目前,廢舊硬質(zhì)合金再生利用的技術(shù)手段較多,包括鋅熔法、酸溶法、選擇性電溶法、硝石氧化法、硫酸鈉熔煉法、空氣(氧氣)氧化法等。其中,空氣氧化法在工業(yè)中的應(yīng)用前景較好,不僅能將碳化鎢徹底分解,采用濕法冶金流程得到高純的仲鎢酸銨,還能避免有害氣體的釋放。不過,它的產(chǎn)物——鎢和鈷將形成難溶于水的化合物——鎢酸鈷(CoWO4),因此后續(xù)還需采取一定的處理方法,實(shí)現(xiàn)鎢與鈷的分離提取。
據(jù)悉,鎢酸鈷主要采用濕法進(jìn)行分解。針對(duì)濕法分解CoWO4的問題,下文將對(duì)對(duì)Co-W-H2O體系和Co-W-C-H2O 體系進(jìn)行熱力學(xué)分析。
1)Co-W-H2O體系的熱力學(xué)分析
CoWO4在不同pH值溶液中游離鈷和鎢的存在形態(tài)有:Co2+、CoH-、Co(OH)2(aq)、Co(OH)3-、Co(OH)42-、 WO42-、HWO4-和H2WO4(aq),在一定條件下溶液中會(huì)生成各種沉淀,體系固相組分將發(fā)生改變,這時(shí)需根據(jù)固相組分的不同,分別考慮體系的平衡反應(yīng)。
當(dāng)體系中固體只有鎢酸鈷而無其它沉淀生成時(shí),進(jìn)入溶液的鈷和鎢均由鎢酸鈷提供,溶液中總鈷濃度和總鎢濃度相等。當(dāng)溶液pH 值較低時(shí),體系會(huì)有鎢酸生成。當(dāng)溶液pH 值升高時(shí),體系會(huì)有氫氧化鈷生成。
Co-W-H2O體系各溶解組分的lgc-pH 圖
從上述圖片可知,鎢酸鈷僅在中性溶液中穩(wěn)定存在。當(dāng)pH值小于4.1時(shí),CoWO4便可分解為鎢酸,隨著酸度進(jìn)一步升高,溶液中鈷的濃度逐漸上升,當(dāng)pH值為2.0 時(shí),總鈷濃度可達(dá)1 mol/L,此時(shí)僅有微量可溶性鎢存在;當(dāng)pH 值大于9.1時(shí),CoWO4可分解為氫氧化鈷沉淀,溶液中鎢酸根的濃度隨著pH值升高迅速上升,當(dāng)pH值為11.2時(shí),溶液中總鎢濃度可達(dá)1 mol/L。由此可見,采用酸分解或堿分解的方式,均可有效分解鎢酸鈷,并實(shí)現(xiàn)鎢和鈷的分離。
2)Co-W-H2O體系的熱力學(xué)分析
當(dāng)Co-W-C-H2O體系中固相只有鎢酸鈷而無其它沉淀生成時(shí),進(jìn)入溶液的鈷和鎢均由鎢酸鈷提供。當(dāng)溶液pH值較低時(shí),體系會(huì)有鎢酸生成。碳酸鹽溶液中,體系在一定條件下可生成碳酸鈷沉淀。當(dāng)溶液pH值進(jìn)一步升高,碳酸鈷將被分解為氫氧化鈷,體系進(jìn)入氫氧化鈷的穩(wěn)定區(qū)。
Co-W-C-H2O 體系各溶解組分的lgc-pH圖
從上述圖片可知,總碳濃度為1×10-5 mol/L、pH值大于7.0時(shí),鎢酸鈷便可分解為碳酸鈷,此后,鎢酸根濃度隨著pH值升高而升高;而當(dāng)pH 值超過10.7時(shí),碳酸鈷不能穩(wěn)定存在,其將與堿反應(yīng)生成氫氧化鈷沉淀,這時(shí)體系實(shí)際上進(jìn)入堿分解階段,碳酸根不起分解作用。另外,研究表明鎢酸鈷易被碳酸鹽分解,且可以采用較低碳酸鹽的過量系。