Método de oxidación para reciclar carburo de wolframio

La demanda de tungsteno, impulsada significativamente por su reciclaje a partir de diversos materiales de desecho, ha llevado al desarrollo de varios métodos de reciclaje eficaces. Entre ellos, el método de oxidación destaca por su eficacia en el procesamiento del metal de carburo de tungsteno-cobalto (aleación dura) o del metal de tungsteno residual. Este método convierte estos materiales en valiosas formas reutilizables mediante una serie de reacciones y procesos químicos.

Visión general del método de oxidación

El método de oxidación para reciclar el carburo de wolframio implica dos pasos principales: la oxidación y el tratamiento con álcali. Inicialmente, el carburo de wolframio residual reacciona con el oxígeno para formar óxidos de wolframio y cobalto. Posteriormente, estos óxidos reaccionan con álcali para producir tungstato de sodio soluble en agua, que se separa fácilmente del óxido de cobalto sólido. Entre los oxidantes habituales utilizados en este proceso se encuentran el nitrato potásico o el aire enriquecido con oxígeno, lo que da lugar a dos variantes principales del método: el método de fundición con nitrato potásico y el método de oxidación con aire enriquecido con oxígeno.

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1. Método de fundición de nitrato de potasio

Descripción del proceso

• Mecanismo de reacción: El nitrato potásico (o nitrato sódico) y el oxígeno atmosférico actúan como oxidantes, transformando el wolframio de los residuos en trióxido de wolframio (WO3). Éste reacciona con el óxido de sodio, un producto de descomposición del nitrato de sodio, para formar tungstato de sodio soluble (Na2WO4).
• Detalles operativos: El proceso se lleva a cabo en un horno de reverbero, alimentado con petróleo pesado o gas. Una vez que el nitrato potásico alcanza su punto de fusión, reacciona enérgicamente con los residuos de materiales de wolframio, elevando la temperatura a entre 1073-1173 K. Tras aproximadamente una hora de agitación y fusión, el producto fundido se procesa para extraer escoria de Na2WO4 y Co2O3.

Ventajas

• Alto índice de recuperación de wolframio (hasta 99% a partir de determinadas escorias).
• Reacción rápida y gran capacidad de producción.
• Adecuado para varios tipos de residuos que contienen tungsteno.

Limitaciones

• Genera cantidades significativas de NO2, lo que plantea problemas medioambientales.
• Los oxidantes alternativos, como el sulfato sódico, reducen la contaminación pero requieren temperaturas más altas y tiempos de procesado más largos.

2. Método de oxidación en aire enriquecido con oxígeno

Descripción del proceso

• Mecanismo operativo: Se introduce aire enriquecido con oxígeno en un horno de oxidación precalentado, donde las temperaturas oscilan entre 1073 y 1173 K. Se forman óxidos de wolframio que se disuelven en álcali para producir Na2WO4.
• Eficacia: El proceso de oxidación es autosuficiente en términos de calor una vez iniciado, eliminando la necesidad de calentamiento externo. El proceso suele durar entre 2 y 7 horas, dependiendo de la forma y la composición del residuo.

Ventajas

• Adecuado para una variedad de materiales que contienen tungsteno, incluidas varillas, barras, alambres y placas.
• Permite recuperar el cobalto del residuo insoluble tras el tratamiento alcalino.

Limitaciones

• Cierta pérdida de wolframio debida a la sublimación del WO3, con tasas de recuperación típicas para la producción de Na2WO4 que oscilan entre 94% y 97%.

Conclusión

Tanto el método de fundición con nitrato potásico como el de oxidación con aire enriquecido con oxígeno ofrecen soluciones sólidas para el reciclado carburo de tungsteno. Aunque el método del nitrato potásico destaca por su rapidez de procesamiento y sus altos índices de recuperación, plantea problemas medioambientales. Por el contrario, el método del aire enriquecido con oxígeno, aunque es ligeramente menos eficaz en la recuperación del tungsteno, ofrece una alternativa más respetuosa con el medio ambiente gracias a su mecanismo de calor autosostenible. La idoneidad de cada método varía en función de los tipos y formas específicos de residuos que contienen tungsteno, lo que permite una aplicación flexible en las prácticas de reciclaje.