СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ТВЕРДОСПЛАВНОГО МАТЕРИАЛА, СОДЕРЖАЩЕГО КОБАЛЬТ И ВОЛЬФРАМ Российский патент 1997 года по МПК C01G51/10 C01G41/02 

Изобретение относится к гидрометаллургии кобальта в частности к способам получения сульфата кобальта и может быть использовано для его выделения из лома твердого сплава, представляющего беспористый кусковой материал.

Известны способы переработки пылевидных отходов твердых сплавов, содержащих карбид вольфрама, металлические кобальт, железо, медь и др. компоненты, заключающиеся в хлорировании газообразным хлором при 550 - 650^oC или окислении карбида вольфрама в щелочных растворах гипохлорита натрия или растворении металлических кобальта, железа и др. в минеральных кислотах с последующим обжигом кека и растворением вольфрама в щелочных растворах. (1)
Использование этих способов для переработки беспористых отходов твердосплавного материала в режимах, использованных и рекомендованных в отмеченной работе, не позволяет отделить кобальт от вольфрама из-за крайне низких скоростей взаимодействия беспористых материалов с используемыми реагентами.

Еще один способ переработки отходов твердосплавного материала, содержащего карбиды вольфрама, и металлы группы железа (в том числе кобальт), заключается в обжиге скрапа при 800 900^oC с последующим измельчением продукта обжига и выщелачиванием вольфрама водным раствором гидроокиси щелочного металла при температуре 140 195^oC и давлении 3,5 14 кг/см². Остаток после растворения вольфрама представляет кобальтсодержащий шлам. (2)
Недостатком данного способа является невозможность получения чистого соединения кобальта и сложность выделения вольфрама: только при использовании щелочи в условиях жесткого высокотемпературного автоклавного процесса (давление) (8,1 12,3 кг/см²) (температура 140 195^oC).

Известен также способ переработки твердосплавного материала, включающий его двухстадийную обработку соляной, азотной или серной кислотами. На второй стадии кислотной обработки подвергают окисленный продукт при расходе кислоты 10 100 мл на 1 г кобальта с переводом кобальта в раствор, а соединения вольфрама в осадок. (3)
Способ позволяет получить растворы кобальта в минеральной кислоте.

Недостатком данного способа является невозможность выделения кристаллической сульфатной соли кобальта, не содержащей свободной серной кислоты. При упаривании сернокислых растворов кобальта свободной серной кислоты составляет от 7 до 25% Кроме того выделение сульфатной соли кобальта требует упаривания больших объемов сернокислых растворов до концентрации 60 70% H₂SO₄, при которой происходит выделение соли кобальта. Кроме того, затруднение использование серной кислоты в обороте.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи выделения кобальта в виде его сернокислой соли и отделение ее от триоксида вольфрама в условиях легко реализуемых на практике.

Поставленная задача решается тем, что отходы после окислительного обжига подвергают кислотной обработке раствором серной кислоты 65 85% при расходе кислоты 1 5 мл на 1 г отходов [Т Ж (1 5) 1] в течение 2 7 часов и температуре 120 160^oC с переводом кобальта в нерастворимый сульфат. После отделения жидкой фазы (раствор серной кислоты, который используется многократно для перевода оксида кобальта в прокаленном продукте в сульфат кобальта) твердую фазу обрабатывают водой с целью перевода кобальта в раствор. Твердый остаток после растворения сульфата кобальта в воде представляет собой малогидратированный триоксид вольфрама.

Выбор интервалов заявляемого технического решения обусловлен следующим. Обработку обожженного продукта проводят раствором серной кислоты с концентрацией 65 85% Нижний предел концентрации серной кислоты определяется сравнительно низкой растворимостью сульфата кобальта при повышенной температуре (>100^oC), что позволяет достаточно полно перевести оксид кобальта в нерастворимый сульфат кобальта и отделить оборотную серную кислоту от осадка. При концентрации серной кислоты ниже 65% заметно возрастает растворимость сульфата кобальта. При концентрации серной кислоты выше 85% затрудняется перевод оксида кобальта в его сульфат. Температура процесса выбрана 120 160^oC. При меньшей температуре значительно увеличивается продолжительность процесса, а при большей увеличиваются энергетические затраты. Продолжительность процесса 2 6 часов обеспечивает полноту перевода оксида кобальта в его сульфат в выбранных условиях. Время процесса более 6 часов практически не сказывается на показатели образования сульфата кобальта. Расход кислоты 1 5 мл на 1 г отходов обеспечивает полноту перехода кобальта в сульфатное соединение. При меньшем расходе кислоты затрудняется перемешивание реакционной массы и снижается степень конверсии соединения кобальта. Расход кислоты более 5 мл приводит к резкому увеличению потоков и расхода энергии, но мало влияет на перевод оксида кобальта в его сульфат.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения приведены ниже.

Пример 1. 100 г отходов после окислительного обжига обрабатывают 3,00 мл серной кислоты 75% (Т Ж 1 3) при температуре 120^oC в течение 6 часов. Жидкую фазу отделяют, а из твердой фазы выщелачивают кобальт водой (300 мл) при Т Ж 1 3 в течение 3 часов. Операцию выщелачивания повторяют дважды. Извлечение кобальта в раствор составляет 97% Остаток от растворения кобальта представляет малогидратированный триоксид вольфрама. Извлечение вольфрама в осадок 99% Раствор кобальта упаривают и при охлаждении кристаллизуют сульфат кобальта. Содержание серной кислоты в соли менее 1%
Пример 2. 100 г отходов обрабатывают 100 мл 70%-ной серной кислоты от опыта 1 (оборотная кислота) при Т Ж 1 1, температуре 150^oC в течение 3 часов в автоклаве. Жидкую фазу отделяют, а из твердой фазы выщелачивают кобальт водой (400 мл) при Т Ж 1 4 в течение 3 часов. Операцию выщелачивания кобальта повторяют дважды. Извлечение кобальта в раствор 97%
Дополнительные примеры представлены в таблице.

Примеры 3 6. Процесс ведут аналогично примеру 1, но при различных вариациях температуры, времени кислотной обработки и расхода кислоты.

Как видно из приводимых примеров, переработка отходов твердосплавного материала по заявляемому способу позволяет достичь высоких показателей извлечения кобальта в сернокислый раствор (92 99%). Заявляемый способ позволяет резко повысить эффективность использования серной кислоты, за счет возможности ее использования в обороте. Кроме того, имеет место заметное снижение содержания серной кислоты в сульфате кобальта, выделяемом при кристаллизации с 7 25% до менее 1%

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к способам получения сульфата кобальта и может быть использовано для его выделения из лома твердого сплава. Сущность изобретения заключается в том, что отходы твердосплавного материала, содержащего карбид вольфрама и металлический кобальт, после окислительного обжига обрабатывают 65-85%-ной серной кислотой при 120-160^oC и расходе кислоты 1-5 мм на 1 г отходов в течение 2 - 6 ч с переводом кобальта в нерастворимый сульфат, который извлекаются при выщелачивании водой и отделяется от триоксида вольфрама. Для снижения расхода серной кислоты в процессе обработку окисленного твердосплавного материала проводят оборотными растворами серной кислоты. Способ позволяет получить чистые сульфатные растворы кобальта или сульфат кобальта с низким содержанием свободной серной кислоты и малогидратированный триоксид вольфрама. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ переработки отходов твердосплавного материала, содержащего кобальт и вольфрам, включающий окислительный обжиг исходного сырья и выщелачивание, отличающийся тем, что окисленный продукт после обжига обрабатывают 65 85%-ной серной кислотой при температуре 120 160^oС в течение 2 6 ч при расходе кислоты 1 5 мл на 1 г отходов с переводом кобальта в нерастворимый сульфат, твердую фазу отделяют от раствора серной кислоты, выщелачивают ее водой и отделяют раствор сульфата кобальта от твердого оксида вольфрама. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку окисленного продукта проводят оборотной серной кислотой, полученной после отделения ее от твердой фазы.