CN1064716C - 废硬质合金回收及再生处理方法 - Google Patents

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Abstract

该方法属于一种将废硬质合金回收处理后再制成新产品的方法。它是将废合金初破后直接进行强化湿磨破碎、干燥，然后送入煅烧炉经高温热处理以除去粉料中过量的杂质，再经成份分析后作为原料粉按常规硬质合金生产工艺制成硬质合金产品。该方法具有工艺流程短，设备简单、效率高，生产成本较常规料产品低25～35%且质量达到、甚至超过常规产品。从而克服了传统机械粉碎法杂质含量高，不能用于正常生产且破碎效率极低，能耗高等弊病。

Description

废硬质合金回收及再生处理方法
本发明属于一种将硬质合金回收处理后，再利用的方法，该方法可将废硬质合金再生处理成原料粉后，再按照相应的常规工艺制成新的硬质合金。
随着国民经济的高速发展，能源、机械制造、交通、地质矿山、石油勘探、建筑装修等部门对硬质合金工具的需求越来越大，人工合成金刚石--金属工具的产量高速增长。与此同时废残硬质合金量也随之相应大幅度增加。如何将这些硬质合金回收并通过再生处理后，重新利用，这无论是对国民经济的发展，还是就充分有效利用资源来说都将具有十分重要的意义。目前，国内外普遍采用的硬质合金回收再生处理工艺主要有三种，即：锌熔法，电溶解法和机械粉碎法。其中：锌熔溘是加入锌900℃温度下，使废硬质合金中的钴珝锌形成锌钴合金；在一定温度下经真空蒸馏除锌处理，使其形成海绵状合金块，然后经破碎、配料、研磨成原料粉；最后按常规工艺制取硬质合金产品。但该方法存在设备投资大，生产费用和能耗高，且难以彻底除去锌，致使产品质量(性能)不稳定；此外由于所用熔散剂锌对人体有害，因此采用该方法还存在环境污染问题。而电溶解法则是通过采用适当的浸取剂，在电场作用下将废硬质合金中的粘结剂金属钴溶入浸取液中，再通过化学方法处理成钴粉，然后将被溶去粘结剂的废合金料块经清洗、破碎研磨后得到碳化钨粉末，最后，再按常规工艺制成新硬质合金产品。该方法虽然具有粉末质量较好，杂质含量少等特点，但存在工艺流程长，整套电解设备较复杂，且仅限于处理含钴量大于8％的钨钴类废硬质合金等缺陷。而传统的机械粉碎法回收处理工艺是采用人工和机械粉碎相结合，把先经人工打碎的废硬质合金放入内壁嵌硬质合金衬板，装有大尺寸硬质合金球的破碎机内，通过滚研和(滚动)冲击粉碎成粉末，然后再经湿磨成混合料后，最后按常规工艺制成硬质合金产品。在《废残硬质合金的回收再生及利用》一文中(见《稀有金属与硬质合金》1995年12月总第123期，P48～51)所叙述的就是这类方法。该方法、虽然具有流程短，设备投资少等优点，但却存在物料中易混入其它杂质，混合料的含氧量较高，对合金产品质量有严重影响，而不能达到生产标准要求，且一直没得到解决；加之破碎效率极低，一般需滚研500小时左右，往往还难于达到要求的细度。因此，该再生处理方法未能获得推广应用。
本发明的目的是针对上述硬质合金机械粉碎再生处理方法所存在的缺陷，设计一种既可有效除去粉料中的杂质，确保产品质量，又可大幅度提高生产率的工艺方法；以实现废硬质合金再生处理流程简便，产品质量高，效率高且再生处理成本低等目的。
本发明的解决方案是在废硬质合金破碎成粉料后，增加一热处理工艺，通过高温下的物理--化学反应除去粉料中所含过量的氧、铁等影响硬质合金质量的杂质，使之符合硬质合金生产标准要求；同时在初破碎后直接送入加有研磨介质的破碎机内进行强化湿磨破碎至达到要求粒度，以提高破碎效率，有效缩短生产周期，从而实现本发明目的。因此，本发明工艺方法包括：a、将回收的废硬质合金分类清洗后进行初破碎；
b、将经初破后的块料送入带研磨介质和硬质合金球体的破碎机滚筒内进行强化湿磨破碎，至150μm粒度(即过100目筛)后，卸料干燥；
c、将干燥后的粉料送入煅烧炉中，在保护气氛下进行热处理，以除去粉料中的杂质；热处理温度一般以900℃-1200℃为好，处理时间以80～100分钟为宜，处理后；取样分析其化学成份并作为原料粉待用；
D、取上述原料粉按常规硬质合金生产工艺配料--湿磨成混合料--干燥--掺成型剂--压制、烧结成所要求的硬质合金产品。
上述所谓将初破后的块料送入破碎机内进行强化湿磨破碎，是指该破碎是采用临界转速的75～85％，并可返复将硬质合金球体送至接近滚筒顶部后落下的高强度锤击和研磨的方式进行，而所述在保护气氛下进行热处理，是指其热处理在还原性气体或惰性类气体保护下，在外热式的连续或间断式煅烧炉内进行。
本发明由于在将废硬质合金破碎至要求的粒度后，增加了一在保护气氛下进行热处理以有效除去粉料中所含过量的氧，铁等杂质，大大提高了原料粉的纯度，使之达到甚至超过硬质合金的生产标准要求，进而确保了以该粉料作为原料粉生产的硬质合金，在相同工艺条件下其产品质量相当甚至优于采用常规原料粉生产的硬质合金。而采用在加入研磨介质的条件下进行强化湿磨破碎，又大大提高了废硬质合金的破碎效率。采用强化破碎法，达到标准粒度要求所需工时，不到常规滚研破碎法的十分之一，工时大大缩短了，研磨过程中遭受二次污染的机率及能耗也就大大降低了。采用本发明，其产品生产成本较常规原料生产的低25～35％。因此，本发明具有工艺流程短，再生处理设备简单、投资省、且生产成本低、效率高、产品质量好，能耗低等特点。
实施例1
本实施例以处理YW1牌号废合金并以此为原料制取新YW1硬质合金产品为例：
a、首先将YW1牌号废合金彻底清洗后，称量250kg，采用人工按常规方法进行初破碎至≤5mm；
b、在容积180l的强力破碎机(自贡硬质合金厂设计、制造)滚筒内装入直径为φ10～100mm的硬质合金球体700kg，研磨介质酒精55l再将上述经初破后的硬质合金块料送入滚筒内；开机在43转／分的转速下强化破碎约48小时至粒度低于150μm，即过100目筛后，卸料干燥；
c、将干燥后的粉料送入连续式四管煅烧炉，在950℃温度和氢气保护下处理95分钟左右；然后取样分析其化学成份，待用；该批粉料化学成份(％)为：Co、6．00，Ti、3．61，Ct、6．15，Cf、0．049，Fe、0．151，其余为主成份WC。
D、将上述粉料作为原料粉，按常规YW1牌号硬质合金生产工艺配料--湿磨混合料--干燥--掺成型剂--再经压制、烧结制得YW1硬质合金产品。
该产品的物理机械性能及金相组织：D：13．53g／cm3，HC：两刀片均为18．0kA／m，HRA：两刀片分别为92．9和92．7，TRS：1750N／mm2，断口：80％；低倍：Ao2BO2Coo，WC平均粒度0．8μm，Ti相平均粒度：1．5mμ，Co相分布；＜1．0μm。
该产品与常规料同型号产品及YT5标样刀片车削性能对比：
在棒料材质(50#钢)、切削速度(200m／min)、进给量(0．18mm／p．r)，切深(1．0mm)，切削时间(17min)等参数均相同的条件下本实施例产品与常规YW1刀片的后刀面磨损(c区磨损)均为0．29寿命系数均为1．91；而标样YT5刀片相应数据分别为0．30和K：1．8。
实施例2
该实施例以处理YT5牌号废合金并将其制成新的YT5牌号产品为例：
首先将YT5牌号废合金用洗涤剂和水清洗干净后，称量250kg经人工初破后送入强力破碎机滚筒内，同时在滚筒内加入酒精55l，硬质合金球体700kg。进行强力破碎。滚简转速43转／分，破碎时间约48小时至废硬质合金粒度低于150μm止，卸料后干燥。然后将干燥后的粉料送入连续式四管煅烧炉中，在1100℃温度及H2气保护下热处理85分钟，卸料后取样分析其化学成分并作为原料粉待用。
将上述粉料按常规生产工艺进行配料--湿磨混合--干燥-掺成型剂--压制成型、烧结从而制得符合质量要求的YT5硬质合金产品。
本实施例所得原料粉的化学成份为：
Co：9．30％，Ti：5．19％，Ct：6．14％，Cf：O．049％Fe：0．252％，O：0．24％，其余为主成份。
本实施例产品物理机械性能及金相组织：
D：12．85g／cm3，HC：两刀片均为9．2kA／m，HRA：两刀片分别为90．8、90．5，TRS：2070N／mm2，断口：合格，低倍：AO2BO2COO，WC平均粒度：1．6μm，Ti相平均粒度：2．0μm，Co相分布：＜1．0μm。
所得YT5产品与常规产品及标样刀片车削性能对比：
在棒料材质(50#钢)。切削速度(200m／min)。进给量(0．18mm／p．r)。切深(1．0mm)。等参数均相同的条件下，切削时间本实施例产品17min，常规料刀片13．3min，标样刀片16min其后刀面磨损(c区磨损)：常规YT5刀片0．30；本实施例YT5刀片0．29，标样刀片0．30；寿命系数：常规YT5刀片为1．52，本实施例刀片为1．91，标样刀片K：1．80。即：本实施例所制得的产品其车削性能均优于常规YT5刀片及标样YT5刀片。

Claims (3)

1、一种废硬质合金回收及再生处理方法，其特征在于该方法包括：
a、将回收的废硬质合金分类清洗后进行初破碎；
b、将经初破碎后的块料送入带研磨介质和硬质合金球体的破碎机滚筒内进行强化湿磨破碎，至150um粒度后，卸料干燥；
c、将干燥后的粉料送入煅烧炉中，在保护气氛下进行热处理；热处理温度900°～1200°，处理时间80～100分钟；处理后，取样分析化学成份并作为原料粉待用；
D、取上述原料粉按常规硬质合金生产工艺配料--湿磨成混合料--干燥--掺成型剂--压制、烧结成所要求的硬质合金产品；
2、按权利要求1所述废硬合金回收及再生处理方法，其特征在于所述强化破碎，是指该破碎采用临界转速的75～85％，并可返复将硬质合金球体送至接近滚筒顶部后落下的高强度锤击和研磨的方式进行破碎。
3、按权利要求1所述废硬质合金回收及再生处理方法，其特征在于所述在保护气氛下进行热处理，是指其热处理在还原性气体或惰性类气体保护下，在外热式的连续或间断式煅烧炉内进行。
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