Способ переработки пылевидных отходов твердых сплавов

:Вф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный ордена ТрудовогКрасного Знамени научно-исследотельский горнометаллургическийститут .цветных металлов(54)(57) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПЫЛЕВИДНЫХ ОТХОДОВ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ, включаю.щий выщелачивание серной кислотой,окислительный обжиг, выщелачиваниераствором соды, осаждение медно-кобальтового кека и шеелита, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения степени извлечения вольфрама, перед выщелачиванием серной кислотой ведут грануляцию пыли с концентрированной серной кислотой ипоследующий окислительный обжиг притемпературе 180-300 С в течение1-3 ч, а выщелачивание проводят сер-,ной кислотой с концентрацией 20180 г/л.40 50 55 Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способам переработки пылей заточки твердо- сплавного бурового инструмента.Известен способ переработки пыле- видных отхсщов твердых сплавов, включающий окислительный обжиг с последующим сплавлением их с содой и водным выщелачиванием плава 1,К недостаткам указанного способа относится сильное спекание материала,что приводит к .снижению извлечения вольфрама при выщелачивании.Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки пыле- видных отходов твердых сплавов, включающий выщелачивание серной кислотой, окислительный обжиг, выщелачивание раствором соды, осаждение меднокобальтового кека и шеелита 1 2Недостатком указанного способа является невысокая степень извлечения вольфрама.Цель изобретения - повышение степени извлечения вольфрама.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переработки пылевидных отходов твердых сплавов, включающему выщелачивание сер ной кислотой, окислительный обжиг, выщелачивание раствором соды, осаждение медно-кобальтового кека и шеелита, перед выщелачиванием серной . кислотой ведут грануляцию пыли с концентрированной серной кислотой и последующий окислительный обжиг при температуре 18-300 С в течение 1 3 ч, а выщелачивание проводят серной кислотой с концентрацией 20-180 г/л,При грануляции пылевидных отходов с концентрированной серной кислотой образуются прочные гранулы, что резко снижает пылевынос при последующем обжиге. Серная кислота, находящаяся в гранулах в тесном контакте с окисляемыми компонентами ( карбид вольфрама: железо, медь и кобальт в виде металлов), при температуре 180-300 С является сильным и энергетичным окислителем, Причемо при температуре ниже 180 С ее окислительная способность по отношению к карбиду вольфрама и железу резко снижается, а при температуре выше 300 фС становится заметным процесс испарения серной кислоты из гранул без участия ее в окислении компонентов пылей ( температура начала кипения концентрированной серной кисло". ты 290 С; 98,3-ная кислота кипит при 330 С) . При температуре 180 300 С серная кислота окисляет железо, кобальт и медь до сульфатов, причем железо полностью переходит , в трехвалейтное состояние, Карбид вольфрама при этих условиях окисляется до трехокиси. Карборунд и корунд при температуре обжига 180300" С не подвергаются заметным изменениям. При обработке огарка раствором серной кислоты концентрацин 20-280 г/л сульфаты трехвалентногожелеза, кобальта и меди переходят враствор (железо на. 93-99,кобальт 9599 и медь 92-99%), а вольфрам и аб-разивы остаются в осадке (кеке).При концентрации серной кислоты мень.10 ше 20 г/л гидролиз сульфата трехвалентного железа полностью не подавляется, в результате чего снижаетсястепень, перехода железа иэ огарка всернокислый раствор, а при концент рации выше 180 г/л не наблюдается.заметного положительного эффекта,На чертеже показана схемапред"лагаемого способа.Данный способ осуществляется следующим образом; Пыль от заточкитвердосплавного бурового инструмента состава, В: вольфрама 3-12; ко-бальта 0,3-0,7; меди 0,3-1,5", желе-,за 20-40; корунда 15-20, карборун. да 40-50, в которой железо, медь и.кобальт находятся преимущественнов виде металлов, а вольфрам в,видеего карбида и частично в виде окиси,гранулируют с концентрированной серной кислотой и подвергают окислительному обжигу ри .температуре 180 ЗОООС в течение 1-3 ч, Огарок обрабатывают раствором серной кислотыконцентрации 20-180 г/л,в течение1-2 ч при температуре 70-80. С иЖ:Т= 4:1. Кек отфильтровывают, раст-:вор, содержащий сульфаты трехвалентного железа, кобальта и меди, гидро-литическим методом очищают от желе-,за и затем из Фильтрата содойили щелочью осаждают медно кобальтовыйкек. Кек от сернокислотного выщелачивания обрабатывают раствором соды(50 г/л) в .течение 2-4 ч при темпе-.ратуре 70-80 С и Ж:Т = 4:1. Осадок,содержащий абразивный материал, отФильтровывают, а из полученного раствора вольфрамата натрия хлористымкальцием выделяют, вольфрам в,видеискусственного шеелита ( 63-67 окиси вольфрама) .Для снижения расхода серной кислоты и соды соответствующие растворыможно при выщелачивании использоватьмногократно (от 2 до б раз ) или жепроводить противоточное выщелачивание. В этом случае концентрация железа в растворе может быть доведенадо 150-1 80 г/л, а концентрация йоль-.Фрама до 80-90 г/л,П р и м е р 1. 500 г пыли от, заточки твердосплавного бурового инструмента состава, %: вольфрам 9; кобальт 0,69; медь 0,45; железо 20; корунд и карборунд 63, гранулируют с концентрированной серной кислотой( 140 мл 1, обжигают при температурах 150, 180, 200, 300 и 350 ф С в течение 1 ч. Полученный огарок выщелачивают серной кислотой концентрации 00 г/л при температуре 75 С в течение 1 ч и Ж;Т = 4:1, Кек отфильт- ровывают и обрабатывают раствором технической соды (50 г/л) в течение2 ч при Ж:Т = 4:1 и температуре 70 С. Из раствора Вольфрамата натрия хлористым кальцием осаждают искусственный шеелит. Раствор сернокислотного выщелачивания гидролитическим методом очищают от железа и из фильтрата осаждают карбонатный медно-кобальтовый кек. ВРезультаты опытов по извлечениювольфрама и кобальта из пылей заточки бурового инструмента представлены в табл, 1, опыты 1-5Как видно из табл. 1, при темпе ратуре обжига ниже 180 С степень извлечения железа, кобальта и меди снижается с 96-99. до 52-90; при температуре выше 300 С.степень извлечения этих металлов из раствора. серно .кислотного выщелачивания также заметно падает (до 82-91). Причем снижение степени извлечения этих . металлов одновременно сопровождается и снижением степени извлечения вольфрама на стадии содового выщелачивания за счет неполного окисления кар, бида вольфрама, как при температуре ниже 180 С, так и при температуре выше 300 С, что подтверждается данными микроскопического исследования огарка.П,р и м е р 2. 500 г пыли .отзаточки твердосплавного бурового инструмента состава, приведенного в примере 1, гранулируют с концентри рованной серной кислотой (140 мл) и обжигают при температуре 180 С 1 ч. Полученный огарок,выщелачивают.раствором серной кислоты концентрации 5, 20, 100, 180 и 200 г/л 1 ч при. 45 температуре 75 С и Ж:т = 4:1. Осадок отфильтровывают и полученный кек обрабатывают раствором технической соды 150 г/л) при температуре 70 С в течение 2 ч и Ж:т = 4:1, Из раст воров осаждают медно-кобальтовый кек и искусственный шеелит( пример 1). Результаты представлены в табл,1, опыты 2,6,7,8 и 9.Из табл, 1 видно, что при кон центрации серной кислоты ниже 20 г/л :снижается степень перехода железа и меди .в раствор сернокислотного выщелачивания и падает извлечение вольфрама при содовом выщелачивании 60 кека 1 с 97 до 92). Использование серной кислоты с концентрацией выше 180 г/л нецелесообразно из-за отсутствия заметного положительного эффекта. 65 П р и м е р 3. 500 г пыли заточки твердосплавного бурового инструмента,содержащего,:вольфрам 3,6;кобальт 0,32;медь 0,41;железо 25;корунди карборунд 70, гранулируют е концентрированной серной кислотой( 140 мл) и обжигают при температуре200 С в течение 0,5,1,2,3 и 6 ч.Полученный огарок выщелачивают раствором серной кислоты концентрации75 г/л 2 ч при 80 С, Ж:Т = 4:1. Осадок отфильтровывают и полученныйкек обрабатывают растврром технической соды ( 50 г/л) при температуре75 С в течение 2 ч при Ж:Т = 4:1. Изполученных растворов осаждают меднокобальтоый кек и шевелит ( пример 1).Результаты представлены в табл.1опыты 10-14.Из приведенных данных видно, чтопри продолжительности обжига менее.1 ч процесс окисления не успеваетзавершиться: в огарке согласно микроскопическим наблюдениям астаютоянеокисленные частицы металлического .железа и твердого сплава. При продолжительности окисления более 3 чроста извлечения вольфрама и кобальта не происходит. Таким образом,продолжительность процесса обжигапыли должна составлять от 1 до 3. ч.П р и м е р 4500 г пыли отзаточки твердосплавного буровогоинструмента состава, приведенногов примере 1, гранулируют с концентрированной серной кислотой .(140 ы,1и обжигают при температуре 22.0 С2 ч. Полученный огарок выщелачиваютраствором серной кислоты концентрации 75 г/л н течение 1,5 при 75 СИ Ж:Т = 4:1, Осадок отфильтровываюти кек обрабатывают раствором технической соды ( 50 г/л) при 70 С 2 чи Ж:Т = 4:1. Из растворов осаждаютмедна-кобальтовый кек и искусственный шеелит, как указано в примере 1.Результаты представлены в табл. 1.,опыт 15,П р и м е р 5. 500 г пыли.от , заточки твердосплавного бурового инструмента состава, приведенного в примере 1, согласно известному способу обрабатывают раствором серной кислоты (125 г/л ) при 80 С и.Ж:Т = 4,1 в течение 2 ч и барботаже воздуха через пульпу. При этом в начальный период наблюдается сильное вспенивание (выделение водорода) и разогрев пульпы, Кек серно- кислотного выщелачивания обжигают на воздухе в электрической печи при 650 С 2 ч, Полученный огарок обрабатывают раствором технической соды (50 г/л) при 90 дС 4 ч и Ж Т = 4:1В растворе сернокислотного выщелачивания окисляют двухвалентное железо до трехвалентного кислородом путем1 О продувки воздуха через раствор в течение 6 ч, затем гидролитическим способом отделяют железо и из фильтрата осаждают медно-кобальтовый кек. Вольфрам осаждают из раствора вольФрамата натрия хлористым кальцием в виде искусственного шеелита.Результаты представлены в табл.2.Извлечение вольфрама в искусственный шеелит составляет 81,4 и потерянос раствором сернокислотного выщелачивания пыли 13,3.Результаты проведенных опытов показывают, что при содержании в пылях от заточки твердосплавного бурового инструмента от 3 до 12 вольфрама и от 0,3 до 07 кобальта способ обспечивает извлечение 94-97 вОльфрама в виде искусственного шеелита и 90-95 кобальта в виде медно-кобальтового кека при следующих Условиях: окислительный обжиг при2 180-300 С с использованием в качестве окислителя концентрированной серной кислоты и продолжительности обжига 1-3 ч; сернокислотное выщелачивание огарка, 20-180 г/л серной кислоты в течение 1-2 ч при 70-80 С и Ж:Т = 4."1, содовое выщелачивание кека в течение 2-4 ч при 70-80 С и Ж:Т = 4:1.Предлагаемый способ в сравнении с прототипом позволяет:повысить извлечение вольфрама в искусственный шеелит с 81 до 97 за счет снижения его потерь с раствором сернокислотного выщелачивания с 13,3 до 0,04; сократить затраты тепла на обжиг пыЛевидных отходов за счет снижения температуры обжига с 600-700 до 180-300 ф С; существенно снизить пылевынос материала при его обжиге за счет его грануляции с концентрированной серной кислотой.Ожидаемый экономический эффект составит 147,2 руб, на 1 т пыли.аС.1. 0 а . л а а а Л а а а о о о о о а г г г г г г г г со со со со са Г х1ч 1. Х 1 М 1 О 1 О 11 4 1 ч о о ОЭ х Р 1 1 4оцаохеИ Р М 61 йо6 Р 1 Яе а 1 1 О О О О Оо о о о сч 1 СЧ СЧ СЧ СЧ (Ч 111- Сс М с 3 а- - - - . 1 О О О О О СО СО СО СО Ю- - СЧ о о л со 1 о о о о о л (ч м м12 о.со г- со о,1 1 Е 4 1 д 1 цеЕ С ф ф 1 ХО 1 1 1 1 1 111 Э 1 , Эо Ищ 4 б оаи енц оос . ко Ъ С1 1Ю 1 фд ноб хо м х Щ а о нв Э О 1 ЩМ 1