Méthode d'oxydation pour le recyclage du carbure de tungstène

Environ un tiers de la demande de tungstène provient de déchets contenant du tungstène. En raison de la diversité des types de déchets contenant du tungstène, il existe plusieurs méthodes de recyclage. Les méthodes les plus courantes sont l'oxydation, l'électrolyse et la fusion du zinc.

Méthode d'oxydation.

La méthode d'oxydation fait référence au processus de régénération du tungstène en faisant d'abord réagir les déchets de carbure de tungstène-métal de cobalt (alliage dur) ou le tungstène métal résiduel avec de l'oxygène pour former des oxydes de tungstène et de cobalt, puis en les faisant réagir avec un alcali pour générer du tungstate de sodium soluble dans l'eau, qui se sépare de l'oxyde de cobalt solide. Dans la production, le nitrate de potassium ou l'air enrichi en oxygène est généralement utilisé comme oxydant, ce qui donne lieu à deux variantes : la méthode de fusion au nitrate de potassium et la méthode d'oxydation à l'air enrichi en oxygène.

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Débris de carbure de tungstène

1. Méthode de fusion du nitrate de potassium.

La méthode de fusion au nitrate de potassium est la première application industrielle du recyclage des déchets de carbure. Elle utilise le nitrate de potassium (nitrate de sodium) et l'oxygène de l'air comme oxydants pour convertir le tungstène des déchets d'alliage dur en trioxyde de tungstène, qui réagit ensuite avec l'oxyde de sodium, un produit de décomposition du nitrate de sodium, pour former du tungstate de sodium soluble. Les principales réactions impliquées sont les suivantes :

• 2NaNO3 = 2NaO + 2O2 + N₂
  2WC + 5O2 - 2W + 2CO2(g)
  WC + CO2 - W + 2CO(g)
  WO3 + Na2O - Na2WO4

Le processus de fusion se déroule dans un four à réverbère utilisant de l'huile lourde ou du gaz comme combustible. Lorsque la température atteint le point de fusion du nitrate de potassium, le nitrate de potassium fondu réagit vigoureusement avec les déchets de matières premières de tungstène, augmentant rapidement la température à 1073-1173 K. Après agitation et fusion pendant une heure, le produit fondu est déchargé. Après refroidissement, broyage, lixiviation et filtration, on obtient une solution de Na2WO4 et des scories de Co2O3.

La solution de Na2WO4 obtenue peut être utilisée pour produire du trioxyde de tungstène selon le processus suivant : solution de tungstate de sodium → précipitation d'acide chlorhydrique → précipitation d'acide tungstique → filtration de la solution d'ammoniaque → évaporation et cristallisation → filtration et lavage → métatungstate d'ammonium → calcination → trioxyde de tungstène. Le laitier de cobalt est lessivé avec de l'acide chlorhydrique pour obtenir une solution de chlorure de cobalt, qui est ensuite purifiée par des méthodes conventionnelles. Le laitier de cobalt peut également être dissous avec de l'acide nitrique pour obtenir une solution de cobalt à base d'acide nitrique qui, après purification, peut être mélangée à une solution de Na2WO4 pour produire un coprécipité de tungstène et de cobalt. Le coprécipité tungstène-cobalt peut être traité ultérieurement par calcination et réduction à l'hydrogène pour obtenir une poudre composite tungstène-cobalt de qualité fine pour la production de carbure.

La méthode de fusion au nitrate de potassium convient au traitement de divers déchets contenant du tungstène et présente les avantages d'une réaction rapide, d'une capacité de production élevée et d'un taux de récupération du tungstène important. Le taux de récupération du tungstène peut atteindre 98%-99% à partir des scories de décomposition alcaline du minerai de tungstène noir. Cependant, cette méthode génère également une grande quantité de gaz NO2, qui pollue l'environnement pendant le processus de fusion. Lorsque l'on utilise du sulfate de sodium, relativement bon marché, pour remplacer le nitrate de potassium, bien que la pollution de l'environnement soit réduite, le gaz contenant du SO2 émis doit également être traité. L'équipement utilisé pour le sulfate de sodium comme oxydant est le même que celui utilisé pour le nitrate de potassium, mais la température de fusion atteint 1373 K et le temps de fusion est de 2 à 3 heures pour obtenir le même effet que la méthode au nitrate de potassium.

2. Méthode d'oxydation à l'air enrichi en oxygène.

La méthode d'oxydation à l'air enrichi en oxygène consiste à introduire de l'air enrichi en oxygène dans un four d'oxydation préchauffé à des températures comprises entre 1073 et 1173 K. Dans ce processus, le tungstène contenu dans les déchets est d'abord oxydé en WO3, puis le WO3 est dissous dans de l'alcali pour obtenir une solution de Na2WO4. Une fois que la réaction d'oxydation a commencé, la chaleur de la réaction et l'apport d'oxygène sont utilisés pour contrôler la température de la réaction, ce qui élimine la nécessité d'une source de chaleur externe. La durée d'oxydation varie généralement de 2 à 7 heures, en fonction de la nature et de la forme des déchets contenant du tungstène. Les produits d'oxydation sont généralement soumis à un broyage à billes et à un tamisage, le matériau surdimensionné étant renvoyé pour une nouvelle oxydation et le matériau sous-dimensionné étant dissous dans de l'alcali pour obtenir une solution de Na2WO4. La solution de Na2WO4 peut être utilisée pour produire du paratungstate d'ammonium ou d'autres produits à base de tungstène selon des méthodes conventionnelles. Si les déchets contenant du tungstène contiennent également du cobalt, ce dernier peut être récupéré à partir du résidu insoluble après dissolution alcaline. Étant donné que le WO3 se sublime à la température d'oxydation, une certaine perte de WO3 due à la sublimation est inévitable, ce qui permet d'obtenir des taux de récupération du tungstène généralement compris entre 941 et 971 TTP3T pour la production de Na2WO4. Cette méthode convient au traitement de divers déchets contenant du tungstène, tels que les barres, les fils, les plaques, le tungstène métallique et le carbure de tungstène. Elle peut également être utilisée pour traiter la poudre de tungstène, la poudre de WC et d'autres déchets contenant du tungstène en utilisant la méthode de l'auto-inflammation de l'oxygène après l'allumage pour réduire la perte de WO3 due à la sublimation.