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硬質合金回收利用工藝現狀

2019-11-12 16:48   评论:36 点击:671
自從硬質合金問世以來,回收利用題目就一向為業內人士所關注。由於硬質合金是以碳化鎢和稀有金屬鑽為首要原料,其經濟價值和製造本錢比較高,鎢鑽的回收是一項極有價值的回收領域 。從上個世紀的五十年代,一些回收利用工藝就已開發出來並利用到實際生產過程中。最早的回收利用工藝能耗高 、設備比較複雜,而且對環境的影響較大 。硬質合金硬度非常大而且致密度較高,很難在常溫下被一些無機酸堿所溶解,是以在如何回收硬質合金上費了不少的周折。根據我們所把握的情況,目前已有的回收利用工藝首要有幾大類 ,一是所謂的高溫處理法,其中有:硝石熔融法、空氣氧化燒結法、通氧鍛燒法等;二是機械破碎法,其中有:冷碎粉碎法 、熱碎粉碎法、鋅熔法等;三是化學處理法 ,其中有金屬多價鹽處理法、氯化法、磷酸浸出法、鹽酸處理法等;四是電化學法,有以堿作電介質、以鹽酸或硫酸、硝酸作電介質的不同工藝路線;還有效通高壓氧、以氨水或胺溶液浸取法;淡基化合物法和水蒸氣升華三氧化鎢的分解法等等。在近年來的硬質合金回收利用實踐過程中,由於對環境保護的要求日益嚴格,一些回收工藝由於會帶來汙染而停止使用。目前利用比較廣泛的是機械破碎法、鋅熔法和電化學選擇性電溶法。硬質合金的硬質相一碳化鎢與勃結相一鑽在一定的溫度下進行燒結形成了粉末冶金的組織結構 。如何使致密而堅硬的合金組織得以分解,從頭使這些硬質相與勃結金屬分離開來是回收利用工藝所要解決的第一步也是關鍵的一步。對於硬質合金的解體,很多研究者采取了不同的思路 ,回收利用工藝路線也各不相同。對於這些工藝的評價,很難選擇那一種更公道、更經濟、更值得推廣利用,由於工藝路線的選擇首先的也是基本的原則就是再天生品的質量要高,工藝流程要簡捷,對環境不會產生二次汙染,勞動條件要清潔安全 。現將幾種常用的再生利用工藝作一簡單先容 。 一、高溫處理法硬質合金是在一定的溫度下經過保護性氣體進行燒結製成的 。假如在高出燒結溫度下而置於保護性氣氛對合金進行加熱,硬質合金的體積將發生膨脹,作為勃結金屬的鑽等將液化沸騰,合金的體積就將變得疏鬆而多孔 ,堅硬的合金就變得極易破碎加工 ,經過破碎和研磨,就可以得到與本來的硬質合金相同的碳化鎢和粘結金屬混合物 。高溫處理法的道理就在於利用特製的高溫爐,在遠大於硬質合金的燒結溫度拐00℃硬勃結金屬從合金結構得以解體。這類工藝處理得到的硬質合金再生原料由於得到了高溫處理 ,本來所含的微量其他金屬和非金屬雜質和有害氣體被清除出往,碳化鎢晶粒明顯長粗長大,晶內缺陷減少,合金結構和性能也得到了進步 ,是以具有較好的力學性能和較長的使用壽命。這類再生混合料適合於再製晶粒較粗 、含鑽量較高的硬質合金 。對於晶粒較細、含鑽量低的硬質合金種類 ,不僅在高溫處理時的溫度要進步,以便於使硬質合金廢物有足夠的應力產生膨脹疏鬆現象,而且在製取中細晶粒的硬質合金時,相應要改變混合料的製備和燒結工藝。高溫處理法具有工藝流程短 ,設備配套簡單,回收的硬質合金混合料比較清潔 ,對環境的汙染程度小,回收率較高的特點,但這一工藝能耗較高,在高溫過程中有一部分鑽會流失等,最大的題目是回收的混合料隻宜建造粗大晶粒的碳化物合金。目前一些產業發達國家如日本、瑞典的一些廠家仍使用該法處理廢舊硬質合金。二、破碎法對於一些含鑽量不高的硬質合金來說,由於硬度相對較低,可以用手工或機械的辦法破碎到一定細度後裝進濕磨機中研磨一段時間 ,達到一定的粒度用於再製硬質合金。這類力一法工藝簡單、流程短、能耗低、不汙染環境,但往往在硬質合金手工破碎時,會由於工具的金屬材料碎屑帶進破碎料中產生汙染,此外,由於含鑽量較高的硬質合金不易破碎,機械破碎法受到很大限製;成分複雜的硬質合金混合料用此法也很難保證再生產品的質量 。破碎法的工藝過程是:人工破碎,將其破碎成粉末狀約200目或使用大塊度硬質合金為撞擊球的球磨機破碎,然後在八角球磨機內加進酒精濕磨,然後進進硬質合金再製過程 。有的企業采用急冷法進行破碎:先將廢舊硬質合金在馬弗爐內加熱到80此以上立即放進水中急冷,導致硬質合金發生崩裂,然後進進機械破碎過程。這類力一法在上個世紀90年代曾在河北省清河等地得到普及,全縣共有幾十家大小不等的再生利用廠用此法回收並再製硬質合金,再製硬質合金年產量逾千噸,總產值3億元以上,成為當地的支柱產業之一。目前,破碎法仍有一定的發展空間,采用比較先進清潔的破碎設備或采用高效並不破壞硬質合金微觀結構的力一法處理硬質合金,破碎法仍需要改進。二、鋅熔法處理硬質合金3--1鋅熔法的基本道理鋅熔法處理硬質合金的機理是基於鋅與硬質合金中的勃結相金屬鑽、鎳河以形成低熔點合金,使勃結金屬從硬質合金平分離出來,與鋅形成鋅一鑽固溶體合金液,從而破壞了硬質合金的結構,致密合金變成疏鬆狀況的硬質相骨架。由於鋅不會與各種難熔合金金屬的碳化物發生化學反應,再利用在一定的溫度下鋅的蒸氣壓遠遠大於鑽的蒸氣壓 ,使鋅蒸發出來予以回收再利用。是以,鋅熔法獲得的碳化物粉末較好地保持了原有特性。經過鋅熔過程後,鑽或鎳被萃取到鋅熔體中,蒸餾鋅今後,鑽和碳化物保存 ,鋅回收後繼續用於再生過程。3--2鋅熔法工藝流程廢舊硬質合金與鋅塊按照:l卜2的比例共同裝進燒結熔融堪塌中抽真空,送電升溫至900--100此,保溫一定的時間後進行真空提取鋅 ,冷卻後將海綿狀的鑽粉和碳化鎢團塊卸出,經過球磨、破碎、調整合金成分,從頭建造硬質合金。其工藝流程如下圖 。3--3鋅熔法的的首要特點鋅熔法是上個世紀50年代由英國人發明的,其後,美國對這一工藝進行了改進和設備上的完善,70年代今後在很多國家得到了普及 ,在我國,很多回收利用廢舊硬質合金的廠家都把握了這類力一法。其首要優點在於這類力一法工藝簡單、流程短、設備簡單、投資小,本錢低,特別適合於處理含鑽量低於10%的廢硬質合金,適用於小型企業利用廢舊硬質合金再製硬質合金。但這類工藝也存在一些不利的力一麵:混合料中殘留的鋅含量較高是值得重視的一個題目;由於近年來為節省鑽的用量 ,新型硬質合金中多為碳化欽 一碳化鎢一鑽係列的合金,假如廢物不能分選清楚的話,將使回收的混合料中含有一定的欽,從而局限了再生利用的產品選擇,欽的增加使合金的脆性增加,對產品的壽命有一定影響;另外,在全部工藝過程中電耗較大,每噸硬質合金耗電高的約犯000K網、低的也在6000K網1以上;此外,在鋅熔過程和收鋅的過程中,設備是否公道一是對鋅的回收效率有影響,再一個是環境保護題目,鋅的逸出會對操縱者有一定的影響 。四、選擇性電化學溶解法上個世紀80年代初期,國內貿易部物資再生利用研究所曾推出了選擇性電化學溶解法簡稱電溶法講先後在山東臨胸、河北清河等地進行了技術推廣利用取得了良好的經濟效益和社會效益。這一力一法的推廣對於硬質合金的回收與利用起到了巨大的感化,先後已有很多硬質合金回收並再製合金產品企業以這一工藝為循環出發點,形成了廢舊硬質合金回收逐一合金解體處理過程逐一鑽粉和碳化物從頭配料逐幾次再三製硬質合金的完整過程。對於一些含鑽量較低的硬質合金則采用高溫處理或預先破碎和旋轉鼓型陽極的辦法,選擇性電溶法的利用範圍進一步拓寬了。組-地擇性電溶法的基本道理廢舊硬質合金的選擇性電溶法是以廢舊合金作為陽極,置於電介質一鹽酸溶液中,在一定的選擇極間電壓下,通進直流電,廢舊硬質合金碎料在直流電場的感化下,其中的勃結相金屬鑽在陽極上氧化成為二價陽離子進進溶液與氯離子結合天生氯化鑽溶液,合金中的碳化鎢慢慢從合金主體中脫離下來以固體顆粒或片狀物形式保存於陽極槽或沉進電介液底部。通過回收電介質中的鑽和固相中的碳化鎢,進行硬質合金的再製。這一力一法為何稱之為選擇性電溶法而不命名為電解法,其道理在於:電解過程是將陽極上的金屬陽離子遷移到陰極,在陰極上得到電子發生還原反應,成為金屬單質沉積下來。而在電解過程中,通常不希看主體金屬以外的其他金屬在陰極上析出;而選擇性電溶法則希看主體金屬保存於電介質中,其他的雜質金屬如鐵、銅、鎳、氫等在陰極上析出,如許就使鑽溶液得到了淨化。選擇性電溶的工藝特色也正在於此。工藝過程對電介質的鹽酸濃度、電流密度、槽電壓、端電壓、溶液溫度、電介質活動狀況都有嚴格的要求。假如控製不當,則在陽極上將有氯和氧析出,將會使碳化鎢的剝落,而且將使電流效率大大降低,在陽極上產生鈍化現象。為此,很多采用電溶法的廠家大都以較大的電流密度來避免陽極鈍化。在實踐中有些廠家還發現,適當進步電介質的溫度有助於單位電流密度的增加 ,從而進步電流效率。五、硬質合介廢物成分的變化和工藝改進的情況近年來,我國硬質合金利用的領域不斷擴大 ,硬質合金作為材料產業的一個首要門類也隨著技術進步和工藝技術的發展而不斷深進。值得重視的是,由於硬質合金中的勃結金屬一鑽的資本日益稀缺,價格也比較昂貴,是以,國內外的硬質合金製造企業和科研單位一向在致力於無鑽硬質合金或者是用其他的勃結金屬替換鑽。如近年來開發的鎳基合金、碳化欽係列、擔鋸係列合金、鋼結硬質合金等等。但是,鑽係列硬質合金由於其特殊的物理性能和各力一麵的優越性能,一向是新產品中主流產品。我國作為硬質合金的生產大國和消費大國,硬質合金的回收與再生利用一向是資本1頁

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