[发明专利]碳化钨的循环利用

说明书

技术领域

本发明涉及由烧结碳化物(cemented carbide)粉末、纯WC或钨矿石起始制备含铁和钨的材料的方法。

背景技术

烧结的碳化钨材料是一类非常硬的工具材料，常称为硬金属，其通过在通常为钴或富含钴的合金的粘合剂基体中液相烧结一碳化钨(WC)晶粒来获得，但还可采用其它烧结或粘合材料，如铁、镍、铬、钼等。一般来说，基体材料的含量总计为烧结碳化物材料总重量的约3-8wt%，但也可低至约1wt%或高至约20wt%。从这样的烧结的碳化钨工具材料的废料回收钨在世界的钨供应中是重要的因素，但在这方面也应意识到回收钴的价值。

目前，钨主要通过氧化后进行化学处理来从烧结的碳化钨粉末废料回收。从该来源中，还可产生其它可商用的钨原材料，如钨铁(ferrotungsten)。钨铁主要是在钢制造中与钨合金化时使用。如果这样的碳化钨废料可以成本有效的方式再循环为可在市场上商用的中间体，那将是令人期望的。

与钨铁合金化时可能出现的问题在于，其会在熔体底部集中，在那里其会与炉衬反应，这会影响钨的浓度以及其在熔体中的均一性。

WO2008091210公开了含铁和钨的粉末，其包含30-60wt%的W和余量的铁。该粉末通过将铁粉末与WO₃粉末混合而制备。

发明目的

本发明的目的是从烧结的碳化钨废料、和/或纯WC粉末和/或钨矿石以成本有效的方式回收有价物。

本发明的另一目的是提供当在钢制造中与钨合金化时可以使用的合金化材料(alloying material)，和制备该合金化材料的方法。

发明内容

上述目的的至少之一通过由粉碎的粉末饼制备含铁和/或钨的粉末或粉末聚集体如粉末饼或碎片(pieces)的方法实现，所述方法包括以下步骤：

a)将包括含碳化钨的粉末的至少一种第一粉末级分，和包括氧化铁粉末和/或含氧化钨的粉末、和任选的铁粉末的至少一种第二粉末级分混合，所述第一级分的重量为混合物的50-90重量%，且所述第二级分的重量为混合物的10-50重量%，和

b)加热得自步骤a)的混合物至400-1300℃、优选1000-1200℃的温度。

当在钢制造中与钨合金化时，所述含铁和/或钨的粉末或粉末聚集体可以用作常规制造的钨铁合金的替代物。尤其是当含碳化钨的粉末由碳化钨废料，例如烧结碳化物废料提供时，其中的钨有价物可以以成本有效的方式回收。

优选地，第一粉末级分基本上由含碳化钨的粉末组成。

优选地，第二粉末级分基本上由氧化铁粉末和/或含氧化钨的粉末和任选的铁粉末组成。因此，氧化铁粉末可以部分地、亦或全部地由含氧化钨的粉末替代。但是，第二级分还可基本上由氧化铁粉末组成，即在没有氧化钨粉末的实施方式中。优选地，当采用含氧化钨的粉末时，其为含铁和氧化钨的粉末，更优选矿物钨铁矿形式的钨酸铁。优选地，当采用氧化铁粉末时，其基本上为磁铁矿和/或赤铁矿。在不存在氧化铁粉末和/或含氧化钨的粉末的情况下，不在第二级分中使用铁粉末。

上述方法有利地提供了含铁和/或钨的粉末或粉末聚集体，其包含50-99重量%的钨、0-50重量%的铁、0-10重量%的钴、少于10重量%的氧、少于1重量%的碳、和偶存的杂质。

根据一种实施方式，提出了含铁和钨的粉末或粉末聚集体，其包含60<W≤95重量%的钨、少于10重量%的氧、少于1重量%的碳、余量铁和偶存的杂质。这样的粉末或粉末聚集体当在钢制造中与钨合金化时是合适的，这尤其是因为其高钨含量。

根据另一实施方式，提出了含铁和钨的粉末或粉末聚集体，其包含50-95重量%的钨、1-10重量%的钴、少于10重量%的氧、少于1重量%的碳、余量铁和偶存的杂质。这样的粉末或粉末聚集体可以例如在钢制造中与钨和钴合金化时使用。

在本发明的另一方面中，含铁和钨的粉末提供于外壳或容器中。所述外壳或容器可例如为中空管或丝网(wire)、或罐。填充的外壳或容器可以用于钢制造中，其中填充的外壳或容器或其一部分可以供应到熔融的钢中以使钢熔体与钨以受控的方式合金化。

附图说明

图1显示了市售钨铁品级与本发明的粉末聚集体相比的溶解速率。

发明详述

本发明涉及由粉碎的粉末饼制备含铁和/或钨的粉末或粉末聚集体如粉末饼或碎片的新方法，该粉末或粉末聚集体可以用于代替常规市售的钨铁品级。该新方法包括以下步骤：