CN114561543B - 一种从钨铼合金废料中回收铼粉的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种从钨铼合金废料中回收铼粉的装置和方法，该装置由管式炉模块、氧化分离模块、冷却分离模块、还原收集模块组成。采用本发明从钨铼合金废料中回收铼粉的装置，对钨铼合金废料进行氧化分离处理，得到Re2O7气体；对Re2O7气体进行冷却处理，得到Re2O7固体粉末；对Re2O7固体粉末进行还原处理，收集得到铼粉。根据本发明实施例的从钨铼合金废料中回收铼粉的装置，易于操作和维护，可以简化工艺流程，反应过程可控，提高钨和铼的氧化分离效率、Re2O7的还原收集率以及铼粉的纯度和回收率。

Description

一种从钨铼合金废料中回收铼粉的装置和方法
技术领域
本发明涉及稀散金属再生利用技术领域，尤其涉及一种从钨铼合金废料中回收铼粉的装置和方法。
背景技术
铼是一种稀散难熔金属，其熔点为3180℃，是除W(3308℃)之外熔点最高的金属元素，具有高的强度、优良的延展性、耐磨性及耐高温性，是国防、军工、航空工业、石油催化和电子工业中重要而不可或缺的战略资源。但由于铼资源的稀缺，加之原生矿物资源的逐渐匮乏，从含铼废料中回收铼受到广泛关注。目前，铼常以合金成分应用于钨铼合金中，在钨中添加3-26wt.％的铼可以提高合金的强度、韧性等性能。随着钨铼合金使用量的增加，产生了大量的钨铼合金废料，而钨铼合金相对高的铼含量使其成为极具吸引力的回收铼的资源，从钨铼合金废料中回收铼具有重要的价值。
目前，钨铼合金废料的火法回收铼的方法主要有氧化升华法、高温碱熔法及石灰烧结法等。其中，石灰焙烧法工艺简单可行，但石灰添加量较高，回收的铼纯度较低。高温碱熔法的主要缺点是钨和铼的分离效率不高，废料的资源利用率较低，且使用的强碱易腐蚀设备。而氧化升华法可以利用废料中钨和铼氧化物的挥发温度的不同而进行选择性回收。中国专利CN101148709A公开了一种从钨铼合金中提取高纯铼的方法与装置。采用一体式、分区加热结构装置，涉及钨铼合金废料氧化、气体吹扫、氨水浸出以及氢气还原等工艺。但该装置只涉及钨铼合金废料的氧化，制备的NH4ReO4粉末需在氢气炉中还原，两次气-固反应工艺流程长，能耗大，时耗长，且气-固反应制备的铼粉粒度较大，粉末纯度较低。
综上，目前从钨铼合金废料中回收铼的方法及装置存在钨和铼的分离效率不高，且氧化-还原两步气-固反应工艺流程长，能耗较大，时耗较长的问题，造成回收的铼粉纯度低、回收率不高，难以实现废料的高值化利用，从而在很大程度上影响金属铼在各个领域的应用。因此，亟需开发一种分离与还原一体式从钨铼合金废料中回收铼粉的装置。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种分离与还原一体式从钨铼合金废料中回收铼粉的装置，以获得高回收率、高纯度的铼粉，简化工艺流程，提高废料的资源利用率及减少物耗能耗。
一方面，本发明提供一种从钨铼合金废料中回收铼粉的装置，该装置由管式炉模块、氧化分离模块、冷却分离模块、还原收集模块组成。
优选的，管式炉模块包括竖式石英炉管，第一加热炉体和第二加热炉体分别设置在竖式石英炉管的上部和下部；氧化分离模块由挥发腔体、U型管、第一导气管、第二导气管和第三导气管组成，其中，挥发腔体固定设置在第一加热炉体内侧的竖式石英炉管内的一侧，U型管开口向上竖直设置在挥发腔体内，U型管的一端通过第一导气管与竖式石英炉管外部连通，U型管的另一端通过第二导气管与竖式石英炉管内腔连通；第三导气管平行设置在第一导气管的一侧，连通竖式石英炉管上部的内腔与外部。
优选的，冷却分离模块由隔断组件、冷却单元和第一抽气单元组成，隔断组件固定设置在竖式石英炉管的中部的腔体内，隔断组件的轴向中心设置在第四导气管，隔断组件的下部沿径向设置第五导气管，冷却单元固定设置在隔断组件对应的竖直石英炉管外侧，第一抽气单元通过第五导气管与第四导气管连通。
优选的，还原收集模块由锥形筒、粉末收集板，第六导气管、第七导气管、第二抽气单元和尾气处理单元组成，其中，粉末收集板固定设置在第二加热炉体内侧的竖式石英炉管内，锥形筒固定设置在粉末收集板的正上方；第六导气管的一端贯穿粉末收集板与锥形筒底部侧壁连通，第六导气管的另一端与竖式石英炉管外部连通；第七导气管平行设置在第六导气管的一侧，连通竖式石英炉管下部的内腔与外部；尾气处理单元通过第二抽气单元与第七导气管连通。
进一步地，冷却单元内部充满冷却循环水。
进一步地，第四导气管同轴心设置在锥形筒的内侧，第四导气管的底端高于粉末收集板10-15cm。
进一步地，第一导气管、第三导气管、第六导气管和第七导气管上分别设置数字气体流量计。
进一步地，第二导气管的上端位于第三导气管的下端的下方。
进一步地，尾气处理单元内设置有氢氧化钠溶液。
另一方面，本发明提供了一种从钨铼合金废料中回收铼粉的方法，包括：
对钨铼合金废料进行氧化分离处理，得到Re2O7气体；
对Re2O7气体进行冷却处理，得到Re2O7固体粉末；
对Re2O7固体粉末进行还原处理，收集得到铼粉。
进一步地，对钨铼合金废料进行氧化分离处理，得到Re2O7气体，包括：
将钨铼合金废料破碎成小块后置于氧化分离模块的U型管中，先通过第三导气管通入氩气排净竖式石英炉管内的空气，设置第一加热炉体的加热温度为600-800℃，保温4h，设置第二加热炉体的加热温度为550℃，保温4h；
第一加热炉体和第二加热炉体升温过程中，保持氩气持续缓慢通入，当第一加热炉体和第二加热炉体的温度升至500℃时，先调整氩气通入流量为500-1000ml/min；再通过第一导气管通入氧气，氧气通入流量为100-300ml/min；然后通过第六导气管通入氢气，氢气流量为300-500ml/min；同时第一抽气单元和第二抽气单元，并监测各气体流量变化，得到Re2O7气体。
进一步地，对Re2O7气体进行冷却处理，得到Re2O7固体粉末，包括：
氧化分离模块内钨铼合金废料氧化产生的Re2O7气体经第二导气管导入竖式石英炉管内腔，并在氩气的作用下输送至冷却分离模块，通过冷却单元进行冷却，冷却温度为200-300℃；Re2O7气体在低温状态下冷凝转变为Re2O7固体粉末，通过第一抽气单元除去杂质气体，纯化后的Re2O7粉末在重力的作用下经第四导气管输送至还原收集模块。
进一步地，对Re2O7固体粉末进行还原处理，收集得到铼粉，包括：纯化后的Re2O7粉末与经第六导气管通入的氢气发生还原反应，在粉末收集板上生成铼粉，形成的尾气通过与第二抽气单元相连的第七导气管排入尾气处理单元中，净化达标后排放。
本发明的回收铼粉的装置和方法，具有以下有益效果：
1)本发明装置采用一体式分区结构，钨铼合金废料中铼的氧化和Re2O7粉末的还原在同一装置内完成，不同加热温区及冷却区结构紧凑，简化了工艺流程，反应过程可控。
2)本发明装置适用于所有类型钨铼合金废料，并可同时保证铼的纯度和回收率。
3)与传统氧化挥发法回收铼的装置及方法相比，本发明装置避免了Re2O7不易收集的问题，通过精确控制各反应区域的温度及气体的流量，提高了钨、铼的氧化分离率和Re2O7的还原收集率，可制得纯度大于99.93％、回收率高于95％的铼粉。
4)本发明装置具有结构简单、低能耗、尾气收集完全、经济环保、易于操作和维护、适合于工业规模化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为根据本发明实施例1的从钨铼合金废料中回收铼粉的装置结构示意图；
图2为根据本发明实施例2的从钨铼合金废料中回收铼粉的装置应用原理示意图；
图3为根据本发明实施例3从钨铼合金废料中回收制备的铼粉的SEM形貌图；
图4为根据本发明实施例3从钨铼合金废料中回收制备的铼粉的EDS能谱图；
图5为根据本发明实施例4从钨铼合金废料中回收制备的铼粉的SEM形貌图；
图6为根据本发明实施例4从钨铼合金废料中回收制备的铼粉的XRD谱图；
图7为根据本发明实施例5从钨铼合金废料中回收制备的铼粉的SEM形貌图
图8为根据本发明实施例5从钨铼合金废料中回收制备的铼粉的粒度分布图；
图9为根据本发明实施例6从钨铼合金废料中回收制备的铼粉的SEM形貌图；
图10为根据本发明实施例6从钨铼合金废料中回收制备的铼粉的粒度分布图；
图11为根据本发明实施例7从钨铼合金废料中回收制备的铼粉的SEM形貌图；
图12为根据本发明实施例7从钨铼合金废料中回收制备的铼粉的粒度分布图。
图中，11-竖式石英炉管；12-第一加热炉体；13-第二加热炉体；21-挥发腔体；22-U型管；23-第一导气管；24-第二导气管；25-第三导气管；31-隔断组件；32-冷却单元；33-第一抽气单元；34-第四导气管；35-第五导气管35；41-锥形筒；42-粉末收集板；43-第六导气管；44-第七导气管；45-第二抽气单元；46-尾气处理单元；51-第一气体流量计；52-第二气体流量计；53-第三气体流量计；54-第四气体流量计；61-钨铼合金废料；62-Re2O7固体粉末；63-铼粉。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
实施例1
本发明实施例1提供一种从钨铼合金废料中回收铼粉的装置，由图1可见，由管式炉模块、氧化分离模块、冷却分离模块、还原收集模块组成。
具体的，管式炉模块包括竖式石英炉管11，第一加热炉体12和第二加热炉体13分别设置在竖式石英炉管11的上部和下部；氧化分离模块由挥发腔体21、U型管22、第一导气管23、第二导气管24和第三导气管25组成，其中，挥发腔体21固定设置在第一加热炉体12内侧的竖式石英炉管11内的一侧，U型管22开口向上竖直设置在挥发腔体21内，U型管22的一端通过第一导气管23与竖式石英炉管11外部连通，U型管22的另一端通过第二导气管24与竖式石英炉管11内腔连通；第三导气管25平行设置在第一导气管23的一侧，连通竖式石英炉管11上部的内腔与外部；冷却分离模块由隔断组件31、冷却单元32和第一抽气单元33组成，隔断组件31固定设置在竖式石英炉管11的中部的腔体内，隔断组件31的轴向中心设置在第四导气管34，隔断组件31的下部沿径向设置第五导气管35，冷却单元32固定设置在隔断组件31对应的竖直石英炉管11外侧，第一抽气单元33通过第五导气管35与第四导气管34连通；还原收集模块由锥形筒41、粉末收集板42，第六导气管43、第七导气管44、第二抽气单元45和尾气处理单元46组成，其中，粉末收集板42固定设置在第二加热炉体13内侧的竖式石英炉管11内，锥形筒41固定设置在粉末收集板42的正上方；第六导气管43的一端贯穿粉末收集板42与锥形筒41底部侧壁连通，第六导气管43的另一端与竖式石英炉管11外部连通；第七导气管44平行设置在第六导气管43的一侧，连通竖式石英炉管11下部的内腔与外部；尾气处理单元46通过第二抽气单元45与第七导气管44连通。
实施例2
本实施例结合图2对本发明一种从钨铼合金废料中回收铼粉的装置的应用原理进行说明，由图2可见，将钨铼合金废料61破碎成小块后置于氧化分离模块的U型管22中，先通过第三导气管25通入氩气51排净竖式石英炉管11内的空气，设置第一加热炉体12的加热温度为600-800℃，保温4h，设置第二加热炉体13的加热温度为550℃，保温4h。第一加热炉体12和第二加热炉体13升温过程中保持氩气持续缓慢通入，当第一加热炉体12和第二加热炉体13的温度升至500℃时，先调整氩气通入流量为500-1000ml/min；再通过第一导气管23通入氧气，氧气通入流量为100-300ml/min；然后通过第六导气管43通入氢气，氢气流量为300-500ml/min；同时打开第一抽气单元33和第二抽气单元45，并通过第一气体流量计51、第二气体流量计52、第三气体流量计53和第四气体流量计54监测各气体流量变化，得到Re2O7气体。产生的Re2O7气体经第二导气管24导入竖式石英炉管11内腔，并在氩气51的作用下输送至冷却分离模块，通过冷却单元32进行冷却，冷却温度为200-300℃；Re2O7气体在低温状态下冷凝转变为Re2O7固体粉末62，通过第一抽气单元33除去杂质气体，纯化后的Re2O7固体粉末62在重力的作用下经第四导气管34输送至还原收集模块。纯化后的Re2O7固体粉末62与经第六导气管43通入的氢气发生还原反应，在粉末收集板42上生成铼粉63，形成的尾气通过与第二抽气单元45相连的第七导气管44排入尾气处理单元46中，净化达标后排放。
实施例3
将含铼质量分数为5％的钨铼合金废料破碎成小块后置于氧化分离模块的U型管中，先通过第三导气管通入氩气排净竖式石英炉管内的空气，设置第一温区(第一加热炉体的加热)温度为800℃，保温4h，设置第二温区(第二加热炉体的加热)温度为550℃，保温4h。
第一加热炉体和第二加热炉体升温过程中，保持氩气持续缓慢通入，当第一温区和第二温区升至500℃时，先调整氩气通入流量为700ml/min；再通过第一导气管通入氧气，氧气通入流量为200ml/min；然后通过第六导气管通入氢气，氢气流量为400ml/min；同时第一抽气单元和第二抽气单元，并监测各气体流量变化，得到Re2O7气体。
氧化分离模块内钨铼合金废料氧化产生的Re2O7气体经第二导气管导入竖式石英炉管内腔，并在氩气的作用下输送至冷却分离模块，通过冷却单元进行冷却，冷却温度为250℃；Re2O7气体在低温状态下冷凝转变为Re2O7固体粉末，通过第一抽气单元除去杂质气体，纯化后的Re2O7粉末在重力的作用下经第四导气管输送至还原收集模块。
纯化后的Re2O7粉末与经第六导气管通入的氢气发生还原反应，在粉末收集板上生成铼粉，形成的尾气通过与第二抽气单元相连的第七导气管排入尾气处理单元中，净化达标后排放。
实施例4
将含铼质量分数为5％的钨铼合金废料破碎成小块后置于氧化分离模块的U型管中，先通过第三导气管通入氩气排净竖式石英炉管内的空气，设置第一温区(第一加热炉体的加热)温度为700℃，保温4h，设置第二温区(第二加热炉体的加热)温度为550℃，保温4h。
第一加热炉体和第二加热炉体升温过程中，保持氩气持续缓慢通入，当第一温区和第二温区升至500℃时，先调整氩气通入流量为700ml/min；再通过第一导气管通入氧气，氧气通入流量为200ml/min；然后通过第六导气管通入氢气，氢气流量为400ml/min；同时第一抽气单元和第二抽气单元，并监测各气体流量变化，得到Re2O7气体。
氧化分离模块内钨铼合金废料氧化产生的Re2O7气体经第二导气管导入竖式石英炉管内腔，并在氩气的作用下输送至冷却分离模块，通过冷却单元进行冷却，冷却温度为200℃；Re2O7气体在低温状态下冷凝转变为Re2O7固体粉末，通过第一抽气单元除去杂质气体，纯化后的Re2O7粉末在重力的作用下经第四导气管输送至还原收集模块。
纯化后的Re2O7粉末与经第六导气管通入的氢气发生还原反应，在粉末收集板上生成铼粉，形成的尾气通过与第二抽气单元相连的第七导气管排入尾气处理单元中，净化达标后排放。
实施例5
将含铼质量分数为5％的钨铼合金废料破碎成小块后置于氧化分离模块的U型管中，先通过第三导气管通入氩气排净竖式石英炉管内的空气，设置第一温区(第一加热炉体的加热)温度为600℃，保温4h，设置第二温区(第二加热炉体的加热)温度为550℃，保温4h。
第一加热炉体和第二加热炉体升温过程中，保持氩气持续缓慢通入，当第一温区和第二温区升至500℃时，先调整氩气通入流量为700ml/min；再通过第一导气管通入氧气，氧气通入流量为200ml/min；然后通过第六导气管通入氢气，氢气流量为400ml/min；同时第一抽气单元和第二抽气单元，并监测各气体流量变化，得到Re2O7气体。
氧化分离模块内钨铼合金废料氧化产生的Re2O7气体经第二导气管导入竖式石英炉管内腔，并在氩气的作用下输送至冷却分离模块，通过冷却单元进行冷却，冷却温度为300℃；Re2O7气体在低温状态下冷凝转变为Re2O7固体粉末，通过第一抽气单元除去杂质气体，纯化后的Re2O7粉末在重力的作用下经第四导气管输送至还原收集模块。
纯化后的Re2O7粉末与经第六导气管通入的氢气发生还原反应，在粉末收集板上生成铼粉，形成的尾气通过与第二抽气单元相连的第七导气管排入尾气处理单元中，净化达标后排放。
实施例6
将含铼质量分数为5％的钨铼合金废料破碎成小块后置于氧化分离模块的U型管中，先通过第三导气管通入氩气排净竖式石英炉管内的空气，设置第一温区(第一加热炉体的加热)温度为800℃，保温4h，设置第二温区(第二加热炉体的加热)温度为550℃，保温4h。
第一加热炉体和第二加热炉体升温过程中，保持氩气持续缓慢通入，当第一温区和第二温区升至500℃时，先调整氩气通入流量为1000ml/min；再通过第一导气管通入氧气，氧气通入流量为300ml/min；然后通过第六导气管通入氢气，氢气流量为500ml/min；同时第一抽气单元和第二抽气单元，并监测各气体流量变化，得到Re2O7气体。
氧化分离模块内钨铼合金废料氧化产生的Re2O7气体经第二导气管导入竖式石英炉管内腔，并在氩气的作用下输送至冷却分离模块，通过冷却单元进行冷却，冷却温度为250℃；Re2O7气体在低温状态下冷凝转变为Re2O7固体粉末，通过第一抽气单元除去杂质气体，纯化后的Re2O7粉末在重力的作用下经第四导气管输送至还原收集模块。
纯化后的Re2O7粉末与经第六导气管通入的氢气发生还原反应，在粉末收集板上生成铼粉，形成的尾气通过与第二抽气单元相连的第七导气管排入尾气处理单元中，净化达标后排放。
实施例7
将含铼质量分数为5％的钨铼合金废料破碎成小块后置于氧化分离模块的U型管中，先通过第三导气管通入氩气排净竖式石英炉管内的空气，设置第一温区(第一加热炉体的加热)温度为800℃，保温4h，设置第二温区(第二加热炉体的加热)温度为550℃，保温4h。
第一加热炉体和第二加热炉体升温过程中，保持氩气持续缓慢通入，当第一温区和第二温区升至500℃时，先调整氩气通入流量为500ml/min；再通过第一导气管通入氧气，氧气通入流量为100ml/min；然后通过第六导气管通入氢气，氢气流量为300ml/min；同时第一抽气单元和第二抽气单元，并监测各气体流量变化，得到Re2O7气体。
氧化分离模块内钨铼合金废料氧化产生的Re2O7气体经第二导气管导入竖式石英炉管内腔，并在氩气的作用下输送至冷却分离模块，通过冷却单元进行冷却，冷却温度为250℃；Re2O7气体在低温状态下冷凝转变为Re2O7固体粉末，通过第一抽气单元除去杂质气体，纯化后的Re2O7粉末在重力的作用下经第四导气管输送至还原收集模块。
纯化后的Re2O7粉末与经第六导气管通入的氢气发生还原反应，在粉末收集板上生成铼粉，形成的尾气通过与第二抽气单元相连的第七导气管排入尾气处理单元中，净化达标后排放。
实施例8
采用场发射扫描电子显微镜(FESEM，SUS8020，Hitachi)分别对实施例3、实施例4、实施例5、实施例6和实施例7回收制备的铼粉的微观形貌进行观察，结果分别如图3、图5、图7、图9和图11所示；并对实施例3回收制备的铼粉的微观形貌的元素分布(EDS)进行分析，结果如图4所示。
采用X射线衍射仪(X′Pert PRO MPD,PANalyticl B.V.)对实施例4回收制备的铼粉的物相组成(XRD)进行表征，结果如图6所示。
采用激光粒度分析仪(MS-2000，Malvern)对实施例5、实施例6和实施例7回收制备的铼粉的粒度分布进行测试，结果如图8、图10和图12所示。
采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICPOES730，Agilent)分别对本实施例3、实施例4、实施例5、实施例6和实施例7回收制备的铼粉的化学成分组成(ICP-OES)进行测定，结果如表1、表2、表3、表4和表5所示。
对回收所得铼粉的理论回收率、实际回收率与相对回收率进行计算，计算公式如下：
式中α理，α实，α相对分别为铼的理论回收率、实际回收率及相对回收率(％)；m0为钨铼合金废料的质量(g)；β为钨铼合金废料中铼的含量(％)；m1为氧化产物的质量(g)；γ为氧化产物中铼的含量(％)。m2为最终回收所得铼的质量(g)。
表1
元素 含量 元素 含量
Re 99.961 Sb ＜0.001
W 0.010 Ni ＜0.001
Fe 0.005 Sb ＜0.001
Mo 0.008 Cr ＜0.001
Al 0.001 Balance ＜0.001
由表1可见，实施例3回收所得铼粉的纯度约为99.96％，杂质的含量较低，主要杂质为W、Fe和Mo，经式(1)、(2)、(3)计算可得铼的回收率约95.7％。
如图3所示，实施例3回收所得铼粉呈不规则的珊瑚状形态，有明显的团聚现象且粉末疏松多孔。如图4所示，EDS结果表明实施例3回收所得粉末均只有Re元素组成，无其他杂质元素存在。
表2
元素 含量 元素 含量
Re 99.954 Sb ＜0.001
W 0.011 Ni ＜0.001
Fe 0.007 Sb ＜0.001
Mo 0.006 Cr ＜0.001
Al 0.003 Balance ＜0.001
由表2可见，实施例4回收所得铼粉的纯度约为99.95％。经式(1)、(2)、(3)计算可得铼的回收率约95.5％。
如图5所示，实施例4回收所得铼粉呈不规则的珊瑚状形态，有明显的团聚现象。如图6所示，XRD谱图表明Re2O7粉末被还原成了铼粉，谱图主峰位置为37.587°，40.437°，42.886°，这是典型的铼的特征峰，对应铼的(10_10)，(0002)，(10_11)晶面(PDF卡片：89-2935)，衍射峰峰形尖锐，没有杂峰，证实了铼粉的良好结晶性。
表3
元素 含量 元素 含量
Re 99.931 Sb ＜0.001
W 0.010 Ni ＜0.001
Fe 0.005 Sb ＜0.001
Mo 0.008 Cr ＜0.001
Al 0.004 Balance ＜0.001
由表3可见，实施例5回收所得铼粉的纯度约为99.93％。经式(1)、(2)、(3)计算可得铼的回收率约95.4％。如7所示，实施例5回收所得铼粉呈不规则的珊瑚状形态，有明显的团聚现象。由于铼粉的团聚现象，从显微形貌上很难计算出颗粒的尺寸，因此对其进行粒度分布分析，如图8所示，实施例5回收制备的铼粉的平均粒径约为20.21μm。
表4
元素 含量 元素 含量
Re 99.937 Sb ＜0.001
W 0.009 Ni ＜0.001
Fe 0.007 Sb ＜0.001
Mo 0.004 Cr ＜0.001
Al 0.002 Balance ＜0.001
由表4可见，实施例6回收所得铼粉的纯度约为99.93％，经式(1)、(2)、(3)计算可得铼的回收率约95.0％。如图9所示，实施例6回收所得铼粉呈不规则的珊瑚状形态，有明显的团聚现象。如图10所示，粒度分布图表明回收制备的铼粉的平均粒径约为14.88μm。
表5
元素 含量 元素 含量
Re 99.918 Sb ＜0.001
W 0.023 Ni ＜0.001
Fe 0.009 Sb ＜0.001
Mo 0.010 Cr ＜0.001
Al 0.005 Balance ＜0.001
由表5可见，实施例7回收所得铼粉的纯度约为99.91％，经式(1)、(2)、(3)计算可得铼的回收率约95.1％。如图11所示，实施例7回收所得铼粉呈不规则的珊瑚状形态，有明显的团聚现象。如图12所示，粒度分布图表明回收制备的铼粉的平均粒径约为17.06μm。
分析实施例3、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7结果可知，本发明一种从钨铼合金废料中回收铼粉的装置的使用方法，影响铼粉的平均粒径、纯度与回收率的因素主要为氧化温度和气体流量。由图8、图10和图12铼粉的粒度分布图可知，选择合适的氧化温度和气体流量，回收制备的铼粉的平均粒径可达14.88μm。在本装置使用方法的参数范围内，可得到结晶性良好，纯度大于99.9％，回收率高于95％的铼粉。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种从钨铼合金废料中回收铼粉的装置，其特征在于，所述装置由管式炉模块、氧化分离模块、冷却分离模块、还原收集模块组成，其中，管式炉模块包括竖式石英炉管，第一加热炉体和第二加热炉体分别设置在竖式石英炉管的上部和下部；氧化分离模块由挥发腔体、U型管、第一导气管、第二导气管和第三导气管组成，其中，挥发腔体固定设置在第一加热炉体内侧的竖式石英炉管内的一侧，U型管用于放置钨铼合金废料，U型管开口向上竖直设置在挥发腔体内，U型管的一端通过第一导气管与竖式石英炉管外部连通，U型管的另一端通过第二导气管与竖式石英炉管内腔连通；第三导气管平行设置在第一导气管的一侧，连通竖式石英炉管上部的内腔与外部；冷却分离模块由隔断组件、冷却单元和第一抽气单元组成，隔断组件固定设置在竖式石英炉管的中部的腔体内，隔断组件的轴向中心设置在第四导气管，隔断组件的下部沿径向设置第五导气管，冷却单元固定设置在隔断组件对应的竖直石英炉管外侧，第一抽气单元通过第五导气管与第四导气管连通；还原收集模块由锥形筒、粉末收集板，第六导气管、第七导气管、第二抽气单元和尾气处理单元组成，其中，粉末收集板固定设置在第二加热炉体内侧的竖式石英炉管内，锥形筒固定设置在粉末收集板的正上方；第六导气管的一端贯穿粉末收集板与锥形筒底部侧壁连通，第六导气管的另一端与竖式石英炉管外部连通；第七导气管平行设置在第六导气管的一侧，连通竖式石英炉管下部的内腔与外部；尾气处理单元通过第二抽气单元与第七导气管连通，所述第四导气管同轴心设置在锥形筒的内侧，第四导气管的底端高于粉末收集板10-15cm，所述第一导气管、第三导气管、第六导气管和第七导气管上分别设置数字气体流量计，所述第二导气管的上端位于第三导气管的下端的下方。
2.根据权利要求1所述的一种从钨铼合金废料中回收铼粉的装置，其特征在于，所述冷却单元内部充满冷却循环水。
3.根据权利要求1所述的一种从钨铼合金废料中回收铼粉的装置，其特征在于，所述尾气处理单元内设置有氢氧化钠溶液。
4.基于权利要求1所述从钨铼合金废料中回收铼粉的装置的一种从钨铼合金废料中回收铼粉的方法，其特征在于，所述方法包括：
对钨铼合金废料进行氧化分离处理，得到Re2O7气体；
对Re2O7气体进行冷却处理，得到Re2O7固体粉末；
对Re2O7固体粉末进行还原处理，收集得到铼粉。
5.根据权利要求4所述的一种从钨铼合金废料中回收铼粉的方法，其特征在于，对钨铼合金废料进行氧化分离处理，得到Re2O7气体，包括：
将钨铼合金废料破碎成小块后置于氧化分离模块的U型管中，先通过第三导气管通入氩气排净竖式石英炉管内的空气，设置第一加热炉体的加热温度为600-800 ℃，保温4 h，设置第二加热炉体的加热温度为550 ℃，保温4 h；
第一加热炉体和第二加热炉体升温过程中，保持氩气持续缓慢通入，当第一加热炉体和第二加热炉体的温度升至500 ℃时，先调整氩气通入流量为500-1000 ml/min；再通过第一导气管通入氧气，氧气通入流量为100-300 ml/min；然后通过第六导气管通入氢气，氢气流量为300-500 ml/min；同时打开第一抽气单元和第二抽气单元，并监测各气体流量变化，得到Re2O7气体。
6.根据权利要求4所述的一种从钨铼合金废料中回收铼粉的方法，其特征在于，对Re2O7气体进行冷却处理，得到Re2O7固体粉末，包括：
氧化分离模块内钨铼合金废料氧化产生的Re2O7气体经第二导气管导入竖式石英炉管内腔，并在氩气的作用下输送至冷却分离模块，通过冷却单元进行冷却，冷却温度为200-300 ℃；Re2O7气体在低温状态下冷凝转变为Re2O7固体粉末，通过第一抽气单元除去杂质气体，纯化后的Re2O7固体粉末在重力的作用下经第四导气管输送至还原收集模块。
7.根据权利要求4所述的一种从钨铼合金废料中回收铼粉的方法，其特征在于，对Re2O7固体粉末进行还原处理，收集得到铼粉，包括：纯化后的Re2O7固体粉末与经第六导气管通入的氢气发生还原反应，在粉末收集板上生成铼粉，形成的尾气通过与第二抽气单元相连的第七导气管排入尾气处理单元中，净化达标后排放。
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