一种以含钨废料制备碳化钨和氯化钴的方法

摘要

本发明公开了一种以含钨废料制备碳化钨和氯化钴的方法，将钨钴废料加水球磨，用盐酸将钨钴废料中的金属杂质溶出，加水搅拌，加入催化剂和消泡剂，继续反应，酸洗后将上层清液抽去，将下层浆液压滤，将滤渣碳化钨用清水洗涤多次，烘干；向酸洗液中加入纯碱，加入铁粉，将铜渣过滤，向除铜液中加入硫酸钠、双氧水、纯碱，使铁以黄钠铁钒沉淀析出，将铁渣过滤，向除铁液中加入氯化钡，将硫酸根离子沉淀，并进行压滤，将滤液泵送至石墨坩埚中进行蒸发浓缩，进行冷却结晶。本发明工艺简单，操作方便，实现钨钴废料的再生利用，钨钴回收率高，能耗低，整个工艺实现了废水的零排放，并对废气进行了有效处理，对环境友好。

说明书

技术领域

本发明涉及钨回收利用技术领域，具体是一种以含钨废料、磨削料制备碳化钨和氯化钴的方法。

背景技术

金属钨、钴是硬质合金中的重要添加剂，随着我国硬质合金的迅速发展，钨钴资源的日益匮乏与其需求量增加的矛盾越发突显，钨钴资源的循环再生利用越来越受到人们的重视。从目前公开的专利看，钨钴的回收大多从废旧硬制合金中通过电解的方法制取，如“专利号为CN201310666098的一种从废旧硬制合金中回收碳化钨的方法”，此方法是通过加酸电解分离钴和碳化钨，对环境污染大，能耗高；也有利用废钨切削料生产碳化钨的，如“专利号为CN104386697A的一种废钨切削料生产碳化钨的方法”，此方法是用废钨切削料经球磨后在高温下先通氢生成钨粉，再在高温下加炭生成碳化钨，但原料来源有限，且价格高，单纯的以收购废钨切削料生产碳化钨经济效益有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以含钨废料制备碳化钨和氯化钴的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种以含钨废料制备碳化钨和氯化钴的方法，具体制备步骤如下：

(1)球磨

将钨钴废料按质量比为1：1加水球磨至80～100目，有利于在酸洗过程中金属杂质的溶出；

(2)酸洗

用质量分数为30％盐酸在75～90℃温度下将钨钴废料中的金属杂质溶出，加水搅拌，pH控制在1.5～2，反应2～3h，为使金属杂质溶解充分，加入一定量的硝酸作为催化剂，加入食用油作为消泡剂，使其继续反应6～8h，而因碳化钨具有不容于盐酸的性质，所以碳化钨会以沉淀的形式析出，反应方程式如下：

Me+2HCl＝H₂↑+MeCl₂

其中Me为Co、Ni、Cu；

(3)压滤、洗涤、烘干

酸洗后将上层清液抽去，将下层浆液压滤，所得滤渣为碳化钨，将碳化钨用清水洗涤3～4次，目的是将盐酸清洗干净，然后进行烘干，烘干温度为50～100℃，料层厚度为3～5cm，烘烤时间为3～5h；

(4)除铜

向酸洗液中加入纯碱，pH控制在2～2.5，温度控制在80～100℃，然后加入铁粉，使铜被还原成单质铜，2～4h后将铜渣过滤，反应方程式如下：

Fe+CuCl₂＝Cu↓+FeCl₂

(5)除铁

向除铜液中加入硫酸钠、双氧水、纯碱，pH控制在2.5～3，温度控制在75～85℃，使铁以黄钠铁钒沉淀析出，2～4h后将铁渣过滤，反应方程式如下：

2Fe²⁺+H₂O₂+H⁺＝2Fe³⁺+2H₂O

Fe₂(SO₄)₃+2H₂O＝2Fe(OH)SO₄+H₂SO₄

2Fe(OH)SO₄+2H₂O＝Fe₂(OH)₄SO₄+H₂SO₄

2Fe(OH)SO₄+2Fe₂(OH)₄SO₄+Na₂SO₄+2H₂O＝Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+H₂SO₄

(6)除硫

向除铁液中加入氯化钡，将硫酸根离子沉淀，并进行压滤，反应方程式如下：

Ba²⁺+SO₄^2-＝BaSO₄↓

(6)蒸发浓缩

将滤液泵送至石墨坩埚中进行蒸发浓缩，温度保持在80～100℃；

(8)冷却结晶

当溶液比重达到120～150g/L时，进行冷却结晶，冷却结晶的终点温度为30～45℃，结晶持续时间为6～8h。

作为本发明进一步的方案：上述各物料的质量比为废料：盐酸：铁粉：纯碱：硫酸钠：氯化钡：双氧水为1：(0.4～0.6)：(0.1～0.12)：(0.08～0.1)：(0.2～0.25)：(0.03～0.04)：(0.1～0.12)。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明实现了钨钴废料的再生利用，整个工艺实现了废水的零排放，并对废气进行了有效处理，对环境友好；

2、碳化钨质量可达GBT4295～2008/FWC02～04要求；

3、工艺简单，操作方便；

4、原材料丰富，附加值高，经济效益高；

5、钨钴回收率高，能耗低。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以废钨料制备碳化钨和氯化钴的步骤

(1)球磨

将钨钴废料按质量比为1：1加水球磨至100目，有利于在酸洗过程中金属杂质的溶出；

(2)酸洗

用质量分数为30％盐酸在90℃温度下将钨钴废料中的金属杂质溶出，加水搅拌，pH控制在1.5～2，反应3h，为使金属杂质溶解充分，加入一定量的硝酸作为催化剂，加入食用油作为消泡剂，使其继续反应8h，而因碳化钨具有不容于盐酸的性质，所以碳化钨会以沉淀的形式析出，反应方程式如下：

Me+2HCl＝H₂↑+MeCl₂

其中Me为Co、Ni、Cu；

(3)压滤、洗涤、烘干

酸洗后将上层清液抽去，将下层浆液压滤，所得滤渣为碳化钨，将碳化钨用清水洗涤4次，目的是将盐酸清洗干净，然后进行烘干，烘干温度为100℃，料层厚度为4cm，烘烤时间为5h；

(4)除铜

向酸洗液中加入纯碱，pH控制在2～2.5，温度控制在100℃，然后加入铁粉，使铜被还原成单质2～4h后将铜渣过滤，反应方程式如下：

Fe+CuCl₂＝Cu↓+FeCl₂

(5)除铁

向除铜液中加入硫酸钠、双氧水、纯碱，pH控制在2.5～3，温度控制在80℃，使铁以黄钠铁钒沉淀析出，4h后将铁渣过滤，反应方程式如下：

2Fe²⁺+H₂O₂+H⁺＝2Fe³⁺+2H₂O

Fe₂(SO₄)₃+2H₂O＝2Fe(OH)SO₄+H₂SO₄

2Fe(OH)SO₄+2H₂O＝Fe₂(OH)₄SO₄+H₂SO₄

2Fe(OH)SO₄+2Fe₂(OH)₄SO₄+Na₂SO₄+2H₂O＝Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+H₂SO₄

(6)除硫

向除铁液中加入氯化钡，将硫酸根离子沉淀，并进行压滤，反应方程式如下：

Ba²⁺+SO₄^2-＝BaSO₄↓

(6)蒸发浓缩

将滤液泵送至石墨坩埚中进行蒸发浓缩，温度保持在100℃；

(8)冷却结晶

当溶液比重达到150g/L时，进行冷却结晶，冷却结晶的终点温度为45℃，结晶持续时间为8h；

各物料比为：废料：盐酸：铁粉：纯碱：硫酸钠：氯化钡：双氧水为1：0.5：0.11：0.09：0.23：0.03：0.11。

表1主要金属回收率指标

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。