本发明专利技术涉及一种硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳的装置及方法，包括以下步骤：(1)在惰性气氛中，待熔盐完全熔化，将阳极和阴极置于熔盐中，接通电源，进行电解反应，电解反应结束后收集沉淀物；所述熔盐为钙盐、锶盐和铝盐中的一种或多种任意比例的混合物；所述阴极为硬质合金；(2)水洗沉淀物，得到气体产物和钨钴混合物，完成硬质合金中钨钴和碳的分离。本发明专利技术中以硬质合金作为阴极，放置于熔盐中电解，利用阴极析出的碱金属与合金及碳反应形成钨单质以及熔盐金属碳化物，熔盐金属碳化物与水反应生成甲烷/乙炔等气体产物和氢氧化物，本发明专利技术完成硬质合金中的金属和碳的分离，且不产生温室气体；流程短、效率高、且低碳环保。且低碳环保。且低碳环保。
【技术实现步骤摘要】
一种硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳的装置及方法
[0001]本专利技术涉及废硬质合金回收领域，具体涉及一种硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳的装置及方法。
技术介绍
[0002]硬质合金因其高硬度、强度，耐摩损、耐蚀性，抗冲击等优异的物化性能而备受瞩目。近年来随着硬质合金生产技术的不断开发，及其应用领域的全面扩展，中国硬质合金产量逐年提高，目前硬质合金消费量已超过钨消费量的50％，因此随着硬质合金报废量逐年递增，如何实现废硬质合金的高效资源化利用是亟待解决的重要课题。废硬质合金中钨金属含量通常高达90％以上，明显高出钨精矿中钨含量(65％左右)，具有极高的回收再利用价值。并且废硬质合金中粘结剂钴的平均含量约为10％左右，因此，废硬质合金中钨和钴的高效回收利用不仅具有很高的经济价值，而且将很大程度上缓解我国钨、钴资源的需求压力，减小环境负荷，从而促进硬质合金产业的可持续发展。
[0003]目前文献中共报道了数十种废硬质合金及钨基合金的再生方法，其中应用于工业生产中的主流工艺为机械破碎法、酸浸法、锌熔法、电化学法和氧化法。根据上述方法可将废硬质合金的资源化利用技术路线归纳为以下两条：
①
保持硬质合金组成不变，直接重新利用；
②
将硬质合金中的碳化物先转化为氧化钨，再转变为粗钨酸钠进而生产仲钨酸铵(APT)。其中方式
①
未能改变碳化钨晶粒尺寸，限制了再生碳化钨的应用，方式
②
中碳化钨转换为钨酸钠的过程中，涉及碳的氧化过程，势必会造成温室气体的排放。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳的装置及方法，解决现有技术中利用硬质合金回收金属时易产生温室气体的技术问题，同时将碳转化为高附加值可燃气体。
[0005]为达到上述技术目的，
[0006]第一方面，本专利技术提供一种硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳的方法：
[0007]包括以下步骤：
[0008](1)在惰性气氛中，将阳极和阴极置于熔盐中，待熔盐完全熔化，接通电源，进行电解反应，电解反应结束后收集沉淀物；熔盐为钙盐、锶盐和铝盐中的一种或多种任意比例的混合物；阴极为硬质合金；
[0009](2)水洗沉淀物，得到气体产物和钨钴混合物，完成硬质合金中钨钴和碳的分离。
[0010]进一步地，电解反应的温度为850℃～950℃。
[0011]进一步地，电解反应的电压为3～4V。
[0012]进一步地，电解反应的时间为4～8h。
[0013]进一步地，电解反应时，阳极和阴极的上表面高于熔盐的液面或者和熔盐的液面齐平。
[0014]进一步地，先水洗沉淀物至无气体产物产生，再进行酸洗至沉淀物重量不变，得到纯净的钨钴混合物；钨钴混合物通过磁选进行分离。
[0015]第二方面，本专利技术提供一种硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳的装置：
[0016]包括能够加热的反应器，反应器内放置有用于装填熔盐的坩埚，电解时，熔盐处于熔融状态且其中设置有阳极和阴极，阳极和阴极外接电源；
[0017]该装置用于上述方法中进行硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳。
[0018]进一步地，坩埚包括从外向内套设的石墨坩埚和氧化铝坩埚，熔盐装填在氧化铝坩埚中。
[0019]进一步地，反应器上开设进气口和出气口，进气口和出气口连通外部和反应器内腔。
[0020]进一步地，阳极为石墨；阳极和阴极分别通过镍集流体连接电源。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0022]1、本专利技术中以硬质合金作为阴极，放置于熔盐中电解，利用阴极析出的碱金属与合金及碳反应形成钨单质以及熔盐金属碳化物，如电石CaC2、SrC2和/或Al4C3，其中形成的钨单质、失去骨架支撑的钴和熔盐金属碳化物一并以阴极泥的形式沉淀于熔盐底部。待电解结束后，通过水洗阴极泥，电石、SrC2和/或Al4C3会与水反应生成甲烷/乙炔等气体产物和氢氧化物，将氢氧化物完全水洗回收后，剩余固体中主要成分为钨钴金属单质的混合物，完成硬质合金中的金属和碳的分离，且不产生温室气体；本专利技术流程短、效率高、且低碳环保；
[0023]2、本专利技术步骤简单、可操作性强；
[0024]3、本专利技术为含钨废料的绿色高效资源化提供新的思路和途径。
附图说明
[0025]图1是本专利技术中熔盐电解示意图；其中1为电源，2为进气口，3为出气口，4为反应器，5为石墨坩埚，6为氧化铝坩埚，7为石墨阳极，8为硬质合金阴极，9为镍集流体，10为熔融钙盐。
[0026]图2是800℃
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3.5V
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8h条件下的电解产物XRD图。
[0027]图3是900℃
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3.5V
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8h条件下的电解产物XRD图。
[0028]图4是900℃
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2V
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8h条件下的电解产物XRD图。
[0029]图5是900℃
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3V
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2h条件下的电解产物XRD图。
[0030]图6是900℃
‑
3V
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6h条件下的电解产物XRD图。
[0031]图7是900℃
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3V
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8h条件下的电解产物XRD图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0033]本专利技术通过熔盐电解的方式将硬质合金中的碳以非温室气体的形式直接利用，并转化为高附加值的C2H2。同时高效的分离硬质合金中的W和Co，为含钨废料的绿色高效资源化提供新的思路和途径，解决目前废硬质合金转换为钨酸钠的常见技术路线中钨碳氧化，
造成温室气体排放的问题。
[0034]参见图1，本专利技术装置包括反应器4，反应器4能够置于电炉中进行加热，电炉内设置有加热装置，如环绕电炉内壁设置的加热电阻丝之类的结构；反应器4上开设进气口2、出气口3以及两个通孔，反应器4的内腔中放置有石墨坩埚5，石墨坩埚5内放置有氧化铝坩埚6，为防止氧化铝坩埚6高温破裂，因此将其置于石墨坩埚5内进行保护。氧化铝坩埚6中装有熔融钙盐10，熔融钙盐10内设置有石墨阳极7和硬质合金阴极8，石墨阳极7和硬质合金阴极8分别连接镍集流体9，镍集流体9穿过反应器4上开设的通孔外接电源1；电解时，熔融钙盐10的上表面与石墨阳极7和硬质合金阴极8的上表面齐平，或者熔融钙盐10的液面低于石墨阳极7和硬质合金阴极8的上表面，避免集流体参与电极反应或被腐蚀。
[0035]作为一优选的实施例，反应器4的底部可以开设阴极泥出口以及控制阀门，形成类似分液漏斗的结构，利于反应后分离出阴极泥。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在惰性气氛中，将阳极和阴极置于熔盐中，待熔盐完全熔化，接通电源，进行电解反应，电解反应结束后收集沉淀物；所述熔盐为钙盐、锶盐和铝盐中的一种或多种任意比例的混合物；所述阴极为硬质合金；(2)水洗沉淀物，得到气体产物和钨钴混合物，完成硬质合金中钨钴和碳的分离。2.根据权利要求1所述的硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳的方法，其特征在于，所述电解反应的温度为850℃～950℃。3.根据权利要求1所述的硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳的方法，其特征在于，所述电解反应的电压为3～4V。4.根据权利要求1所述的硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳的方法，其特征在于，所述电解反应的时间为4～8h。5.根据权利要求1所述的硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、碳的方法，其特征在于，电解反应时，阳极和阴极的上表面高于熔盐的液面或者和熔盐的液面齐平。6.根据权利要求1所述的硬质合金熔盐电解低碳分离钨钴、...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯浩，郭学益，许开华，于大伟，黄健，
申请(专利权)人：湖北绿钨资源循环有限公司，
类型：发明
国别省市：
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