CN102758089B - 硬质合金残废料回收及再生处理方法 - Google Patents

Abstract

硬质合金残废料回收及再生处理方法，其特征在于该方法包括：a、将回收的各种牌号的硬质合金残废料在真空、碳气氛的还原气氛下进行预合金化处理，制备块状粉料；b、在不锈钢筒体湿磨机内装入块状粉料、直径为10～50mm不等的硬质合金球及研磨介质酒精，研磨破碎至150μm粒度(即过100目筛)后，卸料干燥，并对生成的粉末其进行化学分析待用；c、取上述粉末与硬质合金废原料粉末共同构成制备再生硬质合金的原料粉末，其中原料粉末中含有60～85％的硬质合金废原料粉末，硬质合金废原料粉末的牌号与准备制备的再生硬质合金的牌号相同；按常规硬质合金生产进行生产。该回收再生方法简单，降耗、降低排污。

Description

硬质合金残废料回收及再生处理方法

技术领域

本发明属于一种对硬化相为碳化钨的硬质合金残废料回收处理后再利用的方法。该方法可以将硬质合金残废料处理成原料粉后，再按照相应的常规工艺制成新的硬质合金。

背景技术

钨是不可再生的战略性资源。我国是产钨大国，储量、产量和出口均居世界首位近年来，随着我国经济的高速发展，国内钨消费量增加很快，每年已超过18000吨。随着经济和社会的发展，对钨的需求量还将逐年攀升。若按2007年的开采及生产速度，40年后将消耗殆尽，再过50年左右全球将面临“钨崩”。因此，要保持钨工业的持续发展和满足市场需要，必须充分利用好二次钨资源，可见，本项目对我国乃至世界钨资源循环开发利用及硬质合金行业的可持续发展意义重大。

在硬质合金生产过程中，必然会产生一些残废料，目前常见的回收处理残废料直接用于合金生产的方法主要是煅烧和湿法冶金工艺。煅烧法是把较高纯度的过程废料在还原性气氛下，在700℃～800℃温度下煅烧后合批，然后按常规工艺制成新硬质合金制品。该方法具有粉末质量较好，工艺较简单的特点，但使用的原料纯度较高，只能去除残废料中的氧、碳等物质，但硅、铁等杂质则不能去除，仅用于回收无Fe、Si夹杂的过程废料，适用范围不大。湿法冶金工艺主要指锌熔法，是加入锌在900℃温度下，使废粉料中的钴与锌形成锌钴合金，在一定温度下经真空蒸馏除锌处理，经研磨成为原料粉末，最后按常规工艺制成新硬质合金制品。该方法用于回收低含量、高夹杂残废料，这类废粉料主要组成是通过煅烧法无法处理的风机料、风管料、车削料、清洗料、残废料、地沟料等。各种废料每批次间成份差异极大，单批次数量较小不便于集中处理，因而造成合金生产过程中中间残废料积压资金很多。而且这种处理废料的方法，能耗高、污染高、周期长、成本高。

发明内容

本发明的目的是针对上述煅烧法和湿法冶金再生处理方法存在的缺陷，设计一种回收及再生处理低含量、高夹杂的硬质合金残废料的方法，既可以有效去除残废料中的Fe夹杂，确保产品质量，又可以简化再生处理工艺流程，达到节能、降耗、降低排污、处理及时性、降低成本等多个目的。

本发明解决问题采用的技术方案是：

硬质合金残废料回收及再生处理的方法，其特征在于该方法包括：

a、预合金化处理-----制备块状粉料

将硬质合金残废料，在真空、碳气氛的还原气氛下进行预合金化处理，在石墨舟皿中装满残废料，覆盖石墨盖板，将其装入真空炉内，升温至1200℃～1400℃，保温一段时间后，断电冷却，制成块状粉料。所述残废料是使用煅烧法对成分不合格的硬质合金废料进行处理后的合金物料。

b、湿磨破碎处理------制备粉末

在不锈钢筒体湿磨机内装入用于研磨的硬质合金球及研磨介质酒精，再将上述预合金化后的块状粉料送入湿磨机内，研磨介质酒精没过硬质合金球和块状粉料即可。开机研磨破碎6～18小时，至150μm粒度后，卸料干燥，对其进行化学分析后备用。

c、制备再生硬质合金

根据上述粉末分析出的钴成分含量决定制备何种牌号的再生硬质合金。取上述粉末与硬质合金废原料粉末共同构成制备再生硬质合金的原料粉末，按常规硬质合金生产所需要的成分配料，根据常规硬质合金生产工艺，经湿磨成混合料、掺成型剂、压制、烧结制成与硬质合金废原料牌号相同的再生硬质合金。所述硬质合金废原料粉末是由成分合格但物理性质不符合要求的硬质合金废品通过高温还原或煅烧法等现有技术制成的合金粉末；其中硬质合金废品可以是硬质合金生产厂家本身产生的废品，也可以是买来的废品。

当回收的硬质合金残废料中含有的Si含量大于0.5％时，在预合金化之前要先进行水分。所述水分是根据硬质合金中成分的密度不同，将经过粗磨后的硬质合金在水中清洗，将漂浮的杂质除去的方法。

在预合金化处理-----制备块状粉料过程中，以2.5～3.5℃/分钟的曲线升温。

在预合金化处理-----制备块状粉料过程中，升温以后需保温40～60分钟，然后，再断电冷却。

在湿磨破碎处理------制备粉末时，湿磨机在50～65转/分的转速下湿磨破碎处理。

在湿磨破碎处理------制备粉末时，每一公斤块状粉料加入2.5-3.5公斤硬质合金球。

在湿磨破碎处理------制备粉末时，硬质合金球的直径为10～50mm不等。

制备再生硬质合金过程中，所用原料粉末中含有60～85％的硬质合金废原料粉末。

所述研磨介质为酒精。

所述酒精浓度为99％以上。

本发明的有益效果：本发明在预合金化后使Fe等主要杂质团聚，通过研磨延展、粉碎后筛分有效去除，大大提高了原料粉的纯度，使之在适当的配比条件下，使用常规工艺生产出品质相当于常规原料粉生产的硬质合金。该发明采用研磨破碎过程时间较短，大大提高了生产效率。因此，本发明具有工艺流程简单，设备投资小，生产成本低，效率高，能耗低，无污染排放等特点。

具体实施方式

首先分析粗筛过的湿磨残废料，如Si含量大于0.5％不可直接预合金化处理，需先进行水分；如Si含量小于0.5％，则直接预合金化处理。

水分处理过程：在容积为100升的双联水池(即由两个高度不同平且互不相连通的水池组成)，高度较高的一级池内装入200～500公斤硬质合金残废料，进水速度25升/小时，搅拌速度10分钟/2小时，漂浮在水池表面的杂质随水流流入到高度较低的二级水池中，水分24小时后取出一级池余料干燥待用。

实施例1

本实施例以处理湿磨残废料并以此为原料制取YG8Z硬质合金制品为例：

a、预合金化处理：在350×250×80mm的石墨舟皿中装入4公斤经过水分后的残废料，覆盖石墨盖板，将多个装有残废料的石墨舟皿以尽量密集的方式装入300升真空炉，以2.5℃/分钟的曲线升温至1380℃，保温50分钟后断电冷却形成块状粉料；

b、在容积为180升的不锈钢筒体湿磨机内装入直径为10～50mm不等的硬质合金球750公斤，研磨介质酒精50升。再将上述预合金化后的块状粉料300公斤送入湿磨机内；开机在58转/分的转速下研磨破碎15小时，至150μm粒度(即过100目筛)后，卸料干燥形成粉末，并对其进行化学分析待用；

c、取上述粉末分析得知钴含量为5.49％～9.2％，与YG8Z牌号硬质合金废原料粉末组合成钴含量7.5％～8.8％的再生原料粉末，该原料粉末中含有60％的YG8Z牌号硬质合金废原料粉末，并按常规YG8Z牌号硬质合金生产工艺配料——湿磨成混合料——掺成型剂——压制——烧结成YG8Z硬质合金制品。

该发明工艺生产的YG8Z性能结果及与常规产品的对比

实施例2

本实施例以处理电解残废料并以此为原料制取YG8Z硬质合金制品为例：

a、预合金化处理：在350×250×80mm的石墨舟皿中装入4公斤的残废料，覆盖石墨盖板，将多个装有残废料的石墨舟皿以尽量密集的方式装入300升真空炉，以3℃/分钟的曲线升温至1400℃，保温60分钟后断电冷却；

b、在容积为180升的不锈钢筒体湿磨机内装入直径为10～50mm不等的硬质合金球750公斤，研磨介质酒精50升。再将上述预合金化后的块状粉料214公斤送入湿磨机内；开机在55转/分的转速下研磨破碎18小时，至150μm粒度(即过100目筛)后，卸料干燥形成粉末，并对其进行化学分析待用；

c、取上述粉末分析得知钴含量为5.49％～9.2％，与YG8Z牌号硬质合金废原料粉末组合成钴含量7.5％～8.8％的再生原料粉末，该原料粉末中含有70％的YG8Z牌号硬质合金废原料粉末，按常规YG8Z牌号硬质合金生产工艺配料——湿磨成混合料——掺成型剂——压制——烧结成YG8Z硬质合金制品。

该发明工艺生产的YG8Z性能结果及与常规产品的对比

实施例3

本实施例以处理湿磨残废料并以此为原料制取YG8Z硬质合金制品为例：

a、预合金化处理：在350×250×80mm的石墨舟皿中装入4公斤的残废料，覆盖石墨盖板，将多个装有残废料的石墨舟皿以尽量密集的方式装入300升真空炉，以3.5℃/分钟的曲线升温至1200℃，保温40分钟后断电冷却形成块状粉料；

b、在容积为180升的不锈钢筒体湿磨机内装入直径为10～50mm不等的硬质合金球750公斤，研磨介质酒精50升。再将上述预合金化后的块状粉料250公斤送入湿磨机内；开机在50转/分的转速下研磨破碎6小时，至150μm粒度(即过100目筛)后，卸料干燥形成粉末，并对其进行化学分析待用；

c、取上述粉末分析得知钴含量为5.49％～9.2％，与YG8Z牌号硬质合金废原料粉末组合成钴含量7.5％～8.8％的再生用的原料粉末，该原料粉末中含有85％的YG8Z牌号硬质合金废原料粉末，按常规YG8Z牌号硬质合金生产工艺配料——湿磨成混合料——掺成型剂——压制——烧结成YG8Z硬质合金制品。

该发明工艺生产的YG8Z性能结果及与常规产品的对比

实施例4

本实施例以处理电解残废料并以此为原料制取YG6-1硬质合金制品为例：

a、预合金化处理：在350×250×80mm的石墨舟皿中装入4公斤残废料，覆盖石墨盖板，将多个装有残废料的石墨舟皿以尽量密集的方式装入300升真空炉，以2.8℃/分钟的曲线升温至1300℃，保温45分钟后断电冷却形成块状粉料；

b、在容积为180升的不锈钢筒体湿磨机内装入直径为10～50mm不等的硬质合金球750公斤，研磨介质酒精50升。再将上述预合金化后的块状粉料260公斤送入湿磨机内；开机在65转/分的转速下研磨破碎15小时，至150μm粒度(即过100目筛)后，卸料干燥形成粉末，并对其进行化学分析待用；

c、取上述粉末分析得知钴含量为5.49％～9.2％，与YG6-1牌号硬质合金废原料粉末组合成钴含量5.5％～6.8％的再生用的原料粉末，该原料粉末中含有75％的YG6-1牌号硬质合金废原料粉末，按常规YG6-1牌号硬质合金生产工艺配料——湿磨成混合料——掺成型剂——压制——烧结成YG6-1硬质合金制品。

该发明工艺生产的YG6-1性能结果及与常规产品的对比

实施例5

本实施例以处理电解残废料并以此为原料制取YG6-1硬质合金制品为例：

a、预合金化处理：在350×250×80mm的石墨舟皿中装入4公斤残废料，覆盖石墨盖板，将多个装有残废料的石墨舟皿以尽量密集的方式装入300升真空炉，以2.9℃/分钟的曲线升温至1340℃，保温55分钟后断电冷却形成块状粉料；

b、在容积为180升的不锈钢筒体湿磨机内装入直径为10～50mm不等的硬质合金球750公斤，研磨介质酒精50升。再将上述预合金化后的块状粉料230公斤送入湿磨机内；开机在56转/分的转速下研磨破碎9小时，至150μm粒度(即过100目筛)后，卸料干燥形成粉末，取样化学分析后做原料粉末待用；

c、取上述粉末分析得知钴含量为5.49％～9.2％，与YG6-1牌号硬质合金废原料粉末组合成钴含量5.5％～6.8％的再生用的原料粉末，该原料粉末中含有65％的YG6-1牌号硬质合金废原料粉末，按常规YG6-1牌号硬质合金生产工艺配料——湿磨成混合料——掺成型剂——压制——烧结成YG6-1硬质合金制品。该发明工艺生产的YG6-1性能结果及与常规产品的对比

实施例6

本实施例以处理湿磨残废料并以此为原料制取YG6-1硬质合金制品为例：

a、预合金化处理：在350×250×80mm的石墨舟皿中装入约4公斤残废料，覆盖石墨盖板，将多个装有残废料的石墨舟皿以尽量密集的方式装入300升真空炉，以3.2℃/分钟的曲线升温至1280℃，保温50分钟后断电冷却；

b、在容积为180升的不锈钢筒体湿磨机内装入直径为10～50mm不等的硬质合金球750公斤，研磨介质酒精50升。再将上述预合金化后的块状粉料245公斤送入湿磨机内；开机在62转/分的转速下研磨破碎12小时，至150μm粒度(即过100目筛)后，卸料干燥形成粉末，取样化学分析后做原料粉末待用；

c、取上述粉末分析得知钴含量为5.49％～9.2％，与YG6-1牌号硬质合金废原料粉末组合成钴含量5.5％～6.8％的再生用的原料粉末，该原料粉末中含有80％的YG6-1牌号硬质合金废原料粉末，按常规YG6-1牌号硬质合金生产工艺配料——湿磨成混合料——掺成型剂——压制——烧结成YG6-1硬质合金制品。

该发明工艺生产的YG6-1性能结果及与常规产品的对比

实施例7

本实施例以处理湿磨残废料并以此为原料制取YT14Z硬质合金制品为例：

a、预合金化处理：在350×250×80mm的石墨舟皿中装入4公斤残废料，覆盖石墨盖板，将多个装有残废料的石墨舟皿以尽量密集的方式装入300升真空炉，以3.5℃/分钟的曲线升温至1200℃，保温60分钟后断电冷却；

b、在容积为180升的不锈钢筒体湿磨机内装入直径为10～50mm不等的硬质合金球750公斤，研磨介质酒精50升。再将上述预合金化后的块状粉料285公斤送入湿磨机内；开机在53转/分的转速下研磨破碎10小时，至150μm粒度(即过100目筛)后，卸料干燥形成粉末，取样化学分析后做原料粉末待用；

c、取上述粉末分析得知钴含量为5.49％～9.2％，与YT14Z牌号硬质合金废原料粉末组合成钴含量7.4％～8.9％的再生用的原料粉末，该原料粉末中含有72％的YT14Z牌号硬质合金废原料粉末，按常规YT14Z牌号硬质合金生产工艺配料——湿磨成混合料——掺成型剂——压制——烧结成YT14Z硬质合金制品。

该发明工艺生产的YT14Z性能结果及与常规产品的对比

实施例8

本实施例以处理电解残废料并以此为原料制取YT14Z硬质合金制品为例：

a、预合金化处理：在350×250×80mm的石墨舟皿中装入4公斤残废料，覆盖石墨盖板，将多个装有残废料的石墨舟皿以尽量密集的方式装入300升真空炉，以3.3℃/分钟的曲线升温至1200℃，保温45分钟后断电冷却；

b、在容积为180升的不锈钢筒体湿磨机内装入直径为10～50mm不等的硬质合金球750公斤，研磨介质酒精50升。再将上述预合金化后的块状粉料220公斤送入湿磨机内；开机在50转/分的转速下研磨破碎12小时，至150μm粒度(即过100目筛)后，卸料干燥；

c、取上述粉末分析得知钴含量为5.49％～9.2％，与YT14Z牌号硬质合金废原料粉末组合成钴含量7.4％～8.9％的再生用的原料粉末，该原料粉末中含有68％的YT14Z牌号硬质合金废原料粉末，按常规YT14Z牌号硬质合金生产工艺配料——湿磨成混合料——掺成型剂——压制——烧结成YT14Z硬质合金制品。

该发明工艺生产的YT14Z性能结果及与常规产品的对比

该方法属于一种将硬质合金残废料回收处理后再制成再生硬质合金制品的方法。它是将硬质合金残废料进行预合金化处理，然后破碎湿磨，经干燥过筛后，分析成分后作为原料粉末比例添加，以常规硬质合金生产工艺制成再生硬质合金制品。该方法具有工艺及设备简单，回收成本低等特点。从而避免了该类残废料必须用化工的方法回收处理的局面，大幅度降低了化工污染及能耗。

名词解释：

残废料：使用煅烧法对成分不合格的硬质合金废料进行处理后的合金物料。

硬质合金废原料粉末：由成分合格但物理性质不符合要求的硬质合金废品通过高温还原或煅烧法等现有技术制成的合金粉末。其中硬质合金废品可以是硬质合金生产厂家本身产生的废品，也可以是买来的废品。

水分：是根据硬质合金中成分的密度不同，将经过粗磨后的硬质合金在水中清洗，将漂浮的杂质除去的方法。

Claims (10)

1.硬质合金残废料回收及再生处理的方法，其特征在于该方法包括：

a、预合金化处理-----制备块状粉料

将硬质合金残废料，在真空、碳气氛的还原气氛下进行预合金化处理，在石墨舟皿中装满残废料，覆盖石墨盖板，将其装入真空炉内，升温至1200℃～1400℃,保温一段时间后，断电冷却，制成块状粉料；所述残废料是使用煅烧法对成分不合格的硬质合金废料进行处理后的合金物料；

b、湿磨破碎处理-----制备粉末

在不锈钢筒体湿磨机内装入用于研磨的硬质合金球及研磨介质酒精，再将上述预合金化后的块状粉料送入湿磨机内，研磨介质酒精没过硬质合金球和块状粉料即可；开机研磨破碎6～18小时，至150μm粒度后，卸料干燥生成粉末，对其进行化学分析后备用；

c、制备再生硬质合金

根据上述粉末分析出的钴成分含量决定制备何种牌号的再生硬质合金；取上述粉末与硬质合金废原料粉末共同构成制备再生硬质合金的原料粉末；按常规硬质合金生产所需要的成分配料；根据常规硬质合金生产工艺,经湿磨成混合料、掺成型剂、压制、烧结制成与硬质合金废原料牌号相同的再生硬质合金；所述硬质合金废原料粉末是由成分合格但物理性质不符合要求的硬质合金废品通过现有高温还原或煅烧法制成的合金粉末；其中硬质合金废品是硬质合金生产厂家本身产生的废品，或是买来的废品；

所述的硬质合金残废料为硬化相为碳化钨的硬质合金。

2.如权利要求1中所述的硬质合金残废料回收及再生处理的方法，其特征在于：当回收的硬质合金残废料中含有的Si含量大于0.5%时，在预合金化之前要先进行水分；所述水分是根据硬质合金中成分的密度不同,将经过粗磨后的硬质合金在水中清洗，将漂浮的杂质除的方法。

3.按权利要求1或2所述的硬质合金残废料回收及再生处理方法，其特征是:在预合金化处理-----制备块状粉料过程中，以2.5～3.5℃/分钟的曲线升温。

4.按权利要求3所述的硬质合金残废料回收及再生处理方法，其特征是:在预合金化处理-----制备块状粉料过程中，升温以后需保温40～60分钟，然后，再断电冷却。

5.按权利要求4所述的硬质合金残废料回收及再生处理方法，其特征是:在湿磨破碎处理------制备粉末时，湿磨机在50～65转/分的转速下湿磨破碎处理。

6.按权利要求5所述的硬质合金残废料回收及再生处理方法，其特征是:在湿磨破碎处理------制备粉末时，每一公斤块状粉料加入2.5-3.5公斤硬质合金球。

7.按权利要求6所述的硬质合金残废料回收及再生处理方法，其特征是:在湿磨破碎处理------制备粉末时，硬质合金球的直径为10～50mm不等。

8.按权利要求7所述的硬质合金残废料回收及再生处理方法，其特征是:制备再生硬质合金过程中，所用原料粉末中含有60～85%的硬质合金废原料粉末。

9.按权利要求8所述的硬质合金残废料回收及再生处理方法，其特征是:所述研磨介质为酒精。

10.按权利要求9所述的硬质合金残废料回收及再生处理方法，其特征是:所述酒精浓度为99%以上。