Metodo di fusione elettrolitica e di zinco per il riciclaggio del carburo di tungsteno

Metodo elettrolitico.

Il metodo elettrolitico è un processo che utilizza la differenza dei potenziali elettrodici dei vari componenti dei materiali di scarto contenenti tungsteno in una soluzione elettrolitica per dissolverli o ossidarli selettivamente o interamente per il recupero del tungsteno. I carburi di tungsteno di scarto sono costituiti principalmente da carburo di tungsteno e cobalto metallico. In una soluzione acida, il cobalto può essere disciolto selettivamente, oppure sia il cobalto che il carburo di tungsteno possono essere disciolti contemporaneamente. Quando l'elettrolisi viene condotta in ambiente acido cloridrico, all'anodo si verificano le seguenti reazioni di dissoluzione (o il WC non reagisce):

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• Co-2e === Co2+
  WC + 6H2O - 10e = H2WO4 + CO2 + 10H+
  La reazione di evoluzione dell'idrogeno avviene al catodo:
  2H+ + 2e === H2(g)

L'elettrolisi dei rifiuti di carburo di tungsteno viene tipicamente effettuata in una soluzione elettrolitica con una concentrazione di acido cloridrico di circa 20 g/L. Una piastra di nichel funge da catodo, mentre un anodo di grafite viene inserito in un telaio anodico contenente il carburo di tungsteno di scarto. Sotto l'azione di una corrente continua di 1,0-1,5 V, il cobalto si dissolve continuamente dal carburo di tungsteno di scarto, generando CoCl2, che distrugge la struttura densa e solida del carburo di tungsteno di scarto originale, causando il distacco continuo di WC dalla superficie del carburo di tungsteno di scarto. Il fango anodico risultante può essere lavato, macinato a sfere e setacciato per ottenere WC adatto alla preparazione di carburi di tungsteno. Questo metodo è caratterizzato dalla semplicità e dal basso consumo di reagenti e di energia elettrica. Tuttavia, è applicabile solo al trattamento dei carburi di tungsteno di scarto con un contenuto di cobalto superiore a 10%.

Metodo di fusione dello zinco.

Il metodo di fusione dello zinco prevede l'inserimento di un crogiolo contenente blocchi di carburo di tungsteno di scarto e zinco metallico in un forno a vuoto e il riscaldamento a temperature comprese tra 773 e 873 K (il punto di fusione dello zinco è 693 K). Il cobalto contenuto nei rifiuti di carburo di tungsteno reagisce con lo zinco fuso formando una lega di zinco-cobalto, che si trasferisce nella fusione, provocando la disintegrazione dei rifiuti di carburo di tungsteno. Quindi, a una temperatura di 1173 K, lo zinco viene rimosso per distillazione sotto vuoto, ottenendo WC sciolto (o tungsteno e carburi di altri metalli) e polvere di cobalto. Lo zinco raccolto nel condensatore della distillazione sotto vuoto può essere riutilizzato dopo la condensazione. Dopo la macinazione a sfere e la setacciatura, il WC e la polvere di cobalto vengono inviati alla produzione di carburi di tungsteno. I vantaggi di questo metodo sono la brevità del processo produttivo, la capacità di trattare carburi di tungsteno di scarto a basso contenuto di cobalto contenenti tantalio e titanio e l'ottenimento di una miscela con lo stesso grado del materiale di scarto originale. Tuttavia, presenta anche dei limiti, come la necessità di un unico tipo di materiale di scarto, attrezzature complesse, un elevato consumo energetico e costi più elevati rispetto al metodo elettrolitico.