1047980 - Способ переработки пылевидных отходов твердых сплавов

Способ переработки пылевидных отходов твердых сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3436919/22-02 1 (22) 11.05,82 (46) 15,10.83, Бюл. Р 38 (72) 10.И.Санников, Л.С.Гецкин, В.В.Калугина, В,Г.Фельдман и А.И.Воронин (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский горнометаллургический институт цветных металлов (53) 669.27.4(088.8) (56) 1. Зеликман. А.Н., Никитина Л.С.

Вольфрам. М., "Металлургия", 1978, с. 88.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 179931, кл. С 22 В 34/36, 1964.

3(51) С 22 В 34 36; С 22 В 00 (54){57) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПЫЛЕВИДНЫХ ОТХОДОВ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ, включающий выщелачивание серной кислотой, окислительный обжиг, выщелачивание раствором соды, осаждение медно-кобальтового кека и шеелита, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени извлечения вольфрама, перед выщелачиванием серной кислотой ведут грануляцию пыли с концентрированной серной кислотой и последующий окислительный обжиг при температуре 180-300 С в течение

1-3 ч, а выщелачивание проводят сер-. ной кислотой с концентрацией 20

180 г/л.

1047980

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способам переработки пылей заточки твердосплавного бурового инструмента.

Известен способ переработки пылевидных отхсщов твердых сплавов, включающий окислительный обжиг с последующим сплавлением их с содой и водным выщелачиванием плава 1).

К недостаткам указанного способа относится сильное спекание материала,что приводит к .снижению извлечения вольфрама при выщелачивании.

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки пылевидных отходов .твердых сплавов, включающий вьццелачивание серной кислотой, окислительный обжиг, выщелачивание раствором соды, осаждение меднокобальтового кека и шеелита $ 2).

Недостатком указанного способа является невысокая степень извлечения вольфрама.

Цель изобретения вЂ” повышение степени извлечения вольфрама.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переработки пылевидных отходов твердых сплавов, включающему выщелачивание сер ной кислотой, окислительный обжиг, выщелачивание раствором соды, осаждение медно-кобальтового кека и шеелита, перед выщелачиванием серной . кислотой ведут грануляцию пыли с концентрированной серной кислотой и последующий окислительный обжиг при температуре 18-300 С в течение 1

3 ч, а выщелачивание проводят серной кислотой с концентрацией 20-180 г/л, При грануляции пылевидных отходов с концентрированной серной кислотой образуются прочные гранулы, что резко снижает пылевынос при последующем обжиге. Серная кислота, находящаяся в гранулах в тесном контакте с окисляемыми компонентами (карбид вольфрама: железо, медь и кобальт в виде металлов), при температуре 180-300 С является сильным и энергетичным окислителем. Причем о при температуре ниже 180 C ее окислительная способность по отношению к карбиду вольфрама и железу резко снижается, а при температуре выше

300 С становится заметным процесс испарения серной кислоты из гранул без участия ее в окислении компонентов пылей (температура начала кипения концентрированной серной кисло". ты 290 С; 98,3%-ная кислота кипит при 330 С) . При температуре 180

300 С серная кислота окисляет железо, кобальт и медь до сульфатов, причем железо полностью переходит, в трехвалейтное состояние. Карбид вольфрама при этих условиях окисляется до трехокиси. Карборунд и корунд при температуре обжига 180

300 C не подвергаются заметным изменениям. При обработке огарка раствором серной кислоты концентрацин

55 щелочью осаждают медно-кобальтовый кек. Кек от сернокислотного выщелачивания обрабатывают раствором соды (50 г/л) в .течение 2-4 ч при темпе-. ратуре 70-80 С и Ж: Т = 4:1. Осадок, содержащий абразивный материал, отФильтровывают, а из полученного раст. вора вольфрамата натрия хлористым кальцием выделяют, вольфрам в,виде искусственного шеелита (63-67о окиси вольфрама) .

Для снижения расхода серной кислоты и соды соответствующие растворы можно при выщелачивании использовать. многократно (от 2 до 6 раз ) или же проводить противоточное выщелачивание. В этом случае концентрация железа в растворе может быть доведена до 150-1 80 г/л, а концентрация воль-.

Фрама до 80-90 г/л, Пример 1. 500 r пыли от, заточки твердосплавного бурового инструмента состава, %: вольфрам 9; кобальт 0,69; медь 0,45; железо 20; корунд и карборунд 63, гранулируют с концентрированной серной кислотой

20-280 г/л сульфаты трехвалентного железа, кобальта и меди переходят в раствор (железо на.93-99,кобальт 9599 и медь 92-99%), а вольфрам и аб- разивы остаются в осадке (кеке).

При концентрации серной кислоты меньше 20 г/л гидролиз сульфата трехвалентного железа полностью не подавляется, в результате чего снижается степень, перехода железа иэ огарка в сернокислый раствор, а при концент15 рации выше 180 г/л не наблюдается. заметного положительного эффекта.

На чертеже показана схема предлагаемого способа.

Данный способ осуществляется следующим образом; Пыль от заточки твердосплавного бурового инструмента состава, В: вольфрама 3-12; кобальта 0,3-0,7; меди 0,3-1,5; желе-. за 20-40; корунда 15-20, карбоРун 5. да 40-50, в которой железо, медь и, кобальт находятся преимущественно в виде металлов, а вольфрам в .виде его карбида и частично в виде окиси, гранулируют с концентрированной серной кислотой и подвергают окислительному обжигу при .температуре 180300 С в течение 1-3 ч, Огарок обрабатывают раствором серной кислоты концентрации 20-180 г/л,в течение

1-2 ч при температуре 70-80, С и

Ж:Т = 4:1. Кек отфильтровывают, раст-: вор, содержащий сульфаты трехвалент- ного железа, кобальта и меди, гидро-. литическим методом очищают от желе-, за и затем из фильтрата содой или

1047980 (140 мл 1,.обжигают при температурах

150, 180, 200, 300 и 350 С в течеwe 1 ч. Полученный огарок выщелачивают серной кислотой концентрации 00 г/л при температуре 75 С в течение 1 ч и Ж:T = 4:1. Кек отфильт- ровывают и обрабатывают раствором технической соды (50 г/л) в течение 2 ч при Ж:Т = 4:1 и температуре

70 С. Из раствора Ьольфрамата натрия хлористым кальцием осаждают.искусственный шеелит. Раствор сернокислотного выщелачивания гидролитическим .методом очищают от железа и из фильтрата осаждают карбонатный медно-кобальтовый кек. В

Результаты опытов по извлечению вольфрама и кобальта из пылей заточки бурового инструмента представлены в табл. 1, опыты 1-5 °

Как видно из табл. 1, при темпе- 70 ратуре обжига ниже 180 С степень извлечения железа, кобальта и меди снижается с 96-99Ъ до 52-90Ъ; при температуре выше 300 C степень извлечения этих металлов из раствора. серно.кислотного выщелачивания также за-: метно падает (до 82-91Ъ). Причем снижение степени извлечения этих . металлов одновременно сопровождается и снижением степени извлечения вольфрама на стадии содового выщелачивания за счет неполного окисления кар, бида вольфрама, как при температуре ниже 180 С, так и при температуре выше 300 С, что подтверждается данными микроскопического исследования огарка.

П,р и м е р 2. 500 r пыли .от заточки твердосплавного бурового инструмента состава, приведенного в примере 1, гранулируют с концентри - 40 рованной-серной кислотой (140 мл) и обжигают при температуре 180 С 1 ч.

Полученный огарок,выщелачивают.раствором серной кислоты концентрации

5, 20, 100, 180 и 200 г/л 1 ч при. температуре 75 С и Ж:т = 4:1. Осадок отфильтровывают и полученный кек обрабатывают раствором технической соды (50 г/л) при температуре 70 С в тече ние 2 ч и Ж:.т = 4:1. Из растворов осаждают медно-кобальтовый кек и искусственный шеелит(пример

1). Результаты представлены в табл.1, опыты 2,6,7,8 и 9.

Из табл. 1 видно, что при кон- 55 центрации серной кислоты ниже 20 г/л

:снижается степень перехода железа и меди .в раствор сернокислотного выщелачивания и падает извлечение вольфрама при содовом выщелачивании 60 кека (с 97 до 92Ъ). Использование серной кислоты с концентрацией выше

180 г/л нецелесообразно из-за отсутствия заметного положительного эффекта. 65

Пример 3. 500 г пыли заточки твердосплавного бурового инструМента, содержащего,Ъ:вольфрам 3,6;кобальт 0,32;медь 0,41;железо 25;корунд и карборунд 70, гранулируют е концентрированной серной кислотой (140 мл) и обжигают при температуре

200 C в .течение 0,5,1,2,3 и 6 ч.

Полученный огарок выщелачивают раствором серной кислоты концентрации

75 г/л 2 ч при 80 С.,Ж:T = 4:1. Осадок отфильтровывают и полученный кек обрабатывают раствОром технической соды (50 г/л) при температуре

75 C в течение 2 ч при Ж:Т = 4:1. Из полученных растворов осаждают меднокобальто ый кек и шевелит (пример 1).

Результаты представлены в табл.1 опыты 10-14.

Из приведенных данных видно, что при продолжительности обжига менее

-1 ч процесс окисления не успевает завершиться: в огарке согласно микроскопическим наблюдениям остаются неокисленные частицы металлического . железа и твердого сплава. При продолжительности окисления более 3 ч роста извлечения вольфрама и кобальта не происходит. Таким образом, продолжительность процесса обжига пыли должна составлять от 1 до 3. ч.

Пример 4.,500 r пыли ат заточки твердосплавного бурового инструмента состава, приведенного в примере 1, гранулируют с концентрированной серной кислотой .(140 д,1 и обжигают при температуре 22.0 С

2 ч. Полученный огарок выщелачивают раствором серной кислот: концентрации 75 г/л н течение 1,5 прн 75 С

И Ж:Т = 4:1 ° Осадок отфильтровывают и кек обрабатывают раствором технической соды (50 г/л) при 70 С 2 ч и Ж:T -= 4:1. Из растворов осаждают медно-кобальтовый кек и искусственный шеелит, как указано в примере 1.

Результаты представлены в табл. 1-, опыт 15.

Пример 5. 500 г пыли.от . заточки твердосплавного бурового инструмента состава, приведенного в примере 1, согласно известному способу обрабатывают раствором серной кислоты (125 г/л ) при 80 С и

Ж:Т = 4 .1 в течение 2 ч и барботаже воздуха через пульпу. При этом в начальный период наблюдается сильное вспенивание (выделение водорода) и разогрев пульпы. Кек сернокислотного выщелачивания обжигают на воздухе в электрической печи при

650 С 2 ч, Полученный огарок обрабатывают раствором технической соды (50 г/л) при 90оС 4 ч и Ж:Т = 4:1.

В растворе сернокислотного выщелачивания окисляют двухвалентное железо до трехвалентного кислородом путем

1047980

1Î продувки воздуха через раствор в течение 6 ч, затем гидролитическим способом отделяют железо и из фильтрата осаждают медно-кобальтовый кек.

Вольфрам осаждают из раствора вольФрамата натрия хлористым кальцием в виде искусственного шеелита.

Результаты представлены в табл.2.

Извлечение вольфрама в искусственный шеелит составляет 81,4% и потеряно с раствором сернокислотного выщелачивания пыли 13,3%.

Резуяьтаты проведенных опытов показывают, что при содержании в пылях. от заточки твердосплавного бурового инструмента от 3 до 12% вольф-)g рама и от 0,3 до 0,7% кобальта способ обспечивает извлечение 94-97% вОльфрама в виде искусственного шеелита и 90-95% кобальта в виде медно-кобальтового кека при следующих условиях: окислительный обжиг при

180-300 С с использованием в качестве окислителя концентрированной

„серной кислоты и продолжительности обжига 1-3 ч; сернокислотное выщелачивание огарка, 20-180 г/л серной кислоты в течение 1-2 ч при 70-80 С и Ж:Т = 4:1, содовое выщелачивание кека в течение 2-4 ч при 70-80 С и

Ж:T = 4:1.

Предлагаемый способ в сравнении с прототипом позволяет:повысить извлечение вольфрама в искусственный шеелит с 81 до 973 эа счет снижения

его потерь с раствором сернокислотного выщелачивания с 13,3 до 0,04%; сократить затраты тепла на обжиг пыЛевидных отходов за счет снижения температуры обжига с 600-700 до

180-300 С; существенно снизить пылевынос материала при его обжиге эа счет era грануляции с концентрированной серной кислотой.

Ожидаемый экономический эффект составит 147,2 руб. на 1 т пыли.

1047980,ч

1 (б г ( х l

I (Х Э О(ж х E

Э(б Х д (» Э

Г10Г!Э ж (((х (1

I с.Ч с

LO М с с с с3 Ch c

Ch Г 01 со 1с с сг .Г

Ch Ch 1

1 (м. (ч с

lA СО 1

Ch О» сг СО с о

Ch CO Ch

СЛ с с Ф с(01 01

ГЧ г с л

Ch 0 с-» (.с с

t» су

Ch 01

СП с с

lA (ОЪ О\

1 (б 1

I е с

1 х (б а хЕо

I Э Гб Х

Р» О» Е»

ee U

1 (Д ((f c»(I

I Ш 1

Г> О

1 с ((((ц

I I

I !

-1

I (1», (с о

Оъ

I (1

1 о а с

О Г

CO Ch

01 с(» с с(» Ul

Ch СО

СО С 4 с-» с с с

Г»

Ch 0» Ос (М с(» с с

tA LA

01 Ch

I I I

1 Ц ((o t. " (:(Э о(ох

1 0»Х О

ttyx

Э о о

Ц о

О О О О О О

Г, Г (Г

1 (I 1 Гб э а »Г!

1 Э ((f ! Е» 0

lA LA a lA a lA

Г Г Г» t Г Г

o o o

Г Г Г!

Д оцхж

I I(f I

e e (-I 2 (х д и дх ((." ! Э О Х

И Х WLD

mXÃá2 (М

Ц(0 Я К!

xэооэ!

r а а с с -» с-(01 О

СО ОС с с У (с

Ос Ch

XI М с с

С(с

Ch 0I (O CIt с с о (O <5I О\

t l 1

1 1

Ю 1

I 1

l а 1 о (Х 1 ((( а 1 (-» 1 (б I, о I

С» 1 Гб 1

Г 1 о с о м м

o o

» с

О Ю Ф о с о м о

lA c2 сФ

o o с с м o o

"Ф С(с

Ю с с о о 3»

Ю Ю с с о ю м о о с(» М

o o с с

o o

1 (t

l v 1

° . тг

I ! со 1 с (Ос I

Ch ° I

1 с

О1

О 1

rt с3 ( с с о

01 О\ ч м с с

О\ т(0 01

lA С ( с

Ю (7I

Ch 01

CO Ос 01 с с с

М ° Ч Г4 (. О Ос 0

Ос О\ с с сс(Гс(Ch Ch о с

О\

o l а(I I I

1 Э (Ш

x(e( ((: о х

Х C»

СО с с(> . сО

0I Ch с(Г Г с с с

».О lA a

CO Ch Ch

Сс( с с

СО

Ch Ch

Р4, с (Ч

t с (O

o o с

СО СО

О\ 01 (б 1 X l (((1 Х( х I э х 1 х L

Гб I Э I

I t

Э t t(t 1

1 Ж (! с м

Г»

Э ( е о

П а м с с м с(01 CO

<ч с с

lA Oc

CO Ch

Г с.

CO Ch

Ch 01 м м с с

Ос 01

Ch Ch

Ю N с с

Ch 01

Ch Ch (с» с

СО СО

О1 01

1 1

e I & о x x х о э

Х с

I Х(Гб а "-1 (-»

Ю с»

o o о о с-» с-»

Ю О

Ю Ю с» с» а о

ГЧ

Гс(о

Х I I 1 с х (-» о о х

1 д

Ц х е

U1 с

»» Ч 1 »» ГЧ Г(Г(Г((Ч» х! ot:

o(аo

Х I L" tZ а

Э I 1

u l

Е а

1 e e

1 Е» Х (б а хи (-» (»

1, t. х

t» х 1

K 1 (О 1 о (I с д (»

U U

О Гб х х (1 I 4

ОЦ!

0,ОХЭ

И W K (-» а с с-» с-(с-» с-» с-1 с-1 с-(с-» с-» O с С (М СО СЧ сб

1 йи.

e ((f (! е а

О О О О О I о о о о (ч 1

Г 4 C»t & СЧ C»t I

1 с-((1 M Cl lA 1 с-1 с-(с-» с-(с-(1 о о о о о

СО CO CO CO Ю с» с с-» с-» Сс(О О

lA СО с-(с-(1 о о о о о а ((м м

1)II

» r (О t» CO Ch» м Г а а . а а а а а а а а o o o o о а г t г г» t г г г со со со co co Г

° Ф с

Н ф! (1

° (t

ы !

l х х Ф ююю дР х Е есх ее 3х

А I Ц

ЮюЮ g 9 ome хбюх3 с

I ю

Е с

Х Ф 0 хаас

ЭФЯ б ан еео

ЦA9 ююю g а

М юц ф

, 4 У! ю

573 & оно ахо

L 3f æ

I Ф э а юб»

Е I È

9 4о

o а

I 4 I I

I Х t.l 94

t K t Еаа

0! 99»v

О I &ÈÍî

1 с

ЭЗАР !

I I I

l О I юЮ

i eet: оцуп

I Ц Х юб ЮюЮ.Х C

I IC Хюа ЦfoЮюЮ

m9оeeоо

IЖб ХНЕхн

I ,1

Г Ъ с

Р1

%ю

Р) с

СО ю 4Э

I Ф ! Ц.X

i о,е

I ююю а (f <Ю

I . I

1 i а !.о

1 f юб

I I о

1 I <б .!.а

1 ЮюЮ

1 9

Х I Х

I Ц I Х

I Э

I Э е 1 Ж

1 ЮюЮ

1 Х 1 1 (б I e

<б 1 а

I Ц I Н

Ею х ю Ию и юююю х ! о

l Е I ! о ! Хю Ю ! ot.5

1 Ю I Ц ! хюа

1 Х I C» l o i 1 х I

1 а 1 1

1 е 1 Э

I U 1

1 I Э .1 1 Е4

1 д

I ц ! e ! Е

CV с CO

ОО

1 Х О

1 I

1 9

1 Ц .

i эо ю И е

lg о с аи

Эн Ц о оЦ Юч юб о

СЧ -ю

СЧ

t !

I (р

М ноб. хо

ttI x с ююю а

»v нв пю а

t ф ! М 1

i-0 i

I e

I Гл ! о!

I 1

1 Э

I Х х

I 9.

I I#I 1

1 Х 1

t 0 I

Ф ю

I Ц 1

Э 1

i 61

ЮюЮ 1

I 1

1 Е I

1,0 t

I If! ! о!

Ц 1 ! о!

1О

1 e

Э I

Х I с х l д

Юб ююн оццо аоео ицнх

1047980

1047980 ось эатоцэги

Ипнценприрож нная с@ноя

КОИОЛ7а

Окисяищепьнь!о" дяжиг

Ьщеяацйант u g ка се нои sucaomou"

PuSbrnPaЦиЯ астбО суяь ра пй арек5ален77ного жРлелу,. коопльлп и мерц

Уа из5жцение кйальта

J A eÜ

PuabmPaЦИй

8ор 1жь ррииака науй/я

ХЛПРг/с/ггЬ/О

/ЯЩЮ/

Кек (3 ип5еп ипи ни ии9 еценид адралЖЕ/

Зсижйние Lue

Шеевито1ь4 конценщрач

Составитель В.Воронов

Редактор Л. Авраменко Техред Т,Маточка .Корректор И.Эрдейи

Заказ 7869/30 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ переработки пылевидных отходов твердых сплавов

Патент 1047980