硬质合金棒的回收利用方法多种多样,其核心目标都是高效回收其中高价值的钨和钴。根据处理原理的不同,这些方法主要可以分为物理法、化学法和电化学法三大类。
硬质合金棒物理回收法:以机械破碎和锌熔法为代表
物理回收法主要通过机械力或热作用,将废旧硬质合金棒解体、粉碎,以便重新利用。其中,机械破碎法是最直接的方式,它通过破碎机、球磨机等设备将废合金进行粉碎和研磨,直接得到可以重新配料的粉末。为了防止破碎过程中引入杂质,一些先进的工艺会使用与废料同材质的合金来制作破碎机的衬板和锤头。这种方法工艺简单,但对于含钴量高或成分复杂的合金,效果会受到限制。
另一种重要的物理方法是锌熔法。该方法利用熔融的锌与硬质合金中的粘结相钴(或镍)形成合金,从而破坏合金结构,使碳化钨(WC)骨架变得松散。随后,在真空中加热使锌蒸发并回收,留下的便是疏松多孔、易于破碎的碳化钨和钴的混合物。锌熔法的优点是不会破坏碳化物颗粒的原始特性,特别适合处理含钴量低于10%的废合金,但存在电耗较高和残留锌可能影响后续产品质量的问题。

硬质合金棒化学回收法:通过浸出或反应分离金属
化学回收法是利用化学反应,将硬质合金中的有价元素以化合物形式分离出来,再经过提纯和转化,最终得到所需的原材料。这类方法主要包括酸/碱浸出法和氧化还原-破碎法等。
酸/碱浸出法是利用酸(如盐酸、硝酸、磷酸)或碱溶液,选择性地溶解硬质合金中的粘结相金属钴,而碳化钨则以固体残渣形式存在,从而实现二者的分离。分离后的钴可以从溶液中进一步回收,碳化钨残渣则经清洗、干燥后重新利用。氧化还原-破碎法则是先将废合金在高温下进行氧化处理,使其体积膨胀、结构变得疏松易碎,然后再进行破碎和还原处理,最终得到金属或碳化物粉末。例如,有专利技术通过高温煅烧使合金脆化,随后进行破碎和球磨,即可获得用于再生产品的合金粉末。
此外,还有一些新兴的化学回收技术,如熔盐化学法。该方法在熔盐介质中对废硬质合金进行氧化溶解和热还原反应,可以直接合成出钨、钴或其硬质合金的纳米粉末材料,具有流程短、能耗低、产品优良且环境友好的特点。
硬质合金棒电化学回收法:选择性电化学溶解
电化学回收法,特别是选择性电化学溶解法(简称电溶法),是上世纪80年代以来得到广泛应用的成熟技术。该方法的原理是将废旧硬质合金棒作为阳极,置于盐酸等电解质溶液中。在直流电的作用下,作为粘结相的金属钴在阳极被氧化溶解进入溶液,而碳化钨则以固体颗粒形式从合金骨架中脱落,沉淀于电解槽底部。
通过这种方法,钴和碳化钨被有效分离,并可从溶液中回收钴,从沉淀中回收碳化钨。为了克服阳极表面因碳化钨堆积和钝化膜形成而导致溶解速度下降的问题,工业上常采用旋转鼓型阳极等动态电溶装置,通过机械摩擦及时剥离阳极表面的碳化钨层,从而保证电解过程持续高效进行。

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