本發(fā)明涉及粉末冶金領域，具體涉及一種利用金剛石合成棒回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末的方法。
背景技術：
眾所周知，中國是世界上人造金剛石的最大生產國。近年來，由于全球信息產業(yè)、建筑裝潢、石油鉆探等方面的迅速發(fā)展，對人造金剛石及金剛石制品的需求量增長迅猛，年增長速度為37％。截至2013年底，我國人造金剛石產量就達151億克拉(l克拉＝0.2克)，產量占全球總產量的90％以上。
人造金剛石是用約60wt.％石墨和40wt.％的金屬催化劑(人造金剛石行業(yè)稱之為金屬觸媒)在高溫高壓下作用形成的。觸媒的主要成分從之前的Ni70Mn25Co5逐漸變?yōu)镕e65Ni30Co5，轉化之后的合成棒最早是直接通過酸洗的方法除去觸媒得到金剛石，故酸洗廢水中含有大量的觸媒金屬離子，然后再通過加生石灰進行沉淀處理后直接排放。隨著環(huán)保意識以及資源意識的提高，目前主流處理轉化之后的合成棒的工藝是采用先將合成柱破碎成小顆粒后，再用化學電解的設備和工藝提取出金屬觸媒再電解，一般金屬電解的提取率可達在90％以上，其主要成分金屬塊為鎳和鈷，二者一般含量之和達98％以上，余量為一些其他的雜質成分如鐵、錳以及微量的硅、鋁、鈣、鈦等。雖然考慮到成本及合成效果，所用的觸媒中鎳的用量從之前Ni70Mn25Co5中70％降低到目前主流用觸媒Fe65Ni30Co5中的30％，但是由于我國金剛石產量的近年來的激增(按照2013年的金剛石的產量151億克拉)，觸媒的消耗量年為18500噸/年以上，按電解90％的回收效率來算，則通過電解可以回收的鎳、鈷的總量分別為5000噸和830噸，如何有效利用這一資源是金剛石行業(yè)上需要解決的一大問題。
通過電解的方式回收的金剛石廢水中的鎳鈷，其主要的雜質為鐵及其氧化物。想要將二者區(qū)分開來，得到高純度的鎳和高純度的鈷，需要一套復雜提純工藝，而這樣又不可避免的會增加生產成本。
有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是在于提供一種利用金剛石合成棒回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末，該配方合理、生產工藝簡單、制備出的粉末氧含量低、粒度均勻、冷壓成型性好，在金剛石刀具、工具結構件等領域具有廣闊的應用前景。
本發(fā)明的另一個目的是在于提供了一種利用金剛石合成棒回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末的方法，該方法中主要以金剛石合成棒回收的鎳鈷為粉末中鎳、鈷的來源，制備方法易行，操作簡便，解決了目前以金剛石合成棒電解回收的鎳鈷再利用過程中方法復雜、成本高昂的問題。變廢為寶，真正做到了資源循環(huán)和高效再利用。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術措施：
一種回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末，它以金剛石合成棒回收的鎳鈷為粉末中鎳、鈷的來源，由以下重量份的原料制成：
一種回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末，它以金剛石合成棒回收的鎳鈷為粉末中鎳、鈷的來源，由以下重量份的原料制成(優(yōu)選范圍)：
一種回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末，它以金剛石合成棒回收的鎳鈷為粉末中鎳、鈷的來源，由以下重量份的原料制成(最好范圍)：
一種回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末，它以金剛石合成棒回收的鎳鈷為粉末中鎳、鈷的來源，由以下重量份的原料制成(最佳值)：
一種金剛石合成棒回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末的方法，其步驟是：
1)成分檢測。首先對人造金剛石廢水化學電解回收廢鎳鈷板進行成分分析，確定其中鎳、鈷元素的含量。
2)配料。按照步驟1)中所檢測出來的鎳和鈷的元素含量結果，按照重量百分含量計算，鐵：鎳：銅：鈷：鉻，然后按照石墨粉：上述金屬總重＝1：200準備石墨粉。
3)水霧化制粉。上述步驟2)配制的金屬放置于中頻爐中，并使用氮氣成氣幕，隔絕空氣，待混合金屬完全融化為液態(tài)狀時，將準備好的石墨粉添加進去，4－5分鐘后，在水壓為63－67MPa條件下，使用高壓水將液態(tài)金屬擊碎霧化成合金粉末。
4)篩分合批。將上述步驟3)所制備的合金粉末過300目篩(48微米)，然后在拌料機中充分合批，即得一種金剛石工具用的鐵基的預合金粉末。
5)性能檢測。上述合金粉制備出來后，分別檢測其氧含量、粒度分布、松裝密度等。
優(yōu)選的，為了保證產品質量，除了回收的鎳鈷外，其他的原材料如鐵、鎳、銅、鈷和鉻，其純度為99.5％以上。
優(yōu)選的，為了使得石墨能在短時間內發(fā)揮其效果，其粒度為過300目篩(粒徑48微米)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果：
(1)本發(fā)明中，將金剛石合成棒電解回收的鎳鈷當作本發(fā)明中原材料直接使用，克服了以往回收利用金剛石合成棒電解回收的鎳鈷再利用時需要專門的設備進行大量的再提純、分離等一系列復雜的工藝，經濟效益顯著。
(2)選用一定量石墨粉作為除氧劑，一方面可以很好的將回收的鎳鈷中金屬氧化物大部分還原以及防止熔煉過程中空氣的中氧氣的氧化，控制粉體的氧含量。同時，稍微過量的石墨粉還能進一步提高粉末的耐磨性。
(3)本發(fā)明中，在上述預合金粉末中添加一定量金剛石，通過后續(xù)工藝即可制成金剛石工具。該粉末成型性好、燒結性能好，組織均勻，胎體對金剛石的把持效果好，能形成較高的金剛石出刃高度，通過合理控制普通磨料的粒度和濃度，能顯著提高加工效率。
對所制備出的鐵基預合金粉進行相關性能檢測，結果發(fā)現(xiàn)其粉末粒度分布好、氧含量低、松裝密度合理，冷壓成型性好。粉末的平均粒徑在17.3微米-19.5微米之間、氧含量在2260ppm-3060ppm之間，松裝密度在3.2g/cm3-3.7g/cm3之間。
具體實施方式
下面將結合實施例對本發(fā)明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應視為限制本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產品。
實施例1：
一種回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末，它以金剛石合成棒回收的鎳鈷為粉末中鎳、鈷的來源，由以下重量份的原料制成：
一種金剛石合成棒回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末的方法，其步驟是：
1)成分檢測。首先對人造金剛石廢水化學電解回收廢鎳鈷板進行成分分析，其中鎳、鈷元素的含量分別為90.1％和8.0％。
2)配料。按照重量百分含量計算，按照一定比例分別稱取鐵、鎳、銅、鈷、鉻中成分含量的回收的鎳鈷塊16.5kg、銅10kg、鈷3.7kg、鉻1kg，過300目篩石墨粉0.5kg。
3)水霧化制粉。上述步驟2)配制的金屬放置于中頻爐中，并使用氮氣成氣幕，隔絕空氣，待混合金屬完全融化為液態(tài)狀時，將準備好的石墨粉添加進去，3或4或5分鐘后，在水壓為63或64或65或66或67MPa條件下，使用高壓水將液態(tài)金屬擊碎霧化成合金粉末。
4)篩分合批。將上述步驟3)所制備的合金粉末過300目篩(48微米)，然后在拌料機中充分合批，即得實施例1鐵基的預合金粉末。
上述合金粉制備出來后，檢測其氧含量為2460ppm、平均粒度為18.7微米、松裝密度3.5g/cm3。
實施例2：
一種回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末，它以金剛石合成棒回收的鎳鈷為粉末中鎳、鈷的來源，由以下重量份的原料制成：
一種金剛石合成棒回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末的方法，可以按照如下步驟制備：
1)成分檢測。首先對人造金剛石廢水化學電解回收廢鎳鈷板進行成分分析，其中鎳、鈷元素的含量分別為94.5％和3.5％。
2)配料。按照重量百分含量計算，按照一定比例分別稱取鐵、鎳、銅、鈷、鉻中成分含量的回收的鎳鈷塊26.5kg、銅5kg、鈷2.1kg、鉻2kg，過300目篩石墨粉0.5kg。
步驟3)和4)同實施例1操作。
上述合金粉制備出來后，檢測其氧含量為2260ppm、平均粒度為17.5微米、松裝密度3.4g/cm3。
實施例3：
一種回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末的方法，它以金剛石合成棒回收的鎳鈷為粉末中鎳、鈷的來源，由以下重量份的原料制成：
一種金剛石合成棒回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末的方法，可以按照如下步驟制備：
1)成分檢測。首先對人造金剛石廢水化學電解回收廢鎳鈷板進行成分分析，其中鎳、鈷元素的含量分別為94.5％和3.5％。
2)配料。按照重量百分含量計算，按照一定比例分別稱取鐵：鎳：銅：鈷：鉻中成分含量的回收的鎳鈷塊15.9kg、銅5kg、鈷2.4kg、鉻2kg，過300目篩石墨粉0.5kg。
步驟3)和4)同實施例1操作。
上述合金粉制備出來后，檢測其氧含量為3060ppm、平均粒度為19.5微米、松裝密度3.2g/cm3。
實施例4：
一種回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末的方法，它以金剛石合成棒回收的鎳鈷為粉末中鎳、鈷的來源，由以下重量份的原料制成：
一種金剛石合成棒回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末的方法，可以按照如下步驟制備：
1)成分檢測。首先對人造金剛石廢水化學電解回收廢鎳鈷板進行成分分析，其中鎳、鈷元素的含量分別為94.5％和3.5％。
2)配料。按照重量百分含量計算，按照一定比例分別稱取按照鐵：鎳：銅：鈷：鉻＝65：17：10：5：3分別稱取鐵65kg、1)中成分含量的回收的鎳鈷塊18.0kg、銅10kg、鈷4.4kg、鉻3kg，過300目篩石墨粉0.5kg。
步驟3)和4)同實施例1操作。
上述合金粉制備出來后，檢測其氧含量為2760ppm、平均粒度為17.3微米、松裝密度3.7g/cm3。
實施例5：
一種回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末的方法，它以金剛石合成棒回收的鎳鈷為粉末中鎳、鈷的來源，由以下重量份的原料制成：
一種金剛石合成棒回收的鎳鈷制備鐵基預合金粉末的方法，可以按照如下步驟制備：
1)成分檢測。首先對人造金剛石廢水化學電解回收廢鎳鈷板進行成分分析，其中鎳、鈷元素的含量分別為90.1％和8.0％。
2)配料。按照重量百分含量計算，按照一定比例分別稱取鐵：鎳：銅：鈷：鉻中成分含量的回收的鎳鈷塊22.2kg、銅5kg、鈷3.3kg、鉻1kg，過300目篩石墨粉0.51kg。
步驟3)和4)同實施例1操作。
上述合金粉制備出來后，檢測其氧含量為2960ppm、平均粒度為18.8微米、松裝密度3.2g/cm3。
盡管已用具體實施例來說明和描述了本發(fā)明，然而應意識到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內的所有這些變化和修改。