Elektrolytische und Zinkschmelzverfahren für das Recycling von Wolframkarbid

Das Recycling von Wolframkarbid ist aufgrund seiner umfangreichen Verwendung in Schneid- und Bearbeitungswerkzeugen und seiner erheblichen ökologischen und wirtschaftlichen Auswirkungen von entscheidender Bedeutung. Zwei Hauptmethoden für das Recycling von Wolframkarbid sind das elektrolytische Verfahren und das Zinkschmelzverfahren. Beide Verfahren sind einzigartig und eignen sich für unterschiedliche Arten von Wolframkarbidabfällen.

1. Elektrolytische Methode

Die elektrolytische Methode ist ein effizientes Verfahren, das die Elektrodenpotenziale der verschiedenen Komponenten in wolframhaltigen Abfällen nutzt. Diese Methode ist besonders effektiv für Abfallmaterialien, die Wolframkarbid und Kobaltmetall enthalten.

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Prozess-Übersicht:

• In einer sauren Lösung, z. B. mit einer Salzsäurekonzentration von etwa 20 g/l, kann Kobalt selektiv gelöst werden, oder es können sowohl Kobalt als auch Wolframcarbid gleichzeitig aufgelöst werden.
• Es werden eine Graphitanode und eine Nickelplattenkathode verwendet, wobei sich das Kobalt in der Lösung auflöst und CoCl2 bildet.
• Die Elektrolyse wird bei einer niedrigen Spannung von 1,0 bis 1,5 V durchgeführt, was zur Auflösung des Kobalts und zur Ablösung des WC vom Abfall führt.
• Der erzeugte Anodenschlamm wird dann aufbereitet (gewaschen, kugelgemahlen und gesiebt), um WC zu gewinnen, das zur Herstellung neuer Wolframkarbide wiederverwendet werden kann.

Vorteile:

• Geringer Verbrauch von Reagenzien und Energie.
• Die Einfachheit des Verfahrens.

Beschränkungen:

• Gilt nur für Abfälle Wolframkarbid mit einem Kobaltgehalt von über 10%.

2. Zinkschmelzverfahren

Bei diesem Verfahren wird Wolframkarbid aus Abfallmaterialien unter Verwendung von metallischem Zink und hohen Temperaturen zurückgewonnen. Es eignet sich für Wolframkarbidabfälle mit geringem Kobaltgehalt oder solchen, die andere Metalle wie Tantal und Titan enthalten.

Prozess-Übersicht:

• Abfälle von Wolframkarbidblöcken und metallischem Zink werden in einen Tiegel in einem Vakuumofen gegeben.
• Das Gemisch wird auf Temperaturen zwischen 773 und 873 K erhitzt, wobei Kobalt mit geschmolzenem Zink reagiert und eine Zink-Kobalt-Legierung bildet.
• Bei 1173 K wird das Zink durch Vakuumdestillation entfernt, wobei loses WC und Kobaltpulver zurückbleiben.
• Das zurückgewonnene WC- und Kobaltpulver wird dann aufbereitet (kugelgemahlen und gesiebt) und für die Neuproduktion von Wolframkarbiden verwendet.

Vorteile:

• Kurzer Produktionsprozess.
• Geeignet für Abfälle mit niedrigem Kobaltgehalt.
• Rückgewinnung von Materialien, die der Qualität des ursprünglichen Abfalls nahe kommen.

Beschränkungen:

• Erfordert bestimmte Arten von Abfallmaterial.
• Komplexe Ausrüstung und hoher Energieverbrauch.
• Im Allgemeinen höhere Kosten als bei der elektrolytischen Methode.

Schlussfolgerung

Die Wahl des richtigen Recyclingverfahrens hängt von der Zusammensetzung und den Eigenschaften des Abfallwolframkarbids ab. Das elektrolytische Verfahren eignet sich am besten für Abfälle mit hohem Kobaltgehalt und zeichnet sich durch seine Effizienz und niedrigen Betriebskosten aus. Im Gegensatz dazu ist das Zinkschmelzverfahren ideal für Abfälle mit niedrigem Kobaltgehalt und kann trotz seiner höheren Betriebskomplexität und -kosten ein breiteres Spektrum an Materialien verarbeiten. Beide Verfahren bieten wirksame Lösungen für das Recycling von Wolframkarbid und tragen zu nachhaltigen Praktiken in der Branche bei.