JPH09132413A - 炭化タングステン及びタングステン系材料の再生方法 - Google Patents

炭化タングステン及びタングステン系材料の再生方法

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JPH09132413A
JPH09132413A JP12668596A JP12668596A JPH09132413A JP H09132413 A JPH09132413 A JP H09132413A JP 12668596 A JP12668596 A JP 12668596A JP 12668596 A JP12668596 A JP 12668596A JP H09132413 A JPH09132413 A JP H09132413A
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cobalt
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trioxide
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シーゴパウル パーネシュ
Li Wu
ウ リ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用済み、および未使用の炭化タングステン
とタングステン系製品を再生利用してスクラップ回収を
行うタングステン組成物の再生方法を提供する。 【解決手段】 タングステン組成物を700℃以上の高
温度で酸化して正方晶形で八面体の三酸化タングステン
を生成し、次いでこれを還元して二酸化タングステンと
し、これを低温度で酸化して単斜晶形三酸化タングステ
ンとし、塩基製水溶液に溶解、噴霧乾燥と浸炭によりW
C母材とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はタングステン組成物
の再生利用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】炭化タングステンは切削工具、掘削工
具、摩耗部品を含む広い応用範囲で現在巾広く用いられ
ている。この材料は各種の異なる製造方法で製造でき
る。コバルト母材中に埋め込まれた炭化タングステン粒
を生成する方法のいくつかの好ましい例がポリブチの米
国特許第4,851,041号、マックキャディジュの
米国特許第5,230,729号、第5,352,26
9号に開示されている。
【0003】
【発明の解決しようする課題】タングステン、炭化タン
グステン製品は比較的高価であり、環境上、コスト上の
両理由から、使用済み、および未使用の炭化タングステ
ンとタングステン系製品を再生利用してスクラップ回収
を行うことに最大の必要性がある。
【0004】炭化タングステンとタングステン製品の再
生利用に現在いくつかの方法が用いられている。これら
の方法として亜鉛法、低温流れ法、アルカリ溶出法、塩
素化系、電解、および高温度精錬法がある。亜鉛法と低
温流れ法以外の他の化学的方法は多くの転換工程、抽出
工程、沈澱工程を含むので、サイクル時間が長くなり、
コスト高になる。これらの化学的方法の多くは酸、塩
基、各種の無機塩を使用するものである。
【0005】亜鉛法と低温流れ法は直接使用に適した粉
末に転換させ得るが、材料の純度に問題がある。従っ
て、このタイプの再生材の用途は極めて限られる。典型
的には、一般的な亜鉛法ではWC−Co粉末を回収する
のに加熱工程、昇華工程、粉砕工程が含まれる。本発明
との主要な差異は、亜鉛法では粒径はそのまま変らずに
残り、サイクルのたび毎に粒子成長が引続き行われるこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はタングステンと
炭化タングステン材料の比較的安価な再生を実現するこ
とを目的とする。本発明によれば、炭化タングステン、
スクラップ、タングステン、タングステン含有材料のス
クラップを酸化して水とアンモニア溶液に不溶の正方晶
系で八面体の三酸化タングステンを生成する。次いで、
これを水素還元して二酸化タングステンを生成し、これ
を今度は低温度で再酸化して単斜晶形三酸化タングステ
ンを生成する。次いで、これをアンモニア系溶液に溶解
してタングステン酸アンモニウムを生成し、これを次い
で噴霧乾燥して、更に浸炭し、炭化タングステン生成用
先駆体組成物を生成する。含有されているコバルトは金
属状からタングステン酸形に転換され、次いで最終的に
アンモニア溶液可溶のアンミン型錯体となる。このコバ
ルトは次いでWC−Co複合材の生成に利用される。本
発明の目的と効果は以下の記載から更によく理解される
ものと考える。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明ではタングステン含有材料
を再生利用して炭化タングステンおよびその他の複合材
の生成に適した先駆組成物を生成する。本発明で用いら
れるタングステン材料としては単体タングステン、炭化
タングステン、酸化タングステン、タングステン・銅、
タングステン・銀、窒化タングステン、硼化タングステ
ン、セレン化タングステン、硫化タングステン、硅化タ
ングステン、バインダー、例えばコバルト、ニッケル、
または鉄を含有する炭化タングステンである。
【0008】本材料は一般に廃棄材料であり、当該分野
では「硬質スクラップ」、または「軟質スクラップ」と
云われているものである。硬質スクラップは以前に焼結
したことがある材料であり、軟質材料は未焼結の材料で
ある。硬質スクラップは回転炉装入に適した小寸法まで
粉砕する必要がある。粉砕を数mmの小寸法まで行って
反応速度を高めることが好ましい場合には、1〜2cm
程度の破片も利用できる。
【0009】本発明によればタングステン含有材料、ま
たはそのスクラップをはじめに800°〜1200℃の
温度範囲で酸化する。これはタングステン材料を酸化性
雰囲気、例えば空気、または酸素中で数時間加熱するだ
けで達成される。スチーム、またはスチームとの混合物
もこの目的で用いることができる。
【0010】この反応により正方晶形の八面体の三酸化
タングステンが生成する。この三酸化タングステンは
水、またはアンモニア溶液に不溶であることは公知であ
る。更に、バインダー成分、例えばコバルトが含有され
ているときは、金属のタングステン酸塩の組成物が生成
する(例えば、CoWO4 )。このタングステンの塩は
三酸化物から分離されないので、反応条件を変えて更に
転換させる。
【0011】次いで、この初期酸化の生成物を水素還元
する。この還元は600°〜900℃で行う。水素の代
わりにこのほかの還元性ガス、例えば炭素活量が比較的
低い、すなわち、0.1以下の水素含有混合ガスを用い
ることができる。還元は好ましくは約900℃で約4時
間行う。還元は二酸化タングステンが生成するまで続け
る。タングステン酸塩として含有されるバインダー金属
はいずれも反応混合物中にタングステン酸塩として残留
する。数%は酸化物、または金属・金属態に転換される
こともあり、これらの酸化物と金属・金属態は噴霧乾燥
用の溶液調製段階でのオン・ライン濾過で簡単に除去さ
れる。追加的にキレート化反応と錯化反応化学を用いる
ことができる。例えば、溶解成分および必要あれば溶解
したコバルト、バナジウム、またはクロムはEDTAを
加えて除去する。
【0012】次いで、還元の生成物、すなわち、二酸化
タングステン、及びあらゆるバインダーは低温度酸化す
る。この低温度酸化により二酸化タングステンは単斜晶
形の三酸化タングステンに変わる。この低温度酸化は約
250℃以上、600℃以下で行う。この温度範囲は単
斜品形の三酸化タングステン生成に好ましい。低濃度の
可溶性タングステン系タングステン酸塩を生成させるこ
ともできる。
【0013】この低温度酸化は反応混合物を酸化性雰囲
気、例えば空気中で酸化温度に単に加熱するだけで行わ
れる。スチームおよびスチーム混合物も、また酸素も同
様用いることができる。しかし、経済上酸化は周囲空気
を用いて簡単に行うことが好ましい。
【0014】高温度酸化、還元、次いで低温度酸化から
成るこれらの3種の転換工程は同一の反応室で行っても
よく、この場合これらの一連の反応で装置を変えたり、
生成物を移したりする必要性がなくなる。勿論、生成物
は必要あれば移すことはできる。これにより、工程数と
粉末処理操作を減らすことができ、更にコストを低減
し、サイクル時間と汚染の減らすことができる。
【0015】得られた生成物、すなわち、まず単斜晶系
の三酸化タングステンとバインダーの塩が含まれている
ときはこの塩とが塩基性水溶液に簡単に溶解する。この
水溶液は好ましくはアンモニウム溶液であり、この態様
では過剰のアンモニアを用いる。溶解は単斜晶系の三酸
化タングステン生成物を水に加え、三酸化タングステン
が溶解するまでこの水にアンモニアをバブリングさせる
だけで達成される。使われなかったアンモニアは回収し
て、ガス再生利用系を経て再使用することができる。か
くして、三酸化タングステンはタングステン酸アンモニ
ウムに転換され、一方バインダー元素は可溶性アンミン
錯体になる。不溶成分はいずれも閉回路配置のオンライ
ン濾過で簡単に除去される。これらの不溶成分は粒子成
長抑制剤として用いられるクロム、チタン、タンタル及
びバナジウムの炭化物である。
【0016】溶解にあたり、タングステンとバインダー
元素の濃度を適切な分析方法、例えば原子吸光法、発光
分光分析法(ICP)で測定できる。必要あればバイン
ダー金属のタングステンに対する比を水溶性バインダー
塩(例えば硝酸コバルト)またはメタタングステン酸ア
ンモニウムのいずれかをこの溶液に加えて調整すること
ができる。次いで、この溶液を噴霧乾燥して先駆粉末を
生成する。この先駆粉末は現在当該分野で公知の浸炭性
ガスの存在下高温にさらして炭化タングステンを生成す
るのに適したものである。本発明を以下の実施例で具体
的に示す。
【0017】
【実施例】固体状WC−15%Co塊20gを数mmの
粒径に粉砕し固定床で酸化性媒体として空気を用いて1
000℃で300分間酸化した。使用ガスを空気から水
素にかえて生成物を850℃で120分間にわたり水素
でWO2 に還元した。粉末の除去、または処理を行わず
に次いでこの生成物を350℃で8時間にわたり単斜晶
形のWO3 に酸化した。Coはタングステン酸コバルト
として存在する。次いで、この粉末を数時間アンモニア
をバブリングしながら水に溶解した(温度<100
℃)。ICP分析から出発WC−15%Coの87%が
溶液に移行していることが判った。
【0018】
【発明の効果】このように、本発明は極めて簡単な炭化
物とタングステン廃棄製品の再生利用方法を提供するの
である。本方法は例えば炭化タングステンと結合したC
o、またはその他のバインダー金属が共存しても、共存
しなくても用いることができる。更に、本方法では酸素
とアンモニアと水しか使用しないので、最終生成物の極
めて純度が高く、何等特別の処理を行わずに炭化タング
ステン生成に直接用いるのに適したものである。以上本
発明の好ましい実施方法について本発明を記載してきた
が、本発明自体は前記請求項によってのみ定義される。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タングステン組成物を700℃以上の温
    度で酸化した正方晶形で八面体の三酸化タングステンを
    生成し、前記正方晶形三酸化タングステンを還元して二
    酸化タングステンを生成し、前記二酸化タングステンを
    低温度で酸化して単斜晶形三酸化タングステンを生成
    し、次いで、前記単斜晶形三酸化タングステンを塩基性
    水溶液に溶解することから成る、タングステン組成物の
    再生利用方法。
  2. 【請求項2】 タングステン組成物がタングステン、炭
    化タングステン、酸化タングステン、タングステン・
    銀、タングステン・銅、及び炭化タングステン・バイン
    ダー複合材から成る群から選ばれる、請求項1に記載の
    方法。
  3. 【請求項3】 塩基性水溶液がアンモニア水溶液であ
    り、メタタングステン酸アンモニウムを生成する、請求
    項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 低温度酸化を約350℃以下の温度で行
    う、請求項2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 高温度酸化を酸素の存在下850°〜1
    200℃で行う、請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 三酸化タングステンを水素および水素と
    メタンとの混合物から選ばれた還元性ガスの存在下60
    0°〜900℃で還元する、請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 タングステン組成物は更にコバルトを含
    有し、高温度酸化でタングステン酸コバルトが生成し、
    前記タングステン酸コバルトをアンモニア水溶液に溶解
    してコバルトアミンを生成する、請求項1に記載の方
    法。
  8. 【請求項8】 メタタングステン酸アンモニウムの噴霧
    乾燥と浸炭によりWCを生成することから更に成る請求
    項2に記載の方法。
  9. 【請求項9】 炭化タングステン・バインダー複合材が
    ニッケル、コバルトおよび鉄から成る群から選ばれた担
    体金属を含む、請求項2に記載の方法。
  10. 【請求項10】 担体金属の可溶性塩を塩基性水溶液に
    加えて所望の担体金属/タングステン酸塩比を達成し、
    前記水溶液の噴霧乾燥と浸炭を行って担体金属炭化タン
    グステン母材を生成することから更に成る請求項9に記
    載の方法。
  11. 【請求項11】 追加の可溶性タングステン塩をアルカ
    リ性水溶液に溶解して所望の担体金属/タングステン比
    を達成し、前記水溶液の噴霧乾燥と浸炭を行い担体金属
    炭化タングステン母材を生成することから更に成る請求
    項9に記載の方法。
  12. 【請求項12】 アンモニア水溶液から不溶性物質を濾
    過することを更に含む請求項1に記載の方法。
  13. 【請求項13】 キレート剤を加えて選択的に金属成分
    を錯化することを更に含む請求項1に記載の方法。
JP12668596A 1995-05-23 1996-05-22 炭化タングステン及びタングステン系材料の再生方法 Pending JPH09132413A (ja)

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