УДК 621.762.002.68
DOI: 10.18503/1995-2732-2020-18-1-31-39
Аннотация
Постановка задачи: в связи со снижением разрабатываемых месторождений вольфрамового сырья актуальным вопросом для Российской Федерации является вторичная переработка вольфрамсодержащих отходов с использованием эффективного способа переработки отходов твердых сплавов для снижения импорта вольфрамового сырья, преимущественно из Китая. Цель работы: определение оптимальных условий проведения процесса, позволяющих повысить эффективность технологии переработки отходов твердых сплавов и увеличить ее коммерческую привлекательность для производителей твердосплавной продукции. Новизна: в результате исследований выявлены параметры процесса, влияющие на эффективность технологии, и доказана применимость разработанной технологии для переработки реальных твердосплавных отходов с получением порошка, пригодного для изготовления новых твердосплавных изделий. Выявлено, что во избежание парообразования «холостого» цинка, нагрев в реакторе деструкции целесообразно производить в атмосфере инертного газа до достижения температуры 850–9500С в интервале давления от 0,5 до 1 атм, а процессы дистилляции цинка и деструкции отходов твёрдых сплавов – при вакууме 4–5 Па в течение 5–10 мин. Такой вакуум обеспечивает защитную от окисления среду и требуемую степень отгонки цинка. Результат: разработанная технология переработки кусковых отходов твердых сплавов и реактор для её осуществления позволяют полностью деструктурировать твёрдый сплав быстрее всех известных аналогов в 4–8 раз с минимальными затратами электроэнергии. Практическая значимость: использование технологии в нашей стране позволит многократно эффективно перерабатывать отходы твердых сплавов, что сократит импорт вольфрамового сырья из других государств, преимущественно из Китая.
Ключевые слова
Твёрдые сплавы, утилизация, деструкция, технологии переработки отходов.
Для цитирования
Совершенствование технологии переработки отходов твердых сплавов. Часть 2. Определение оптимальных условий реализации технологии / Троценко И.Г., Герасименко Т.Е., Алкацев В.М., Евдокимов С.И. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2020. Т.18. №1. С. 31–39. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2020-18-1-31-39
1. Технология машиностроения. В 2-х т. Т.2. Производство машин / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, О.М. Деев и др. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 640 с.
2. Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2016 и в 2017 годах», Москва, 2018.
3. Козин Л.Ф., Трефилов В.И. Редкометалльная промышленность Украины. Проблемы и перспективы. Препринт / НАН Украины, ИПМ НАНУ, ИОНХ НАНУ. Киев, 1997. 74 с.
4. Борд Н.Ю., Королевич С.В., Хоняк К.В. Новая технология переработки отходов твёрдых и тяжелых сплавов // Инструмент. 1997. № 6. С. 10.
5. Зеликман А.Н., Каспарова Т.В., Биндер С.И. Получение твёрдых сплавов из регенерированных смесей WC-Co, полученных из кусковых отходов цинковым методом // Цветные металлы. 1993. № 1. С. 47–49.
6. Пат. 2101375 Российская Федерация, МПК C22B 34/36 C22B 7/00. Способ переработки кусковых отходов твёрдых сплавов / Жарков Д.В., Зыкус М.Ю., Медведев А.С., Фисенков М.В.; заявитель и патентообладатель Товарищество с ограниченной ответственностью "МИСОН". № 95122070; заявл. 25.12.1996; опубл. 10.01.1998.
7. Paul G. Barnard, Heine Kenworthy. Reclamation of refractory carbides from carbide materials [Утилизация тугоплавких карбидов из карбидных материалов]. Patent US, no. 3595484, 1971.
8. X. Liu, S. Xu, K. Wang. Recycling of WC-Co alloys [Переработка отходов WC-Co сплавов] // Non-Ferrous Metals. 2003.Vol. 55, no. 3. Р. 59–61.
9. Пат. 2443507 Российская Федерация, МПК B22F 9/14 C22B 7/00 B23H 1/00. Способ переработки отходов твёрдого сплава ВК8 электроэрозионным диспергированием / Дворник М.И., Ершова Т.Б.; заявитель и патентообладатель ин-т материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской Академии Наук. № 2009133493; заявл. 07.09.2009; опубл. 2012.
10. Пат. 2276193 Российская Федерация, МПК B22F 9/14 C22B 7/00 B23H 1/00. Способ переработки кусковых отходов твёрдых сплавов / Троценко И.Г., Свистунов Н.В.; заявитель и патентообладатель Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). № 2004134868; заявл. 29.11.2004; опубл. 2006.
11. Пат. 2189402 Российская Федерация, МПК C25C 1/06 C22B 34/36 C22B 7/00. Способ переработки отходов твёрдых сплавов / Алкацев М.И., Гуриев В.Р.; заявитель и патентообладатель Северо-Кавказский государственный технологический университет. № 2001105132; заявл. 21.02.2001; опубл. 2002.
12. Утилизация отходов твёрдого сплава методом электроэрозионного диспергирования / Агеев Е.В., Семенихин Б.А. // XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные техника и технологии», Томск, 4–8 мая 2009 г. Томск, 2009.
13. Malyshev V.V., Gab A.I. Resource-saving methods for recycling waste tungsten carbide-cobalt cermet and extraction of tungsten from tungsten concentrates [Ресурсосберегающие способы переработки отходов твёрдых сплавов карбид вольфрама кобальт и экстракции вольфрама из вольфрамовых концентратов] // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2007. Vol. 41. No 4. Р. 436–441.
14. Экологически безопасные и ресурсосберегающие способы переработки отходов твёрдых сплавов WC-Co и экстракции вольфрама из вольфрамовых концентратов / Малышев В.В., Соловьев В.В., Лукашенко Т.Ф. и др. // Вестник КрНУ им. М. Остроградского. Вып. 4. 2011 (69). Ч.1. С. 155–159.
15. Колобов Г.А., Панов В.С. Новые технологии переработки отходов вольфрама и твёрдых сплавов // Металлургия (Металургія). 2013. №1. С. 65–73.
16. Pee Jae Hwan, Yun Jin Soon, Cho Woo Seok, Kim Kyung Ja, Seong Nam Eui. Recycling method of tungsten carbide from waste cemented carbide using pressured zinc melt [Способ переработки карбида вольфрама из отработанного цементированного карбида с использованием расплава цинка под давлением]. Patent KR, no. 20120028490, 2012.
17. Xiahou Bin. Method for recycling tungsten carbide and metallic cobalt through waste tungsten-cobalt cemented carbide [Способ переработки карбида вольфрама и металлического кобальта через отходы цементированного карбида вольфрама-кобальта]. Patent CN, no. 106145114, 2016.
18. Пат. 2341571 Российская Федерация, МПК C22B 7/00 C22B 9/04 C22B 34/30. Аппарат для переработки отходов твёрдых сплавов цинковым способом / Троценко И.Г., Свистунов Н.В. заявитель и патентообладатель Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). № 2007123812; заявл. 25.06.2007; опубл. 2008.
19. Пивоваров М.Н., Власова А.В. Новый метод переработки кусковых отходов твердых сплавов // Новая технология. 2003. № 1. С. 89–91.
20. Панов В.С., Чувилин А.М., Фальковский В.А. Технология и свойства спечённых твёрдых сплавов и изделий из них. М.: МИСиС, 2004. 463 с.
21. Пат. 2643291 Российская Федерация, МПК C22B 7/00 C22B 34/36. Способ переработки кусковых отходов твердых сплавов / Троценко И.Г., Герасименко Н.П.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)». № 2017112581; заявл. 12.04.2017; опубл. 2017.
22. Пат. 2581690 Российская Федерация, МПК C22B 7/00 C22B 9/04 C22B 34/30. Реактор деструкции отходов твёрдых сплавов газообразным цинком / Троценко И.Г.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)». № 2014150159; заявл. 10.12.2014; опубл. 2016.
23. Химический энциклопедический словарь / гл. ред. И.Л. Кнунянц. М.: Советская Энциклопедия. 1983. 792 с.
24. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. В 2 кн. Кн.1 / Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. и др. М.: Химия, 1999. 888 с.