Procédé de fusion électrolytique et de zinc pour le recyclage du carbure de tungstène

Méthode électrolytique.

La méthode électrolytique est un processus qui utilise la différence de potentiel des électrodes des divers composants des déchets contenant du tungstène dans une solution électrolytique pour les dissoudre ou les oxyder sélectivement ou entièrement en vue de la récupération du tungstène. Les carbures de tungstène usagés sont principalement constitués de carbure de tungstène et de cobalt métal. Dans une solution acide, le cobalt peut être dissous sélectivement, ou le cobalt et le carbure de tungstène peuvent être dissous simultanément. Lorsque l'électrolyse est réalisée en milieu acide chlorhydrique, les réactions de dissolution suivantes se produisent à l'anode (ou le WC ne réagit pas) :

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• Co-2e === Co2+
  WC + 6H2O - 10e = H2WO4 + CO2 + 10H+.
  La réaction de dégagement d'hydrogène se produit à la cathode :
  2H+ + 2e === H2(g)

L'électrolyse des déchets de carbure de tungstène est généralement réalisée dans une solution électrolytique dont la concentration en acide chlorhydrique est d'environ 20 g/l. Une plaque de nickel sert de cathode. Une plaque de nickel sert de cathode, tandis qu'une anode en graphite est insérée dans un cadre anodique contenant les déchets de carbure de tungstène. Sous l'action d'un courant continu de 1,0-1,5 V, le cobalt se dissout continuellement du carbure de tungstène usagé, générant du CoCl2, qui perturbe la structure dense et ferme du carbure de tungstène usagé original, provoquant un décollement continu du WC à la surface du carbure de tungstène usagé. La boue anodique obtenue peut être lavée, broyée en billes et tamisée pour obtenir du WC adapté à la préparation de carbures de tungstène. Cette méthode se caractérise par sa simplicité et sa faible consommation de réactifs et d'énergie électrique. Cependant, elle n'est applicable qu'au traitement des carbures de tungstène résiduels dont la teneur en cobalt est supérieure à 10%.

Méthode de fusion du zinc.

La méthode de fusion du zinc consiste à placer un creuset contenant des blocs de carbure de tungstène usagés et du zinc métallique dans un four sous vide et à le chauffer à des températures comprises entre 773 et 873 K (le point de fusion du zinc est de 693 K). Le cobalt contenu dans les déchets de carbure de tungstène réagit avec le zinc en fusion pour former un alliage zinc-cobalt, qui est transféré dans la masse fondue, ce qui entraîne la désintégration des déchets de carbure de tungstène. Ensuite, à une température de 1173 K, le zinc est éliminé par distillation sous vide, ce qui donne du WC libre (ou du tungstène et des carbures d'autres métaux) et de la poudre de cobalt. Le zinc recueilli dans le condenseur de distillation sous vide peut être réutilisé après condensation. Après broyage à billes et tamisage, le WC et la poudre de cobalt sont envoyés à la production de carbures de tungstène. Les avantages de cette méthode sont la brièveté du processus de production, la capacité à traiter des carbures de tungstène à faible teneur en cobalt contenant du tantale et du titane, et l'obtention d'un mélange de même qualité que le matériau de déchet d'origine. Cependant, elle présente également des limites, telles que l'utilisation d'un seul type de déchets, un équipement complexe, une consommation d'énergie élevée et des coûts supérieurs à ceux de la méthode électrolytique.