МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ НАПЛАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ОТХОДОВ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ

Получение порошка из отходов твердых сплавов температурными методами

Традиционная схема получения порошкового материала из отходов твердых сплавов основывается на химико-металлургических процессах. При этом кусковые отходы сплавляются с селитрой [12]. После выщелачивания, промывки и обработки аммонийными соединениями образующиеся паравольфраматы аммония подвергаются термическому разложению. В результате получается чистая окись вольфрама. Эта окись восстанавливается в водороде до чистого вольфрама. Порошок вольфрама смешивается с сажей и в специальных термических печах при температурах порядка 1700 - 1800 °С подвергается карбидизации. Полученный карбид вольфрама подвергается размолу, затем смешивается в необходимом соотношении с кобальтом и вновь размалывается. В процессе повторного размола обеспечивается специальный контакт частиц кобальта и вольфрама, после чего смесь готова к использованию. Указанная технология энергоёмка, требует значительных капитальных вложений, производственных площадей и трудозатрат.

Другой процесс получения порошкового материала из отходов твердых сплавов заключается в следующем [60]. На первой стадии процесса карбид вольфрама с кобальтовой связкой легко подвергается окислению при 760 °С в присутствии воздуха. Это влечёт практическое удаление всего углерода, однако, если окисление происходит при температурах существенно превышающих 870°С, то часть окиси вольфрама начинает испаряться по мере её образования.

Вторая стадия данного процесса заключается в измельчении окиси металла. Поскольку окисленная связка уже не обеспечивает прочного сцепления, то измельчение можно проводить с помощью простого дробления и истирания любым из известных способов, причём при самом минимальном дроблении окислы легко превращаются в порошок. Если требуется разделить вольфрам и кобальт, то это делают на этой стадии.

Третьей стадией является восстановление порошка металла или смешанного порошка окислов вольфрама и кобальта до содержания кислорода не более 0,5 % (масс.). Процесс осуществляют путём контактирования порошка вольфрама и кобальта с восстановительным газом до практически полного их восстановления. В качестве восстановительных сред применяют газы, такие, как метан, окись углерода или водород. Самым предпочтительным является водород. Если восстановление проходит в окиси углерода или метане, то вольфрам в процессе восстановления частично или полностью науглероживается. Степень науглероживания определяется выбранными режимами. Окись вольфрама восстанавливается в водороде при Т = 700 °С; окись кобальта можно восстановить водородом при температуре 300 °С. Для комбинированного восстановления и карбидизации требуется более высокая температура.

Четвёртой стадией процесса является карбидизация вольфрама или его окиси. Процесс осуществляется путём контактирования с окисью углерода или метаном, а так же углеродной газовой смесью при температурах не менее 870 °С, Эту карбидизацию можно также проводить путём нагрева металлического порошка, смешанным с порошкообразным графитом или угольной смесью, при температурах не менее 1200 °С. Карбидизация вольфрамо-кобальтовых порошков и их окислов необходимо выполнять в интервале температур 870 - 1300 °С, так как при температурах выше 1300 °С может наблюдаться нежелательный рост зёрен карбида вольфрама.

Новый экологически чистый процесс получения порошкового материала из отходов твердых сплавов (NR-процесс) базируется на принципе их первичного окисления в атмосфере воздуха в обычных термических печах с последующим восстановлением карбидизацией образовавшихся оксидов в специальной термической установке в едином технологическом цикле [12].

NR-процесс осуществляется следующим способом. Кусковые отходы после очистки от эмульсии и масла подвергаются окислению. В результате образуется смесь оксидов вольфрама WO3 и комплексного вольфрамокобальтового оксида C0WO4. Соотношение этих оксидов определяется маркой исходного материала.

Дробление цельного куска происходит из-за значительного увеличения объёма (примерно в 3 раза) в процессе окисления. Полученный порошок после небольшого размола (усреднения) в мельнице или ат- триаторе и просева в вибросите для получения определённого фракционного состава помещается в муфель шахтной термической печи, где выдерживается и перемешивается при температуре не выше 950 °С в атмосфере эндогаза или диссоциированного аммиака с добавками природного газа. В результате в едином технологическом цикле происходит восстановление оксидов до чистых металлов и образование карбида вольфрама. После охлаждения этот порошок извлекается, вновь кратковременно размалывается для усреднения размера - и далее готов к употреблению в производстве изделий. Последующая операция размола смеси осуществляется также в мельницах или аттриа- торах, так как и в стандартном методе, но из-за того, что частицы получаются более мелкие, время этого размола сокращается в 1,5-3 раза.

Конструкция специализированной печи для осуществления операции восстановление - карбидизация разработана германской фирмой «Кремер». Процесс протекает при постоянном перемешивании порошковых продуктов при подаче газовой смеси непосредственно в реакционную зону. Производительность печи - до 8 - 10 тонн карби- дизированного продукта в год.

Из регенерированного порошка после NR-процесса возможно получать изделия, не уступающие по своим эксплуатационным параметрам изделиям, изготовленным из стандартных порошков. Кроме того, температура начала окисления таких порошков, по сравнению со стандартными, повышается на 50-80 °С

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >