專利名稱：一種廢棄金剛石工具回收利用的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于資源綜合回收利用及超細金屬預合金粉體制備領域。
背景技術：
隨著世界エ業(yè)的發(fā)展，世界資源面臨匱乏，特別是金屬資源尤為顯得更加顯著。世界發(fā)達エ業(yè)國家對“二次資源”的利用十分重視，再生資源已成為有色金屬的主要原料，再生有色金屬エ業(yè)已成為ー個獨立產(chǎn)業(yè)。在近十多年世界各國都在不斷提高再生金屬的利用率。在幾個發(fā)達エ業(yè)國家銅、鉛、鋅二次利用率達到55 80%以上。
隨著我國經(jīng)濟近幾年的高速增長，有色金屬產(chǎn)量的持續(xù)快速增長，礦產(chǎn)原料短缺的矛盾日趨突出，所以應大力發(fā)展有色金屬資源的再生研究及回收工作。因此，我國在“十一五”規(guī)劃中就提出大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建設節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。對于有色冶金行業(yè)，不管是從資源、能源、環(huán)境等各方面來說，都迫切的需要大力開發(fā)“二次資源”。金剛石是目前所發(fā)現(xiàn)的自然界中硬度最高的物質(zhì)，廣泛應用于地質(zhì)鉆探以及硬脆材料的切割、磨削及鉆孔等加工,如珠寶、石材、陶瓷、硬質(zhì)合金、半導體晶體、磁性材料等，由于金剛石都是細小顆粒狀，一般需要使用胎體材料將其制成一定形狀且具有一定機械カ學性能的工具后才能得以使用。金剛石工具是以金剛石為磨料，以金屬粉末為胎體通過壓制燒結(jié)等エ藝制成的各種型號、規(guī)格的工具，以切割、鉆削、銑磨等方式廣泛應用于石材、建材、耐火材料、陶瓷、半導體等硬脆材料的加工，我國目前已經(jīng)是世界上最大的金剛石及金剛石工具生產(chǎn)國，并且規(guī)模及市場份額還在逐年提高。在上世紀90年代，國內(nèi)生產(chǎn)及進ロ金剛石鋸片幾乎全部使用鈷基金剛石鋸片。上世紀90年代末，由于石材行業(yè)效益迅速下降，從而導致金剛石鋸片刀頭的價格大大下跌。金剛石鋸片刀頭制造技術逐漸轉(zhuǎn)為使用粒度較細強度較低的金剛石和以鐵粉和銅為主體的鐵銅基結(jié)合劑，從而取代價格昂貴，粗粒度，高強度金剛石和鈷基結(jié)合劑，以求降低成本。在金剛石工具使用過程中，尤其是大型的金剛石工具一般其使用的不銹鋼基體是循環(huán)利用的，為保護鋼基體不受損傷，一般約15 20%的刀具在使用后期就必須卸下棄用。此外各大金剛石工具生產(chǎn)商在生產(chǎn)金剛石工具的過程中都會生產(chǎn)出一定量的殘次品。我國目前是世界上最大的金剛石工具生產(chǎn)及消費國，僅此每年就產(chǎn)生數(shù)以千噸廢棄刀頭。如何綜合回收處理廢棄金剛石工具的問題就擺在了我們面前，目前國內(nèi)對廢棄金剛石工具的處理都逐漸走向綜合利用，但收回エ藝還存在不足，金屬回收率不高，有環(huán)境污染，有的甚至僅限于回收其中不溶于酸的金剛石及碳化鎢顆粒，對剩余含有金屬離子的母液直接排放，嚴重污染環(huán)境，造成有色金屬資源的極大浪費。隨著有色金屬價格的逐漸提高，回收其中的各種金屬不僅具有社會效益也具有更為現(xiàn)實的經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出ー種廢棄金剛石工具綜合回收利用的方法，采用該方法回收的金剛石、碳化鎢顆粒及制備的超細金屬預合金粉末繼續(xù)可用作金剛石工具生產(chǎn)的原料。
實現(xiàn)本發(fā)明技術方案為廢棄金剛石工具在鹽酸及氧化劑氯酸鈉作用下溶解，不溶物為分離出金剛石、碳化鎢，浸出液加沉淀劑得到金屬沉淀物前驅(qū)體，金屬沉淀物前驅(qū)體經(jīng)干燥還原成金屬預合金粉末。ー種廢棄金剛石工具綜合回收利用的方法，其特征步驟如下。(I)按質(zhì)量分數(shù)配制成鹽酸濃度為25 36%、氯酸鈉濃度為35 45%作為浸出液。(2)按照廢棄金剛石工具與步驟(I)中的鹽酸、氯酸鈉浸出液的質(zhì)量比為1:2. 4 3.5: I. 2 I. 5，將鹽酸及氯酸鈉浸出液加入洗凈的廢棄金剛石工具中，在密閉環(huán)境下室溫溶解，反應過程中通過外循環(huán)泵進行定時循環(huán)。(3)當步驟(2)中的循環(huán)液pHきI時，先通過50目篩網(wǎng)過濾出未溶廢金剛石工具細屑，未溶廢金剛石工具細屑返回步驟(2)，其余再進入真空過濾機過濾，分離浸出液與固 體顆粒，其中固體顆粒為金剛石和碳化鎢。(4)將步驟(3)中的固體顆粒用去離子水洗滌，去除固體顆粒表面吸附的金屬離子及氯離子，直至洗滌濾出液的PH值為7 ;在洗滌后的固體顆粒中，按質(zhì)量比加入1:20的去離子水和1:0. 001 O. 010的煤油，用浮選法分離出金剛石；對剩余顆粒過濾后置于溫度80 120°C的電熱干燥箱中，干燥2 3小時，回收碳化鎢粉末。(5)用5%碳酸鈉水溶液調(diào)整步驟(3)中的浸出液的pH值至4 5。(6)把步驟(5)中的調(diào)整后的浸出液與質(zhì)量分數(shù)為10 18%的碳酸鈉或碳酸氫鈉沉淀劑溶液同時加入到反應釜中，其中，所加入的金屬離子摩爾數(shù)與所加沉淀劑的摩爾數(shù)在整個過程中的比值為1:0. 98 I. 05，保持恒定并持續(xù)攪拌，其反應溫度為30-80°C、pH值控制在6. O 8. 5，加料完成后繼續(xù)攪拌30 60分鐘，停止攪拌后在反應溫度下繼續(xù)陳化2 4小時，生成沉淀物前驅(qū)體。(7)用真空壓濾機把步驟(6)中所得的沉淀物前驅(qū)體進行固液分離，用去離子水進行多次洗滌，直至洗滌濾基本無氯離子，流出液的PH值為7，干燥。(8)使用金屬粉末氫氣還原爐把步驟(7)中干燥后的沉淀物前驅(qū)體以氫氣或氨分解氣體還原成超細金屬預合金粉末，還原溫度400 700°C，還原時間3 6小時，氣流量2 5m3 / h。(9)把步驟(8)中得到的超細金屬預合金粉末經(jīng)過破碎、篩分、合批、包裝即可得到用于金剛石工具生產(chǎn)的超細金屬預合金粉末，此預合金粉末激光粒度D50為5 20um，松裝比重為I I. 6g / cm3,氧含量〈0.8%。本發(fā)明步驟(I)、(2)所述的氯酸鈉浸出液，也可以是用其它氯酸鹽配制。本發(fā)明步驟(7)所述的干燥，可以采用閃蒸干燥機或電熱干燥箱，エ業(yè)生產(chǎn)中最好使用閃蒸干燥機。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比有較好的效果是，通過酸浸一化學共沉淀ー還原エ藝對廢棄金剛石工具進行綜合處理，達到資源全面回收利用的目的。首先通過密閉酸浸エ藝，把各種有色金屬浸出到母液當中，無有毒氣體逸出。過濾得到金剛石及碳化鎢顆粒。通過添加煤油浮選分離出金剛石和碳化鎢，金剛石、碳化鎢有價物質(zhì)的綜合回收率大于99%。對于浸出母液在合適的溫度、PH值等條件下直接用沉淀劑進行化學共沉淀，確保金屬的回收率在98%以上，經(jīng)過濾、洗滌エ藝除去氯離子，沉淀產(chǎn)物經(jīng)干燥后氫還原，最終得到超細預合金粉末。本發(fā)明具有エ藝簡單、密閉、無污染，成本低等特點，適應于エ業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。


圖I為本發(fā)明采用的技術路線圖。
具體實施例方式本發(fā)明將通過以下實施例作進ー步說明。實施例I。按質(zhì)量分數(shù)為36%鹽酸溶液12L和濃度為35%氯酸鈉溶液7. 5L作為浸出液，將用自來水加少量洗衣粉浸泡50min并洗凈的廢棄金剛石工具5Kg裝入反應器中，加入浸出液，在室溫下通過外循環(huán)泵循環(huán)反應直至pH S 1，先通過50目篩網(wǎng)以除去少量未溶廢工具細屑(該部分返回到浸出步驟)，再進入真空過濾，分離浸出液與固體顆粒，其中固體顆粒為金剛石和碳化鎢；將固體用去離子水洗滌直至濾出液的PH值約為7 ;把洗滌后的固體顆粒按質(zhì)量比加入1:20的去離子水和45mL的煤油，用浮選法分離出金剛石；對剩余顆粒置于電熱干燥箱中干燥，干燥溫度105°C，干燥時間3 h ;回收碳化鎢粉末；測出浸出液中金屬離子的總濃度，用5%碳酸鈉水溶液調(diào)整浸出液的pH值至5 ;將調(diào)整后的浸出液與濃度為18%碳酸鈉溶液45L按一定流量比同時加入到反應釜中，保持恒定并持續(xù)攪拌，控制反應溫度為70°C、反應pH值最終控制在8. 0，加料完成后繼續(xù)攪拌40min，停止攪拌后在反應溫度下繼續(xù)陳化4 h，生成沉淀物前驅(qū)體；用真空過濾進行固液分離，用去離子水進行多次洗滌，直至洗滌濾液基本無氯離子，PH值約為7，洗滌干凈后用電熱干燥箱干燥；將干燥后的沉淀物前驅(qū)體IOOg放入管式爐中以氫氣還原成超細金屬預合金粉末，還原溫度650°C，還原時間4h，氣流量200mL / min;得到的超細金屬預合金粉末經(jīng)過粉碎、篩分，得到可用于金剛石工具生產(chǎn)的超細金屬預合金粉末，經(jīng)分析粒度D50為16. 5um，松裝比重為I. 38g / cm3，氧含量〈O. 7%。實施例2。按質(zhì)量分數(shù)為25%鹽酸溶液17. 5L和濃度為45%氯酸鈉溶液6L作為浸出液，將用自來水加少量洗衣粉浸泡45min并洗凈的廢棄金剛石工具5Kg裝入反應器中，加入浸出液，在室溫下通過外循環(huán)泵循環(huán)反應直至pH S 1，先通過50目篩網(wǎng)以除去少量未溶廢工具細屑(該部分返回到浸出步驟)，再進入真空過濾，分離浸出液與固體顆粒，其中固體顆粒為金剛石和碳化鎢；將固體用去離子水洗滌直至濾出液的PH值約為7 ;把洗滌后的固體顆粒按質(zhì)量比加入1:20的去離子水和45mL的煤油，用浮選法分離出金剛石；對剩余顆粒置于電熱干燥箱中干燥，干燥溫度110°C，干燥時間2. 5 h ;回收碳化鎢粉末；測出浸出液中金屬離子的總濃度，用5%碳酸鈉水溶液調(diào)整浸出液的pH值至約為4 ;將調(diào)整后的浸出液與濃度為15%碳酸鈉溶液54L按一定流量比同時加入到反應釜中，保持恒定并持續(xù)攪拌，控制反應溫度為70°C、反應pH值最終控制在7. 5，加料完成后繼續(xù)攪拌45min，停止攪拌后在反應溫度下繼續(xù)陳化4 h，生成沉淀物前驅(qū)體；用真空過濾進行固液分離，用去離子水進行多次洗滌，直至洗滌濾液基本無氯離子，PH值約為7，洗滌干凈后用電熱干燥箱干燥；將干燥后的沉淀物前驅(qū)體IOOg放入管式爐中以氫氣還原成超細金屬預合金粉末，還原溫度650°C，還原時、間4 h，氣流量200mL / min;得到的超細金屬預合金粉末經(jīng)過粉碎、篩分，得到可用于金剛石工具生產(chǎn)的超細金屬預合金粉末，經(jīng)分析粒度D50為18. 5um，松裝比重為I. 52g / cm3,
氧含量〈O. 68%。以上所述的實施例，只是本發(fā)明的幾個小試典型的具體實施方案，本領域的技術 人員可以在所附權利要求的范圍內(nèi)做出中試和エ業(yè)生產(chǎn)，井能作出權利要求范圍內(nèi)的任何修改。
權利要求
1. 一種廢棄金剛石工具回收利用的方法，其特征是按以下步驟 (1)按質(zhì)量分數(shù)配制成鹽酸濃度為25 36%、氯酸鈉濃度為35 45%作為浸出液； (2)按照廢棄金剛石工具與步驟(I)中的鹽酸、氯酸鈉浸出液的質(zhì)量比為1:2.4 3. 5:I.2 I. 5，將鹽酸及氯酸鈉浸出液加入洗凈的廢棄金剛石工具中，在密閉環(huán)境下室溫溶解，反應過程中通過外循環(huán)泵進行定時循環(huán)； (3)當步驟(2)中的循環(huán)液pH3 I時，先通過50目篩網(wǎng)過濾出未溶廢金剛石工具細屑，未溶廢金剛石工具細屑返回步驟(2)，其余再進入真空過濾機過濾，分離浸出液與固體顆粒，其中固體顆粒為金剛石和碳化鎢； (4)將步驟(3)中的固體顆粒用去離子水洗滌，去除固體顆粒表面吸附的金屬離子及氯離子，直至洗滌濾出液的PH值為7 ;在洗滌后的固體顆粒中，按質(zhì)量比加入1:20的去離子水和1:0. 001 0. 010的煤油，用浮選法分離出金剛石；對剩余顆粒過濾后置于溫度80 120°C的電熱干燥箱中，干燥2 3小時，回收碳化鎢粉末； (5)用5%碳酸鈉水溶液調(diào)整步驟(3)中的浸出液的pH值至4 5; (6)把步驟(5)中的調(diào)整后的浸出液與質(zhì)量分數(shù)為10 18%的碳酸鈉或碳酸氫鈉沉淀劑溶液同時加入到反應釜中，其中，所加入的金屬離子摩爾數(shù)與所加沉淀劑的摩爾數(shù)在整個過程中的比值為1:0. 98 I. 05，保持恒定并持續(xù)攪拌，其反應溫度為30-80°C、pH值控制在6. 0 8. 5，加料完成后繼續(xù)攪拌30 60分鐘，停止攪拌后在反應溫度下繼續(xù)陳化2 4小時，生成沉淀物前驅(qū)體； (7)用真空壓濾機把步驟(6)中所得的沉淀物前驅(qū)體進行固液分離，用去離子水進行多次洗滌，直至洗滌濾基本無氯離子，流出液的PH值為7，干燥； (8)使用金屬粉末氫氣還原爐把步驟(7)中干燥后的沉淀物前驅(qū)體以氫氣或氨分解氣體還原成超細金屬預合金粉末，還原溫度400 700°C，還原時間3 6小時，氣流量2 5m3 / h ； (9)把步驟(8)中得到的超細金屬預合金粉末經(jīng)過破碎、篩分、合批、包裝。
全文摘要
本發(fā)明屬于資源綜合回收利用及超細金屬預合金粉體制備領域。本發(fā)明在密封條件下采用氯酸鹽和鹽酸對廢金剛石刀具進行了溶解，浸出殘渣通過簡易浮選方法將金剛石、碳化鎢進行分離；溶解液采用化學共沉淀—還原工藝將母液中的各種有色金屬制備得到超細預合金粉末。本發(fā)明處理成本低，污染相對較少，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。易于工業(yè)化生產(chǎn)。金剛石、碳化鎢有價物質(zhì)的綜合回收率大于99%，其它有價物質(zhì)的綜合回收率大于98%。
文檔編號C22B7/00GK102660685SQ20121013716
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權日2012年5月7日
發(fā)明者周新木, 李永繡 申請人:南昌大學