專利名稱：一種鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢舊鎢鈷硬質(zhì)合金回收再利用的工藝。
背景技術(shù)：
自從硬質(zhì)合金問世以來，回收利用問題就一直為業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注。由于硬質(zhì)合金一般是由碳化鎢和稀有金屬鈷為主要原料，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和制造成本比較高，鎢鈷的回收是一項(xiàng)極有價(jià)值的回收領(lǐng)域。由于硬質(zhì)合金的硬度非常大，很難在常溫下被一些無機(jī)酸堿所溶解，因此在如何回收廢舊硬質(zhì)合金技術(shù)方面出現(xiàn)了許多困境。由于硬質(zhì)合金的硬質(zhì)相碳化鎢與粘結(jié)劑鈷在一定溫度下燒結(jié)形成的粉末冶金的組織結(jié)構(gòu)，因此在所有回收利用工藝中，如何使致密而堅(jiān)硬的合金組織得以分解、并重新使這些硬質(zhì)相與粘結(jié)金屬分離開來是所要解決的第一步也是關(guān)鍵的一步。目前已有的回收利用工藝主要有以下幾類一是所謂的高溫處理法，主要包括硝石熔融法、空氣氧化燒結(jié)法、通氧煅燒法等；二是機(jī)械破碎法，主要包括冷碎粉碎法、熱碎粉碎法、鋅熔法等；三是化學(xué)處理法，主要包括金屬多價(jià)鹽處理法、 氯化法、磷酸浸出法、鹽酸處理法等；四是電化學(xué)法，有以堿作電解質(zhì)、以鹽酸或硫酸、硝酸作電解質(zhì)的不同工藝路線；還有通高壓氯、以氨水或胺溶液浸取法；羰基化合物和水蒸氣升華三氧化鎢的分解法等。近年來，受制于環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格，一些高能耗回收工藝由于會(huì)帶來嚴(yán)重污染而停止使用。目前應(yīng)用比較廣泛的是機(jī)械破碎法、鋅熔法和電化學(xué)選擇性電溶法。鋅熔法處理硬質(zhì)合金的機(jī)理是基于鋅與硬質(zhì)合金的粘結(jié)相金屬鈷形成低熔點(diǎn)合金，使粘結(jié)劑金屬從硬質(zhì)合金中分離出來，與鋅形成鋅_鈷固溶體合金液，從而破壞了硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)，使得致密合金變成松散狀態(tài)的硬質(zhì)相骨架。因此，鋅熔法獲得的碳化物粉末較好的保持了原有的特性。但該工藝處理得到的混合料中鋅含量較高，同時(shí)整個(gè)工藝的電耗能較大，同時(shí)對(duì)設(shè)備的要求也較高。選擇性電化學(xué)溶解法是以廢舊合金作為陽極，置于鹽酸溶液電解質(zhì)中，在一定的選擇極間電壓下，通入直流電，廢舊硬質(zhì)合金碎料在直流電場(chǎng)的作用下，其中的粘結(jié)相金屬鈷在陽極上氧化成為二價(jià)陽離子進(jìn)入溶液與氯離子結(jié)合生成氯化鈷溶液，合金中的碳化鎢逐步從合金體中脫離下來以固體顆?；蚱瑺钗镄问搅舸嬗陉枠O槽或沉入電質(zhì)液底部。通過回收電解質(zhì)中的鈷和固相中的碳化鎢進(jìn)行硬質(zhì)合金的再制。此方法的缺點(diǎn)在于對(duì)電解質(zhì)的鹽濃度、電流密度、槽電壓、溶液溫度、電解質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)都有嚴(yán)格的要求，如果控制不當(dāng)則在陽極上將有氯和氧析出，會(huì)使碳化鎢剝落、電流效率大大降低，并在陽極產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象。鑒于此，工藝簡單、流程短、能耗低、不污染環(huán)境的機(jī)械破碎法成為了當(dāng)前硬質(zhì)合金回收再利用工藝的首選。所謂機(jī)械破碎法是指用手工或機(jī)械的辦法破碎到一定細(xì)度后裝入濕磨機(jī)中研磨，達(dá)到一定的粒度后用于再制硬質(zhì)合金。但往往在硬質(zhì)合金手工破碎時(shí)，會(huì)由于工具的金屬材料碎屑帶入破碎料中使得得到的粉料混入少許雜質(zhì)；此外，由于含鈷含量較高的硬質(zhì)金屬不易破碎，使得機(jī)械破碎法一般只適用于鈷含量低于10%的硬質(zhì)合金的回收，適用范圍受到限制；同時(shí)對(duì)于成分復(fù)雜的硬質(zhì)合金混合料也難以保證再生產(chǎn)品的質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上開發(fā)出了急凍法進(jìn)行破碎，即先將廢舊硬質(zhì)合計(jì)加熱至800°C以上立即放入冷水中急凍，致使硬質(zhì)合金發(fā)生崩裂，然后再進(jìn)入機(jī)械破碎過程。此方法可以避免破碎過程中雜質(zhì)的混入，同時(shí)也可以保證破碎粉料的質(zhì)量。但該方法受限于冷水的最低溫度只能在o°c左右，急凍前后的溫差有限，該方法只能使得廢舊硬質(zhì)合金崩裂為大塊裂塊，然后還需要進(jìn)行二次機(jī)械破碎才能進(jìn)行打磨粉碎步驟；同時(shí)將硬質(zhì)合金浸入冷水急凍會(huì)使得硬質(zhì)合金的表面發(fā)生氧化，不利于后續(xù)處理及硬質(zhì)合金的再制備。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝存在雜質(zhì)污染、以及破碎效果較差的問題，進(jìn)而提供一種無雜質(zhì)污染、破碎性效果較好的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于，包括如下步驟
(1)將廢舊硬質(zhì)合金清洗，以去除表面的銅、鐵、硅、磷及油污等雜質(zhì)；
(2)將清洗后的廢舊硬質(zhì)合金加熱至800°C以上，并立即轉(zhuǎn)入真空密閉容器中，同時(shí)通入-150°C以下的液態(tài)惰性冷介質(zhì)，使合金迅速冷卻至-20°C，所述廢舊硬質(zhì)合金即可破裂為粒徑8-IOmm的碎塊；
(3)將步驟(2)中破碎得到的碎塊打磨粉碎至粒徑為2-8μ m的不同粒級(jí)的粉料，即得所需的硬質(zhì)合金粉料。所述液態(tài)惰性冷介質(zhì)為液氮。所述步驟(2)中，優(yōu)選將清洗后的廢舊硬質(zhì)合金加熱至900-1000°C。所述步驟(2)中，所述加熱步驟是在通入保護(hù)氣體的條件下將所述廢舊硬質(zhì)合金的加熱至所需溫度。所述保護(hù)氣體為氮?dú)?。所述步驟(1)中，所述清洗步驟是采用超聲波清洗所述廢舊硬質(zhì)合金。所述超聲波的頻率為20_60kHz，溫度為常溫，不高于50°C即可，所使用的清洗介質(zhì)可以選擇清水、或本領(lǐng)域常見的清洗介質(zhì)，優(yōu)選磷酸鹽溶液，如本領(lǐng)域技術(shù)人員常使用的磷酸氫二鈉溶液、磷酸二氫納等溶液均可實(shí)現(xiàn)。所述步驟(3)中，所述打磨粉碎步驟是在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行的。所述球磨機(jī)為六角球磨機(jī)。所述打磨粉碎步驟，還需要在所述六角球磨機(jī)內(nèi)添加分散介質(zhì)。所述分散液體為酒精或己烷。所述打磨粉碎步驟之后還包括將所得粉料干燥的步驟，使得添加至球磨機(jī)內(nèi)的分散介質(zhì)揮發(fā)。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明所述的適于廢舊硬質(zhì)合金的回收工藝將廢舊的硬質(zhì)合金加熱后投入低溫液氮進(jìn)行急凍，利用急速溫差引起的應(yīng)力變化差迫使所述硬質(zhì)合金可以克服自身強(qiáng)度破裂成小粒徑碎塊，而且由于液氮的低溫可以達(dá)到-180°C，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于冷水的低溫溫度，使得急凍前后溫差進(jìn)一步加大，迫使所述的硬質(zhì)合金破裂為粒徑更小的碎塊，可達(dá)到8-10mm，無需進(jìn)行二次機(jī)械破碎即可直接進(jìn)行更小粒徑的打磨粉碎步驟，工藝簡單；
2、選用液氮進(jìn)行急凍，還可以對(duì)所述硬質(zhì)合金起到保護(hù)作用下，避免表面氧化影響所得粉料的質(zhì)量及性能；
3、由于液氮的難于保存性，使得其不可能像水一樣存放于開放容器中用于高溫硬質(zhì)合金的急凍之用，因此本發(fā)明通過將加熱后的廢舊合金快速轉(zhuǎn)移至另外的真空密閉容器中， 并采用注入的方式將保存的液氮通入所述真空密閉容器中用于急凍，解決了由于液氮的難于保存性導(dǎo)致其不可能像水介質(zhì)一樣用于硬質(zhì)合金急凍破碎的困難；
4、雖然選用液氮作為急凍介質(zhì)的原理與采用水作為急凍介質(zhì)的原理近似，但僅僅根據(jù)該原理也無法估計(jì)出采用液氮急凍是否可以將廢舊硬質(zhì)合金破碎至可直接進(jìn)行研磨的粒徑粉料，而且鑒于液氮應(yīng)用中存在的各種困難，使得廢舊硬質(zhì)合金回收領(lǐng)域中一直沒有采用液氮作為急凍介質(zhì)的工藝出現(xiàn)，本發(fā)明通過克服了液氮保存及使用中的困難，采用液氮作為急凍介質(zhì)，試驗(yàn)得到了粒徑更小的且無需二次破碎的粉料，克服了以往本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)于廢舊硬質(zhì)合金領(lǐng)域存在的技術(shù)偏見及技術(shù)難點(diǎn)，取得了意想不到的技術(shù)效果；
5、在加熱過程中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，也可以對(duì)所述硬質(zhì)合金起到保護(hù)作用，避免其表面氧化；
6、清洗步驟中選用清洗效果極好的超聲波清洗方式，可以最大限度實(shí)現(xiàn)廢舊硬質(zhì)合金表面的清理純化，提高了所得的硬質(zhì)合金粉料的性能；
7、所述的打磨粉碎步驟選用六角球磨機(jī)可以進(jìn)一步加強(qiáng)打磨效果，有助于得到粒徑較小的不同粒級(jí)的硬質(zhì)合金粉末；
8、本發(fā)明所述的硬質(zhì)合金回收工藝，由于急凍前后的破裂強(qiáng)度更大，因此本發(fā)明所述的回收工藝同樣可適用于鈷含量大于10%的高強(qiáng)度硬質(zhì)合金的回收，擴(kuò)大了現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械破碎方法的適用范圍；
9、經(jīng)由本發(fā)明所述的回收工藝制備得到的硬質(zhì)合金粉料經(jīng)檢測(cè)其具體成分及含量后可再次用于加工制備硬質(zhì)合金材料，加工得到的硬質(zhì)合金材料的強(qiáng)度及其他性能參數(shù)均與采用新原料加工得到的硬質(zhì)合金的性能相同或相近似。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
本實(shí)施例所述的適用于硬質(zhì)合金的回收工藝，包括如下步驟
(1)將廢舊硬質(zhì)合金清洗，以去除表面的銅、鐵、硅、磷及油污等雜質(zhì)；
(2)將清洗后的廢舊硬質(zhì)合金加熱至800°C以上，并立即轉(zhuǎn)入密閉真空的深冷室中，同時(shí)通入-150°C以下的液態(tài)惰性冷介質(zhì)，使合金迅速冷卻至-20°C，所述廢舊硬質(zhì)合金即可破裂為粒徑8-10mm的碎塊；
(3)將步驟(2)中破碎得到的碎塊機(jī)械打磨粉碎至粒徑為4-8μ m粒度的粉料，即得所需的硬質(zhì)合金粉料。經(jīng)由本實(shí)施例所述工藝制備得到的硬質(zhì)合金粉料經(jīng)檢測(cè)其具體成分及含量改配后可再次用于加工制備硬質(zhì)合金截煤齒，加工得到的硬質(zhì)合金截煤齒命名型號(hào)為KD30H，其
權(quán)利要求
1.一種鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于，包括如下步驟(1)將廢舊硬質(zhì)合金清洗去除表面雜質(zhì)；(2)將清洗后的廢舊硬質(zhì)合金加熱至800°C以上，并立即轉(zhuǎn)入真空密閉容器中，同時(shí)通入-150°C以下的液態(tài)惰性冷介質(zhì)冷卻降溫，所述廢舊硬質(zhì)合金破裂為碎塊；(3)將步驟(2)中破碎得到的碎塊打磨粉碎至粒徑為2-8μ m的粉料，即得所需的硬質(zhì)合金粉料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于所述液態(tài)惰性冷介質(zhì)為液氮。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于所述步驟(2)中，將清洗后的廢舊硬質(zhì)合金加熱至900-1000°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于所述步驟(2) 中，所述加熱步驟是在通入保護(hù)氣體的條件下將所述廢舊硬質(zhì)合金的加熱至所需溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于所述保護(hù)氣體為氮?dú)狻?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于所述步驟(1) 中，所述清洗步驟是采用超聲波清洗所述廢舊硬質(zhì)合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于所述超聲波的頻率為 20-60kHz。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于所述步驟(3) 中，所述打磨粉碎步驟是在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于所述球磨機(jī)為六角球磨機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于所述打磨粉碎步驟， 還需要在所述六角球磨機(jī)內(nèi)添加分散介質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于所述分散液體為酒精或己烷。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的鎢鈷硬質(zhì)合金回收工藝，其特征在于所述打磨粉碎步驟之后還包括將所得粉料干燥的步驟。
全文摘要
本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢舊鎢鈷硬質(zhì)合金回收再利用的工藝。本發(fā)明所述的回收工藝，通過(1)將廢舊硬質(zhì)合金清洗；(2)將清洗后的廢舊硬質(zhì)合金加熱至800℃以上，并立即轉(zhuǎn)入真空密閉容器中，同時(shí)通入-150℃以下的液態(tài)惰性冷介質(zhì)冷卻降溫，所述廢舊硬質(zhì)合金破裂為碎塊；(3)將破碎得到的碎塊打磨粉碎至粒徑為2-8μm的粉料，即得所需的硬質(zhì)合金粉料。本發(fā)明所述的回收工藝?yán)眉彼贉夭钜鸬膽?yīng)力變化差迫使所述硬質(zhì)合金可以克服自身強(qiáng)度破裂成小粒徑碎塊，而且由于液氮的低溫可以達(dá)到-180℃，迫使所述的硬質(zhì)合金破裂為粒徑更小的碎塊，無需進(jìn)行二次機(jī)械破碎即可直接進(jìn)行更小粒徑的打磨粉碎步驟，工藝簡單。
文檔編號(hào)C22B7/00GK102294488SQ201110242850
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者應(yīng)澤榮, 董偉 申請(qǐng)人:浙江銳利硬質(zhì)合金有限公司