Método de oxidação para a reciclagem de carboneto de tungsténio

A procura de tungsténio, impulsionada significativamente pela sua reciclagem a partir de vários materiais residuais, levou ao desenvolvimento de vários métodos de reciclagem eficazes. Entre estes, destaca-se o método de oxidação devido à sua eficiência no processamento de carboneto de tungsténio-cobalto metálico (liga dura) ou tungsténio metálico residual. Este método converte estes materiais em formas reutilizáveis valiosas através de uma série de reacções e processos químicos.

Visão geral do método de oxidação

O método de oxidação para a reciclagem de carboneto de tungsténio envolve duas etapas principais: oxidação e tratamento alcalino. Inicialmente, os resíduos de carboneto de tungsténio reagem com o oxigénio para formar óxidos de tungsténio e de cobalto. Subsequentemente, estes óxidos reagem com álcali para produzir tungstato de sódio solúvel em água, que é facilmente separado do óxido de cobalto sólido. Os oxidantes mais comuns utilizados neste processo incluem o nitrato de potássio ou o ar enriquecido com oxigénio, o que dá origem a duas variações principais do método: o método de fundição com nitrato de potássio e o método de oxidação com ar enriquecido com oxigénio.

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1. Método de fundição do nitrato de potássio

Descrição do processo

• Mecanismo de reação: O nitrato de potássio (ou nitrato de sódio) e o oxigénio atmosférico funcionam como oxidantes, transformando o tungsténio presente nos resíduos em trióxido de tungsténio (WO3). Este reage com o óxido de sódio, um produto de decomposição do nitrato de sódio, para formar o tungstato de sódio solúvel (Na2WO4).
• Detalhes operacionais: O processo é conduzido num forno reverberatório, que é alimentado por óleo pesado ou gás. Quando o nitrato de potássio atinge o seu ponto de fusão, reage vigorosamente com os resíduos de tungsténio, elevando a temperatura para 1073-1173 K. Após cerca de uma hora de agitação e fusão, o produto fundido é processado para extrair Na2WO4 e escória de Co2O3.

Vantagens

• Elevada taxa de recuperação de tungsténio (até 99% a partir de certas escórias).
• Reação rápida e elevada capacidade de produção.
• Adequado para vários tipos de resíduos contendo tungsténio.

Limitações

• Gera quantidades significativas de NO2, colocando desafios ambientais.
• Os oxidantes alternativos, como o sulfato de sódio, reduzem a poluição, mas exigem temperaturas mais elevadas e tempos de processamento mais longos.

2. Método de oxidação por ar enriquecido com oxigénio

Descrição do processo

• Mecanismo operacional: O ar enriquecido com oxigénio é introduzido num forno oxidante pré-aquecido, onde as temperaturas variam entre 1073 e 1173 K. Os óxidos de tungsténio formam-se e dissolvem-se em álcali para produzir Na2WO4.
• Eficiência: O processo de oxidação é autossustentável em termos de calor uma vez iniciado, eliminando a necessidade de aquecimento externo. O processo demora normalmente entre 2 e 7 horas, consoante a forma e a composição dos resíduos.

Vantagens

• Adequado para uma variedade de materiais contendo tungsténio, incluindo varas, barras, fios e placas.
• Permite a recuperação de cobalto do resíduo insolúvel após o tratamento alcalino.

Limitações

• Alguma perda de tungsténio devido à sublimação do WO3, com taxas de recuperação típicas para a produção de Na2WO4 que variam entre 94% e 97%.

Conclusão

Tanto o método de fundição com nitrato de potássio como o método de oxidação com ar enriquecido com oxigénio fornecem soluções robustas para a reciclagem carboneto de tungsténio. Embora o método do nitrato de potássio seja conhecido pelo seu rápido processamento e elevadas taxas de recuperação, coloca desafios ambientais. Por outro lado, o método do ar enriquecido com oxigénio, embora ligeiramente menos eficiente na recuperação de tungsténio, oferece uma alternativa mais amiga do ambiente com o seu mecanismo de calor autossustentável. A adequação de cada método varia consoante os tipos e formas específicos de resíduos que contêm tungsténio, permitindo uma aplicação flexível nas práticas de reciclagem.