Metodo di ossidazione per il riciclaggio del carburo di tungsteno

La domanda di tungsteno, spinta in modo significativo dal suo riciclo da vari materiali di scarto, ha portato allo sviluppo di diversi metodi di riciclo efficaci. Tra questi, il metodo di ossidazione spicca per la sua efficienza nel trattamento del carburo di tungsteno-cobalto metallico (lega dura) o del tungsteno metallico residuo. Questo metodo converte questi materiali in preziose forme riutilizzabili attraverso una serie di reazioni e processi chimici.

Panoramica del metodo di ossidazione

Il metodo di ossidazione per il riciclaggio del carburo di tungsteno prevede due fasi principali: l'ossidazione e il trattamento con alcali. Inizialmente, i rifiuti di carburo di tungsteno vengono fatti reagire con l'ossigeno per formare ossidi di tungsteno e cobalto. Successivamente, questi ossidi reagiscono con gli alcali per produrre tungstato di sodio solubile in acqua, facilmente separabile dall'ossido di cobalto solido. Gli ossidanti comunemente utilizzati in questo processo sono il nitrato di potassio o l'aria arricchita di ossigeno, che portano a due varianti principali del metodo: il metodo di fusione con nitrato di potassio e il metodo di ossidazione con aria arricchita di ossigeno.

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1. Metodo di fusione del nitrato di potassio

Descrizione del processo

• Meccanismo di reazione: Il nitrato di potassio (o di sodio) e l'ossigeno atmosferico fungono da ossidanti, trasformando il tungsteno presente nei rifiuti in triossido di tungsteno (WO3). Quest'ultimo reagisce con l'ossido di sodio, un prodotto di decomposizione del nitrato di sodio, per formare il tungstato di sodio solubile (Na2WO4).
• Dettagli operativi: Il processo viene condotto in un forno a riverbero, alimentato con olio pesante o gas. Una volta raggiunto il punto di fusione, il nitrato di potassio reagisce vigorosamente con i materiali di scarto del tungsteno, portando la temperatura a 1073-1173 K. Dopo circa un'ora di agitazione e fusione, il prodotto fuso viene lavorato per estrarre scorie di Na2WO4 e Co2O3.

Vantaggi

• Alto tasso di recupero del tungsteno (fino a 99% da alcune scorie).
• Reazione rapida ed elevata capacità produttiva.
• Adatto a vari tipi di rifiuti contenenti tungsteno.

Limitazioni

• Genera quantità significative di NO2, ponendo problemi ambientali.
• Gli ossidanti alternativi, come il solfato di sodio, riducono l'inquinamento ma richiedono temperature più elevate e tempi di lavorazione più lunghi.

2. Metodo di ossidazione con aria arricchita di ossigeno

Descrizione del processo

• Meccanismo operativo: L'aria arricchita di ossigeno viene introdotta in un forno ossidante preriscaldato, dove le temperature variano da 1073 a 1173 K. Si formano ossidi di tungsteno che si dissolvono in alcali per produrre Na2WO4.
• Efficienza: Il processo di ossidazione si autoalimenta in termini di calore una volta avviato, eliminando la necessità di un riscaldamento esterno. Il processo dura in genere da 2 a 7 ore, a seconda della forma e della composizione del materiale di scarto.

Vantaggi

• Adatto per una varietà di materiali contenenti tungsteno, come barre, fili e piastre.
• Permette di recuperare il cobalto dal residuo insolubile dopo il trattamento alcalino.

Limitazioni

• Una certa perdita di tungsteno dovuta alla sublimazione di WO3, con tassi di recupero tipici per la produzione di Na2WO4 che vanno da 94% a 97%.

Conclusione

Sia il metodo di fusione del nitrato di potassio che il metodo di ossidazione ad aria arricchita di ossigeno forniscono soluzioni robuste per il riciclaggio. carburo di tungsteno. Sebbene il metodo del nitrato di potassio sia noto per la sua rapidità di lavorazione e gli alti tassi di recupero, pone problemi ambientali. Al contrario, il metodo dell'aria arricchita di ossigeno, sebbene leggermente meno efficiente nel recupero del tungsteno, offre un'alternativa più rispettosa dell'ambiente grazie al suo meccanismo di riscaldamento autosufficiente. L'idoneità di ciascun metodo varia a seconda dei tipi e delle forme specifiche di rifiuti contenenti tungsteno, consentendo un'applicazione flessibile nelle pratiche di riciclaggio.