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钨是一种高熔点,高比重,高硬度的稀有金属,是不可替代的战略资源。其碳化物和粘结金属经粉末冶金方法可以制成高复合材料硬质合金,具有高硬度、高耐磨性,化学稳定性好(耐酸、碱、高温氧化)等特点。在很多领域都得到了广泛的应用。近几十年来随着国民经济的快速发展,钨及其合金的市场需求迅速增长,使得钨矿资源储量快速减少,同时不可避免地造成了大量的硬质合金废料的堆积,不仅污染环境,也造成钨、钴等金属资源的浪费。本文在参考国内外硬质合金回收方法的基础上,探索熔盐电解WC-6%Co废硬质合金回收钨钴金属的工艺及机理,提出了双电极法和分步电解法选择性回收钨钴元素的新工艺。 在NaCl-KCl熔盐体系中,采用线性扫描伏安法、循环伏安法、方波伏安法、计时电位法等电化学暂态方法研究了熔盐电解法选择性回收WC-6%Co过程中钨钴离子的阴极沉积行为。结果表明WC阳极和WC-6%Co阳极的溶解电位存在着差异,分别为0.6V和0V;且钨钴离子的电极反应都是一步转移两个电子的,由离子扩散速率控制的可逆的电极反应过程,其沉积电位分别为0.2V和-0.2V。计时电位结果表明,750℃时NaCl-KCl熔盐钨离子的平均扩散系数为5.62×10-5cm2s-1(3.73×10-5到9.68×10-5cm2s-1),钴离子的平均扩散系数为3.94×10-5cm2s-1(2.45×10-5到9.02×10-5cm2s-1)。 电解条件(电解电压、电流强度、电解时间、电解温度)下的实验结果表明,不同的电解工艺参数对阳极溶解及阴极产物的成分、形貌有很大的影响。当电解电压较低,电解电流较小或者电解时间短时,都可以得到纯钴金属粉末。随着电解电压升高,电解电流增大,以及电解时间的延长,阳极溶解质量增加,阴极产物中逐渐出现了W、Co3W、Co6W6C和WC等相,并且其形貌由规则圆形逐渐变为不规则的形状,粒径也随着增大。 采用双电极法用不同电压电解8小时后的数据结果表明:钨钴金属元素可以用双阴极的方法分离,当施加在1号阴极及工作电极间的电压大于0.2V时,在1号阴极上可以得到粒径在200nm以下,纯度在90%以上的纯钴金属粉末,在2号阴极上可以得到200nm以下,纯度在90%以上的WC粉末。 采用分步法用不同电压电解8小时后的数据结果表明:钨钴金属元素可以用分步电解的方法分离,当第一步电解施加的电压大于0.3V时,在第一步电解时可以得到粒径在200nm以下,纯度在90%以上的纯钴粉末,第二步电解时可以得到粒径在100nm以下,纯度在90%以上的纯钨粉末。