碳化鎢組合物的純化的制作方法
【專利摘要】在一個方面，本文描述了純化WC組合物的方法。一種純化WC組合物的方法包括：使所述WC組合物與包含陽離子金屬氧化劑的電解質溶液接觸，以及用所述陽離子金屬氧化劑將所述WC組合物的一種或多種金屬雜質氧化，以將所述一種或多種金屬雜質溶解于所述電解質溶液中。
【專利說明】
碳化鎢組合物的純化
[0001 ] 相關專利申請資料
[0002] 本專利申請根據35 U.S.C.§119(e)要求提交于2013年11月21日的美國臨時專利 申請No. 61/907，267的優先權，該臨時專利申請全文以引用方式并入本文。
技術領域
[0003] 本發明涉及純化碳化鎢組合物的方法，并且具體地講，涉及在鎢回收操作中純化 燒結碳化鎢的方法。
【背景技術】
[0004] 鎢是工業上重要的金屬，可應用于多個領域，尤其側重于模具工業。鎢及其碳化物 形式的高硬度、耐熱性和耐磨性使其成為用于切削工具、采礦和土木工程工具及成形工具 諸如模具和沖壓機的理想候選物。例如，燒結碳化鎢工具占全世界鎢消耗量的大部分。根據 2007年美國地質調查，鎢資源的礦物儲量總計大約接近3百萬噸。按照目前的生產水平，這 些資源在未來四十年內將面臨枯竭。此外，少數國家掌握著全世界鎢儲量的大部分。例如， 中國掌握著大約62%的鎢儲量，并占有85%的礦石開采量。
[0005] 考慮到鎢的供應有限并且鎢的全球分布不均，已投入大量資源開發回收廢料碳化 鎢組合物的工藝。例如，已開發了濕法冶金鎢回收工藝，其中用熔融硝酸鈉(NaN0 3)焙燒碳 化鎢廢料以生成水溶性Na2W04<3Na2W〇4發生轉化，形成若干不同化學物質，最終得到（NH4) #〇4的水溶液。仲鎢酸銨可方便地通過焙燒轉化成氧化鎢(W0 3)，隨后滲碳處理成碳化鎢 (WC)。然而，該回收工藝顯示出若干缺點，包括繁多處理步驟、高化學品消耗和高能量消耗。 因此，在實現大規模生產之前，收益性是有限的。
[0006] 一種回收wc廢料的替代工藝采用熔融鋅金屬。在該工藝中，將燒結碳化物廢料與 鋅錠在托盤中混合，并將該混合物在熔爐中加熱以使鋅液化。液化的鋅滲透WC廢料，從而與 金屬粘結相反應。隨后使鋅揮發，留下多孔WC，該多孔WC被碾成粉末形式。該鋅處理工藝也 存在重大缺點。例如，鋅的液化需要高能量消耗。然而，更糟糕的是所得多孔WC的不潔狀態。 鋅處理無法去除WC組合物中的雜質，諸如金屬碳化物晶粒生長抑制劑和金屬粘結劑。此類 雜質限制了所回收的WC組合物在制造新模具中的使用。
【發明內容】
[0007] 在一個方面，本文描述了純化WC組合物的方法。純化WC組合物的一種方法包括:使 WC組合物與包含陽離子金屬氧化劑的電解質溶液接觸，以及用陽離子金屬氧化劑將WC組合 物的一種或多種金屬雜質氧化以將一種或多種金屬雜質溶解于電解質溶液中。例如，溶解 于電解質溶液中的氧化金屬雜質可為一種WC的晶粒生長抑制劑。此外，一種氧化金屬雜質 可能為燒結WC組合物的金屬粘結劑。將WC組合物與包含溶解雜質的電解質溶液分離以提供 純化的WC組合物。此外，包含溶解金屬雜質的電解質溶液可進行處理以捕獲金屬雜質。
[0008] 另外，還原的陽離子金屬氧化劑可被陽極氧化，以便該氧化劑可繼續用于對WC組 合物中剩余的金屬雜質進行氧化。對還原的氧化劑進行氧化可允許在WC純化工藝中回收氧 化劑。例如，在一些實施例中，將陽極定位在與WC組合物隔開的容器中，并且將包含還原的 陽離子金屬氧化劑的電解質溶液轉移到該容器，以使還原的氧化劑發生氧化。隨后使金屬 陽離子氧化劑返回到WC組合物，以繼續氧化其余金屬雜質。
[0009] 這些和其他實施例在下文的【具體實施方式】中更詳細地描述。
【附圖說明】
[0010] 圖1示出了根據本文所述一個實施例在WC組合物的純化中采用鈰（IV)作為陽離子 金屬氧化劑的方法和系統。
[0011] 圖2示出了根據本文所述一個實施例在WC組合物的純化中采用鈷（III)作為陽離 子金屬氧化劑的方法和系統。
[0012] 圖3為根據本文所述一個實施例在WC組合物的純化中采用鈰（IV)作為陽離子金屬 氧化劑的方法和系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 參考以下【具體實施方式】和實例以及前述和下述內容可更容易地理解本文所述的 實施例。然而，本文所述的元素、設備和方法并不限于【具體實施方式】和實例中所述的具體實 施例。應當認識到，這些實施例僅示例性地說明本發明的原理。在不脫離本發明精神和范圍 的情況下，多種修改和變更對于本領域技術人員而言將是顯而易見的。
[0014] 本文描述了純化WC組合物的方法，該方法在一些實施例中確保了WC回收操作的效 率。例如，本文所述的純化方法可將金屬雜質(諸如晶粒生長抑制劑和/或金屬粘結劑)從WC 組合物中去除，而不會顯著脫除鎢。因此，得到適用于構造新模具的高純WC材料。
[0015] 本文所述的純化WC組合物的方法包括:使WC組合物與包含陽離子金屬氧化劑的電 解質溶液接觸，以及用陽離子金屬氧化劑將WC組合物的一種或多種金屬雜質氧化以將金屬 雜質溶解于電解質溶液中。陽離子金屬所氧化的金屬雜質可選自周期表1VB-VIIIB族的金 屬元素。例如，WC組合物的一種或多種金屬雜質可選自鈦、釩、鋯、鉿、鈮、鉭、鉻、鈷、鎳和鐵。 此類金屬雜質可作為金屬碳化物存在于WC組合物中。當作為碳化物存在時，金屬雜質可為 WC的晶粒生長抑制劑。或者，金屬雜質可以金屬形式作為粘結劑存在于諸如燒結WC中。在一 些實施例中，鈷、鐵和/或鎳是作為金屬粘結劑存在于WC組合物中的雜質。
[0016] 可從各種來源獲得具有一種或多種金屬雜質且適用于本文所述方法的WC組合物。 在一些實施例中，WC組合物是來自各種模具應用諸如切削刀片、端銑刀、成形工具和/或采 礦工具的廢料WC。來自模具應用的廢料WC將通常為燒結WC。然而，摻入了晶粒生長抑制劑的 無粘結劑和/或多晶的WC可應用于本文所述的方法。此外，可在根據本文所述的方法進行純 化之前對WC組合物進行各種處理。在一些實施例中，例如，在純化之前對廢料WC進行上文所 述的鋅工藝。
[0017] 提供了一種包含陽離子金屬氧化劑的電解質溶液，用于接觸WC組合物并且使一種 或多種金屬雜質氧化以將金屬雜質溶解于電解質溶液中。能夠氧化WC組合物的金屬雜質的 任何陽離子金屬均可被使用。在一些實施例中，陽離子金屬氧化劑包含過渡金屬陽離子。合 適的過渡金屬陽離子可包含（II)或（III)氧化態的第一行過渡金屬，諸如鈷（in) [c0+3]。或 者，陽離子金屬氧化劑可包含（III)或（IV)氧化態的鑭系元素，諸如鈰（IV)[Ce+4]。另外，陽 離子金屬氧化劑不限于單一金屬物質。在一些實施例中，一種陽離子金屬氧化劑包含多種 陽離子金屬，用于氧化WC組合物的金屬雜質。例如，可根據使WC組合物的各種金屬雜質氧化 的能力來選擇陽離子金屬。
[0018] 可將陽離子金屬氧化劑作為離子固體提供給一種溶劑，以便由該溶劑溶解。在一 些實施例中，陽離子金屬氧化劑的溶解提供了用于接觸WC組合物的電解質溶液。適用于制 備電解質溶液的溶劑應在不還原陽離子金屬氧化劑的情況下充分地溶解陽離子金屬氧化 劑。或者，將陽離子金屬氧化劑加入現有電解質溶液中并由該電解質溶液溶解。例如，可將 陽離子金屬氧化劑加入酸溶液(如硫酸溶液、鏈烷磺酸溶液或硝酸溶液）中進行溶解。充分 溶解陽離子金屬氧化劑的電解質溶液不應還原陽離子金屬氧化劑。此外，可調節包含陽離 子金屬氧化劑的電解質溶液的溫度和/或pH，以增強一種或多種氧化態的陽離子金屬氧化 劑的溶解度。理想情況是電解質溶液將純化工藝中遇到的每種氧化態的陽離子金屬氧化劑 溶解。例如，電解質溶液可充分溶解IV和III氧化態的鈰。
[0019] WC組合物與電解質溶液接觸，并且一種或多種金屬雜質被陽離子金屬氧化劑氧化 并溶解于電解質溶液中。根據陽離子金屬氧化劑的化學特性，可在室溫或高溫下實現金屬 雜質的氧化。最為有利的結果是，可在基本上不從WC組合物中脫除鎢的情況下實現金屬雜 質的氧化和溶解。因此，本文所述的方法直接提供了純化的WC組合物。在一些實施例中，所 得的WC組合物具有選自表1的純度。
[0020] 表1-純化的WC組合物的％賈：
[0022] 提供純化的WC組合物這一方法與之前的鎢回收方法截然不同，后者是將鎢從廢料 中脫除并最終作為氧化物諸如W03收集。因此，此類方法在用于新模具之前需要額外步驟對 鎢進行滲碳處理。本文所述的方法避免了這些額外步驟，其中純化的WC材料以適合制備模 具主體的形式回收。
[0023] 可在不存在外部電極的情況下實現陽離子金屬氧化劑對一種或多種金屬雜質的 氧化。例如，在一些實施例中，含有WC組合物及陽離子金屬氧化劑的電解質溶液的容器中不 存在電極。用陽離子金屬氧化劑對金屬雜質的氧化有別于現有的鎢回收電解方法，后者是 采用陽極和/或陰極來氧化和/或還原雜質物質。在一些實施例中，含有WC組合物的容器中 可存在電極。然而，這種電極不參與WC組合物中的金屬雜質的氧化。例如，在一些實施例中， 電極是用于將電解質溶液中的過量陽離子金屬氧化劑還原的陰極。或者，電極可為用于在 電解質溶液中生成陽離子金屬氧化劑的陽極。例如，在一個實施例中，鈷(II)可存在于電解 質溶液中。陽極可用于將鈷（II)氧化為鈷（III)，而鈷（III)可用于氧化WC組合物的金屬雜 質。
[0024] 另外，還原的陽離子金屬氧化劑可被陽極氧化，以便該氧化劑可繼續用于對WC組 合物中剩余的金屬雜質進行氧化。對還原的氧化劑進行氧化可允許在WC純化工藝中回收氧 化劑。例如，在一些實施例中，將陽極定位在與WC組合物隔開的容器中，并且將包含還原的 陽離子金屬氧化劑的電解質溶液轉移到該容器，以使還原的氧化劑發生氧化。隨后使金屬 陽離子氧化劑返回到WC組合物，以繼續氧化其余金屬雜質。
[0025] 在充分氧化和浸析后，將WC組合物從電解質溶液分離并可進行一個或多個洗滌步 驟以去除電解質溶液的任何殘余物質。例如，在一些實施例中，用現配酸洗滌WC組合物以去 除任何陽離子金屬氧化劑和/或金屬雜質。酸洗后可接著進行水洗，從而得到純化的WC產 物。此外，可對包含溶解金屬雜質的電解質溶液進行處理以捕獲雜質。可通過多種分離技術 來捕獲溶解金屬雜質，所述分離技術包括電鍍、相萃取、離子交換或它們的組合。如本文所 述，溶解金屬雜質可為鈷。在此類實施例中，可從電解質溶液中電鍍和回收鈷。例如，含鈷的 電解質溶液可轉移到電鍍容器，該容器包括用于電鍍鈷的一個或多個電極。除了金屬雜質 之外，還可從電解質溶液中回收陽離子金屬氧化劑。在一些實施例中，陽離子金屬氧化劑通 過使金屬氧化劑從電解質溶液中沉淀來回收。可調節電解質溶液的溫度和/或pH以使陽離 子金屬氧化劑沉淀。在其他實施例中，可通過電化學法從電解質溶液中去除陽離子金屬氧 化劑。
[0026] 以下鈰介導的和鈷介導的純化系統示出了上述WC純化方法的非限制性實施例。
[0027] I.鈰介導的WC純化系統
[0028]圖1示出了根據本文所述一個實施例，在WC組合物的純化中采用鈰（IV)作為陽離 子金屬氧化劑的方法和系統。如圖1所示，純化系統包括由NAFION#膜隔開的分隔池。將 WC組合物(諸如來自鋅工藝的粉狀WC廢料)放入陰極隔室中，并且將含有作為陽離子金屬氧 化劑的鈰（IV)的電解質溶液加入陰極隔室中。在一些實施例中，電解質溶液含有硫酸或烷 基磺酸(如甲磺酸），以便充分溶解鈰(IV)。可將鈰(IV)以硫酸鈰形式加入電解質溶液中。 [0029] WC組合物與電解質溶液的接觸允許陽離子鈰氧化劑將WC組合物的一種或多種金 屬雜質氧化。在一些實施例中，陽離子鈰氧化劑會將WC組合物的晶粒生長抑制劑(GGI)(包 括釩、鉭、鈮和/或鉻)氧化。在室溫下進行金屬雜質的氧化以保持陽離子鈰氧化劑的溶解 度。硫酸鈰表現出溶解度隨著溫度升高而下降。與電解質溶液接觸的陰極可用于將過量鈰 氧化劑還原為鈰(III)。在圖1的實施例中，陰極未與WC組合物接觸。
[0030] 將電解質溶液的部分從陰極隔室的頂部取出并轉移到陽極隔室。可使用合適的栗 送設備實現電解質部分的取出和轉移。在陽極隔室中，混合電解質溶液或使之以湍流狀態 流過陽極，從而促進有效的動力學。陽極會將還原的鈰（III)氧化為鈰（IV)，從而再生鈰氧 化劑。可設定陽極隔室的電壓以使電解質溶液中的鈰氧化，但不會使鈷氧化。可將陽極隔室 的電解質返回到陰極隔室，以繼續氧化WC組合物中的金屬雜質。在使金屬雜質充分氧化和 浸析后，將WC組合物從陰極隔室取出并進行硫酸洗滌以去除鈰氧化劑和任何氧化金屬雜 質。可將用于洗滌的硫酸再循環到陰極和/或陽極隔室。隨后對WC組合物進行水洗和干燥， 從而得到純化的WC產物。在一些實施例中，WC產物具有選自本文表1的純度。
[0031] 收集含有鈰氧化劑和溶解金屬雜質的電解質，對其進行各種分離技術。例如，可將 電解質溶液轉移到容器，在該容器中對電解質溶液的pH進行調節以落入2-3的范圍內，促使 大部分鈰氧化劑沉淀。碳酸鈉可用于pH調節。鈰沉淀物發生沉降，收集該鈰沉淀物以用于另 一批次的WC純化。將電解質溶液轉移到電解池，在此處鈷析出，將鈷收集起來。可通過各種 分離技術萃取電解質溶液的其余金屬雜質。
[0032] II.鈷介導的WC純化系統
[0033] 圖2示出了根據本文所述一個實施例，在WC組合物的純化中采用鈷（III)作為陽離 子金屬氧化劑的方法和系統。與鈰介導的系統類似，鈷介導的系統采用由NAFION?':膜隔 開的分隔池。然而，在鈷介導的系統中，將WC組合物放入陽極隔室中。將含有陽離子鈷氧化 劑的電解質溶液加入陽極隔室中以接觸WC組合物。在一些實施例中，將鈷氧化劑以適用于 使WC組合物的金屬雜質氧化的（III)氧化態加入陽極隔室中。或者，可將鈷氧化劑以（II)氧 化態加入并且通過陽極氧化為（III)氧化態。
[0034] WC組合物與電解質溶液的接觸允許陽離子鈷氧化劑將WC組合物的一種或多種金 屬雜質氧化。在一些實施例中，陽離子鈷氧化劑會將WC組合物的GGI(包括釩、鉭、鈮和/或 鉻)氧化。可在室溫或高溫下進行金屬雜質的氧化。與電解質溶液接觸的陽極可用于將電解 質溶液中的鈷（II)氧化，從而提供鈷(III)氧化劑的穩定供應。在圖2的實施例中，陽極未與 WC組合物接觸。此外，可將陽極隔室中的電解質溶液的pH保持在2以上以有利于下游處理步 驟中的鈷電鍍。
[0035] 在使金屬雜質充分氧化和浸析后，將WC組合物從陽極隔室取出并進行酸洗以去除 任何污染物和氧化金屬雜質。可將用于洗滌的酸再循環到陽極和/或陰極隔室。隨后對WC組 合物進行洗滌和干燥，從而得到純化的WC產物。在一些實施例中，WC產物具有選自本文表1 的純度。將陽極隔室的電解質溶液轉移到陰極隔室。可使用合適的栗送設備實現電解質溶 液的取出和轉移。在陰極隔室中，殘余鈷（III)被還原為鈷（II)，并且鈷（II)以鈷金屬的形 式析出。可通過各種下游分離技術萃取電解質溶液的其余金屬雜質。
[0036] 查·
[0037] 鈰介導的WC純化系統
[0038] 圖3示出了根據以下實例，在WC組合物的純化中采用鈰（IV)作為陽離子金屬氧化 劑的方法和系統。將該溶解反應器放入大燒杯內以在用攪拌棒混合該溶解反應器時允許電 解質溶液在重力作用下溢出。通過栗將從該溶解反應器溢出的電解質溶液轉移到電解池。 在WC純化的整個運行中以定期取樣間隔監測該溶解反應器中的溫度、pH和0RP。用于鈷電鍍 的電解池含有葉輪、尺寸穩定的陽極和不銹鋼陰極。在每次WC純化運行前后稱量陰極和陽 極。電源保持2安培以上的恒定安培數，而允許電壓自由變化。通過栗送設備使含有鈰（IV) 氧化劑的電解質溶液返回到溶解室，并且系統中的所有管路都是氟橡膠(Viton)。
[0039] 在0(新鮮電解質）、60分鐘和120分鐘、4小時和8小時從該溶解反應器中收集10mL 電解質溶液到每次WC純化運行中。取樣之后，將10mL新鮮電解質加入該溶解反應器中。然后 讓純化系統運行并在24小時時取樣。每次取樣時記錄電解質溫度、0RP和pH。連續記錄電壓 和電流。當電極從電解質溶液中取出后，用去離子水沖洗，風干并稱重。
[0040] WC純化運行的一般方案如下。該一般方案的具體變更提供于每次WC純化運行的結 果匯總中。記錄陽極和陰極的質量，精確到±0. lmg。通過將147克的硫酸加入1.5升的高純 去離子水中，制備1.5升的硫酸電解質溶液。可根據硫酸的濃度來調節形成電解質溶液需加 入的水的實際體積。將約15g的鈷七水合物加入硫酸電解質中并混合，以預加載電解質達到 約2g/L的鈷，從而有利于電解池中的鈷電鍍。將1 Og的燒結WC粉末稱量到配衡的稱重舟皿 中，精確到± 0.0 lg。將約75g的硫酸鈰加入硫酸電解質中并攪拌直到完全溶解。將包含作為 陽離子氧化劑的鈰（IV)的硫酸電解質溶液加入溶解反應器中，并啟動攪拌棒。將攪拌棒的 速度設定為使得混合足以引起燒結WC粉末的整體運動，但不足以將燒結WC粉末隨著溢流電 解質而排出。讓電解質溢出到電解池中，并啟動栗送設備以使電解質溶液從電解池返回到 溶解室。電解池應包含足以覆蓋電極的量的電解質溶液。打開穩壓器以監測電壓和電流，并 將粉末燒結WC組合物加入溶解室中。記錄添加時間，以開始上述的取樣間隔。
[0041] 在完成24小時金屬雜質氧化/浸析后，讓WC組合物沉降到溶解反應器的底部，并小 心倒出電解質溶液，讓WC組合物留在溶解反應器中。在溶解反應器中再充入150mL的1M硫酸 并混合兩分鐘。讓WC組合物沉降在溶解反應器中并倒出硫酸。再重復該工序兩次。然后在溶 解反應器中充入150mL的去離子水，混合兩分鐘，并記錄pH。讓WC組合物沉降并倒出水。重復 該過程直到與WC組合物接觸的去離子水的pH為5.5以上。將水和WC組合物轉移到小瓶并去 除水。將含有WC組合物的小瓶置于220°F的再循環空氣烘箱中4小時。將小瓶從烘箱中取出 并置于干燥器中12小時。記錄所收集的WC組合物的質量。完成總共5次WC組合物純化運行。 下面提供了每次運行的具體條件和結果。
[0042] 還對每次運行進行滴定，以確定電解質溶液中的陽離子鈰氧化劑的濃度。按如下 進行滴定。將l〇〇mg的亞鐵胺六水合物與500mL的高純去離子水混合，并加入幾滴試亞鐵靈， 使溶液變為紅色。通過將1 OmL的電解質溶液樣品和余量高純去離子水加入1 OOmL容量瓶中， 將電解質溶液樣品稀釋10倍。將所稀釋的電解質樣品加入滴定管中，并記錄初始體積。在混 合下將電解質樣品逐滴加入硫酸亞鐵胺六水合物溶液中，直到溶液變為淡藍色。通過滴定 計算電解質溶液中的鈰(IV)濃度。顏色變化時，已加入大約0.255mmol的鈰(IV)。
[0043] TC純化運行1
[0044] 具體條件 [0045] 1M硫酸電解質 [0046] 運行時間：24小時
[0047] 平均電解池功率損耗:2.4W [0048]所加入的燒結WC廢料:9.99g
[0049] 系統體積:1.272L
[0050] 鈰（IV)濃度：〇.〇422mol/L [00511初始鈷濃度:2g/L
[0052] 陰極質量變化:+0.0008g
[0053] 陽極質量變化:_0.0013g
[0054] 溶解反應器中的最終鎢濃度：178.56mg/L
[0055] 莖里
[0056] 初始 WC 純度:86.7%
[0057] 最終 WC 純度：98.0%
[0058] Co粘結劑和晶粒生長抑制劑的減少率:85 %
[0059] 表1I -運行1的燒結WC組合物的組成分析
[0061 ] WC純化運行2
[0062] 具體條件
[0063] 1.5M硫酸電解質
[0064] 運行時間：7小時
[0065] 平均電解池功率損耗:5.2W
[0066]所加入的燒結WC廢料:9.99g
[0067] 系統體積：1.295L
[0068] 鈰（IV)濃度：0.0319mol/L
[0069] 初始鈷濃度：2g/L
[0070] 陰極質量變化:+0.0001g
[0071] 陽極質量變化:_0.0005g
[0072] 溶解反應器中的最終鎢濃度：104mg/L
[0073] 題
[0074] 初始 WC 純度：86.7%
[0075] 最終 WC 純度：98.2%
[0076] Co粘結劑和晶粒生長抑制劑的減少率:86.5 %
[0077] 表1II -運行2的燒結WC組合物的組成分析
[0079] TC純化運行3
[0080] 具體條件
[0081 ] 2.0M甲磺酸電解質
[0082] 運行時間：6小時
[0083] 平均電解池功率損耗:3.6W
[0084] 所加入的燒結WC廢料:10.00g
[0085] 系統體積：1.365L
[0086] 鈰（IV)濃度：〇.〇318mol/L
[0087] 初始鈷濃度:6g/L
[0088] 陰極質量變化：_0.0516g
[0089] 陽極質量變化:+0.0065g
[0090] 溶解反應器中的最終鎢濃度:385mg/L
[0091] 對于運行3,使用氯化鈰（III)以與甲磺酸電解質相容。另外，鈷源是氯化鈷，這與 純化運行1和2中所用的硫酸鈷截然不同。在運行3開始之前將鈰(III)在未分隔電解池中氧 化為鈰(IV)，并且栗送到溶解反應器中，如圖3的示意圖所示。
[0092] 莖里
[0093] 初始 WC 純度：86.7%
[0094] 最終 WC 純度：97.4%
[0095] Co粘結劑和晶粒生長抑制劑的減少率:80.5 %
[0096] 表1V-運行3的燒結WC組合物的組成分析
[0098] TC純化運行4
[0099] 具體條件
[0100] 0.22M硫酸電解質
[0101] 運行時間：5小時
[0102]所加入的燒結WC廢料：10.65g
[0103] 系統體積：1.378L
[0104] 鈰（IV)濃度：0.0118mol/L
[0105] 初始鈷濃度：1.6g/L
[0106] 陰極質量變化:+0.0365g
[0107] 陽極質量變化:+0.0509g
[0108] 在溶解反應器中3.5小時后的鎢濃度:35mg/L
[0109] 題
[0110] 初始 WC 純度:86.7%
[0111] 最終 WC 純度：94.5%
[0112] Co粘結劑和晶粒生長抑制劑的減少率:58.6 %
[0113] 表V-運行4的燒結WC組合物的組成分析
[0115] WC純化運行5
[0116] 具體條件
[0117] 0.33M硫酸電解質
[0118] 運行時間：5小時
[0119] 平均電解池功耗:4.7W
[0120] 所加入的燒結WC廢料：10.64g
[0121] 系統體積:1L
[0122] 鈰（IV)濃度：〇.〇422mol/L
[0123] 初始鈷濃度:6g/L
[0124] 陰極質量變化:+0.0080g
[0125] 陽極質量變化:+0.0277g
[0126] 溶解反應器中的最終鎢濃度：194mg/L
[0127] 莖里
[0128] 初始 WC 純度:86.7 %
[0129] 最終 WC 純度:95.7%
[0130] Co粘結劑和晶粒生長抑制劑的減少率:67.7 %
[0131] 表VI-運行5的燒結WC組合物的組成分析
[0133] 如上述五次WC純化運行所證實的那樣，本文所述的方法顯著提高了 WC組合物的純 度，使此類WC組合物能夠直接用于生產新模具。
[0134] 針對實現本發明多個目的，現已描述了本發明的多個實施例。應當認識到，這些實 施例僅示例性地說明本發明的原理。在不脫離本發明精神和范圍的情況下，其多種修改和 變更對于本領域技術人員而言將是顯而易見的。
【主權項】
1. 一種純化碳化鎢(wc)組合物的方法，所述方法包括： 使所述WC組合物與包含陽離子金屬氧化劑的電解質溶液接觸；以及 用所述陽離子金屬氧化劑將所述WC組合物的一種或多種金屬雜質氧化，以將所述一種 或多種金屬雜質溶解于所述電解質溶液中。2. 根據權利要求1所述的方法，其中氧化金屬雜質選自由周期表1VB-VIIIB族的金屬元 素所構成的組。3. 根據權利要求2所述的方法，其中所述氧化金屬選自由鈦、銀、錯、鉿、銀、鉭、絡、鈷、 鎳和鐵所構成的組。4. 根據權利要求2所述的方法，其中所述氧化金屬在所述WC組合物中為金屬碳化物。5. 根據權利要求1所述的方法，其中所述陽離子金屬氧化劑可溶于所述電解質溶液中。6. 根據權利要求1所述的方法，其中所述陽離子金屬氧化劑為過渡金屬或鑭系元素。7. 根據權利要求6所述的方法，其中所述氧化劑為鈰(IV)。8. 根據權利要求6所述的方法，其中所述氧化劑為鈷(III)。9. 根據權利要求1所述的方法，其中所述陽離子金屬氧化劑對所述一種或多種金屬雜 質的氧化在不存在電極的情況下發生。10. 根據權利要求1所述的方法，其中所述陽離子金屬氧化劑對所述一種或多種金屬雜 質的氧化在存在電極的情況下發生。11. 根據權利要求10所述的方法，其中所述電極為陰極。12. 根據權利要求10所述的方法，其中所述電極為陽極。13. 根據權利要求1所述的方法，所述方法還包括將所述WC組合物從包含所述一種或多 種溶解的金屬雜質的所述電解質溶液中分離，從而得到純化的WC產物。14. 根據權利要求13所述的方法，其中所述WC產物為至少95 %純。15. 根據權利要求13所述的方法，其中所述WC產物為至少98 %純。16. 根據權利要求1所述的方法，所述方法還包括將所述還原的金屬氧化劑氧化，以便 所述金屬氧化劑繼續用于對所述WC組合物中剩余的金屬雜質進行氧化。17. 根據權利要求16所述的方法，其中所述還原的金屬氧化劑被與所述電解質溶液接 觸的陽極氧化。18. 根據權利要求17所述的方法，其中將所述陽極定位在與所述WC組合物隔開的容器 中，并且將包含所述還原的金屬氧化劑的電解質溶液轉移到所述容器進行氧化。19. 根據權利要求18所述的方法，所述方法還包括使包含所述金屬氧化劑的所述電解 質溶液返回到所述WC組合物，以使所述WC組合物中剩余的所述金屬雜質繼續氧化。20. 根據權利要求13所述的方法，其中對所述電解質溶液進行處理以捕獲所述一種或 多種溶解的金屬雜質。21. 根據權利要求20所述的方法，其中鈷從所述電解質溶液中析出。22. 根據權利要求13所述的方法，其中從所述電解質溶液中回收所述陽離子金屬氧化 劑。23. 根據權利要求1所述的方法，其中所述WC組合物為燒結WC。24. 根據權利要求1所述的方法，其中所述WC組合物為鋅處理的WC廢料。
【文檔編號】C01B31/34GK105980303SQ201480060908
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年11月20日
【發明人】P.K.梅赫羅特拉, M.S.格林菲爾德
【申請人】肯納金屬公司