能耗回收工艺由于会带来严重污染而停止使用。目前应用比较广泛的是机械破碎法、锌熔法和电化学选择性电溶法。

锌熔法处理硬质合金的机理是基于锌与硬质合金的粘结相金属钴形成低熔点合金，使粘结剂金属从硬质合金中分离出来，与锌形成锌-钴固溶体合金液，从而破坏了硬质合金的结构，使得致密合金变成松散状态的硬质相骨架。因此，锌熔法获得的碳化物粉末较好的保持了原有的特性。但该工艺处理得到的混合料中锌含量较高，同时整个工艺的电耗能较大，同时对设备的要求也较高。

选择性电化学溶解法是以废旧合金作为阳极，置于盐酸溶液电解质中，在一定的选择极间电压下，通入直流电，废旧硬质合金碎料在直流电场的作用下，其中的粘结相金属钴在阳极上氧化成为二价阳离子进入溶液与氯离子结合生成氯化钴溶液，合金中的碳化钨逐步从合金体中脱离下来以固体颗粒或片状物形式留存于阳极槽或沉入电质液底部。通过回收电解质中的钴和固相中的碳化钨进行硬质合金的再制。此方法的缺点在于对电解质的盐浓度、电流密度、槽电压、溶液温度、电解质流动状态都有严格的要求，如果控制不当则在阳极上将有氯和氧析出，会使碳化钨剥落、电流效率大大降低，并在阳极产生钝化现象。

鉴于此，工艺简单、流程短、能耗低、不污染环境的机械破碎法成为了当前硬质合金回收再利用工艺的首选。所谓机械破碎法是指用手工或机械的办法破碎到一定细度后装入湿磨机中研磨，达到一定的粒度后用于再制硬质合金。但往往在硬质合金手工破碎时，会由于工具的金属材料碎屑带入破碎料中使得得到的粉料混入少许杂质；此外，由于含钴含量较高的硬质金属不易破碎，使得机械破碎法一般只适用于钴含量低于10%的硬质合金的回收，适用范围受到限制；同时对于成分复杂的硬质合金混合料也难以保证再生产品的质量。

在此基础上开发出了急冻法进行破碎，即先将废旧硬质合计加热至800℃以上立即放入冷水中急冻，致使硬质合金发生崩裂，然后再进入机械破碎过程。此方法可以避免破碎过程中杂质的混入，同时也可以保证破碎粉料的质量。但该方法受限于冷水的最低温度只能在0℃左右，急冻前后的温差有限，该方法只能使得废旧硬质合金崩裂为大块裂块，然后还需要进行二次机械破碎才能进行打磨粉碎步骤；同时将硬质合金浸入冷水急冻会使得硬质合金的表面发生氧化，不利于后续处理及硬质合金的再制备。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中钨钴硬质合金回收工艺存在杂质污染、以及破碎效果较差的问题，进而提供一种无杂质污染、破碎性效果较好的钨钴硬质合金回收工艺。

为解决上述技术问题，本发明所述的钨钴硬质合金回收工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将废旧硬质合金清洗，以去除表面的铜、铁、硅、磷及油污等杂质；

（2）将清洗后的废旧硬质合金加热至800℃以上，并立即转入真空密闭容器中，同时通入-150℃以下的液态惰性冷介质，使合金迅速冷却至-20℃，所述废旧硬质合金即可破裂为粒径8-10mm的碎块； 

（3）将步骤（2）中破碎得到的碎块打磨粉碎至粒径为2-8μm的不同粒级的粉料，即得所需的硬质合金粉料。

所述液态惰性冷介质为液氮。

所述步骤（2）中，优选将清洗后的废旧硬质合金加热至900-1000℃。