Método de oxidação para reciclagem de carboneto de tungsténio

Cerca de um terço da procura de tungsténio provém de resíduos que contêm tungsténio. Devido aos diversos tipos de resíduos que contêm tungsténio, existem vários métodos de reciclagem. Os métodos normalmente utilizados incluem a oxidação, a eletrólise e a fusão do zinco.

Método de oxidação.

O método de oxidação refere-se ao processo de regeneração do tungsténio, começando por reagir os resíduos de carboneto de tungsténio-cobalto metálico (liga dura) ou o tungsténio metálico residual com o oxigénio para formar óxidos de tungsténio e de cobalto e, em seguida, reagindo com um alcalino para gerar tungstato de sódio solúvel em água, que se separa do óxido de cobalto sólido. Na produção, o nitrato de potássio ou o ar enriquecido com oxigénio é normalmente utilizado como oxidante, dando origem a duas variações: o método de fundição com nitrato de potássio e o método de oxidação com ar enriquecido com oxigénio.

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Sucata de carboneto de tungsténio

1. Método de fundição do nitrato de potássio.

O método de fundição com nitrato de potássio é a aplicação industrial mais antiga para a reciclagem de resíduos de carboneto. Utiliza o nitrato de potássio (nitrato de sódio) e o oxigénio do ar como oxidantes para converter o tungsténio presente nos resíduos de ligas duras em trióxido de tungsténio, que reage depois com o óxido de sódio, um produto de decomposição do nitrato de sódio, para formar tungstato de sódio solúvel. As principais reacções envolvidas são as seguintes:

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

O processo de fundição tem lugar num forno reverberatório que utiliza óleo pesado ou gás como combustível. Quando a temperatura atinge o ponto de fusão do nitrato de potássio, o nitrato de potássio fundido reage vigorosamente com os resíduos de matérias-primas de tungsténio, aumentando rapidamente a temperatura para 1073-1173 K. Após agitação e fusão durante 1 hora, o produto fundido é descarregado. Após arrefecimento, trituração, lixiviação e filtração, obtém-se a solução de Na2WO4 e a escória de Co2O3.

A solução de Na2WO4 obtida pode ser utilizada para produzir trióxido de tungsténio através do seguinte processo: solução de tungstato de sódio → precipitação de ácido clorídrico → precipitação de ácido túngstico → filtração da solução de amoníaco → evaporação e cristalização → filtração e lavagem → metatungstato de amónio → calcinação → trióxido de tungsténio. A escória de cobalto é lixiviada com ácido clorídrico para obter uma solução de cloreto de cobalto, que é depois purificada por métodos convencionais. Em alternativa, as escórias de cobalto podem ser dissolvidas com ácido nítrico para obter uma solução de ácido nítrico-cobalto que, após purificação, pode ser misturada com uma solução de Na2WO4 para produzir um co-precipitado de tungsténio-cobalto. O co-precipitado de tungsténio-cobalto pode ser posteriormente processado através de calcinação e redução de hidrogénio para obter um pó compósito de tungsténio-cobalto de qualidade fina para a produção de carboneto.

O método de fundição de nitrato de potássio é adequado para o processamento de vários resíduos contendo tungsténio e tem as vantagens de uma reação rápida, elevada capacidade de produção e elevada taxa de recuperação de tungsténio. A taxa de recuperação de tungsténio pode atingir 98%-99% a partir da escória de decomposição alcalina do minério de tungsténio preto. No entanto, este método também gera uma grande quantidade de gás NO2, que polui o ambiente durante o processo de fundição. Ao utilizar sulfato de sódio relativamente barato como substituto do nitrato de potássio, embora a poluição ambiental seja reduzida, o gás contendo SO2 emitido também deve ser tratado. O equipamento utilizado quando se utiliza o sulfato de sódio como oxidante é o mesmo que o utilizado quando se utiliza o nitrato de potássio, mas a temperatura de fusão é tão elevada como 1373 K, e o tempo de fusão requer 2-3 horas para atingir o mesmo efeito que o método do nitrato de potássio.

2. Método de oxidação por ar enriquecido com oxigénio.

O método de oxidação por ar enriquecido com oxigénio envolve a introdução de ar enriquecido com oxigénio num forno oxidante pré-aquecido a temperaturas entre 1073 e 1173 K. Neste processo, o tungsténio presente nos resíduos é primeiro oxidado a WO3 e, em seguida, o WO3 é dissolvido em álcali para obter uma solução de Na2WO4. Uma vez iniciada a reação de oxidação, o calor da reação e o fornecimento de oxigénio são utilizados para controlar a temperatura da reação, eliminando a necessidade de uma fonte de calor externa. O tempo de oxidação varia normalmente entre 2 e 7 horas, consoante a natureza e a forma dos resíduos que contêm tungsténio. Os produtos da oxidação são normalmente submetidos a moagem de bolas e peneiração, sendo o material sobredimensionado devolvido para nova oxidação e o material subdimensionado dissolvido em álcali para obter uma solução de Na2WO4. A solução de Na2WO4 pode ser utilizada para produzir paratungstato de amónio ou outros produtos de tungsténio utilizando métodos convencionais. Se os resíduos que contêm tungsténio também contiverem cobalto, este pode ser recuperado a partir do resíduo insolúvel após dissolução alcalina. Uma vez que o WO3 sublima à temperatura de oxidação, é inevitável alguma perda de WO3 devido à sublimação, resultando em taxas de recuperação de tungsténio que variam tipicamente entre 94% e 97% para a produção de Na2WO4. Este método é adequado para o processamento de vários materiais residuais contendo tungsténio, tais como varas, barras, fios, placas, tungsténio metálico e carboneto de tungsténio. Também pode ser utilizado para processar pó de tungsténio, pó de WC e outros resíduos que contenham tungsténio, utilizando o método de auto-ignição do oxigénio após a ignição para reduzir a perda de WO3 devido à sublimação.