Recuperación de compuestos de tungsteno y cobalto a partir de residuos de carburo de tungsteno - cobalto

Abstract

En el presente trabajo de tesis se estudió la recuperación de tungsteno y cobalto en forma metálica o de compuesto, a partir de residuos de herramientas fabricadas con carburo de tungsteno cobalto, enmarcado en el cierre del ciclo de vida de los materiales. El material base son residuos de carburo de tungsteno – cobalto (WC – Co) sin recubrimiento, que son empleados en la industria metalmecánica. La caracterización por difracción de rayos X y microscopia electrónica de barrido con EDS, permitió determinar que el residuo está compuesto por WC en un 93% y Co en un 7%. El sistema WC – Co se analizó termodinámicamente usando HSC Chemistry empleando el módulo de ecuaciones de reacción para determinar su estabilidad al someterse a cambios de temperatura en presencia de oxígeno y se llevó a cabo un análisis cinético experimental por medio de una oxidación a temperatura programada. Luego de determinar las condiciones para el proceso de oxidación se obtuvo una mezcla de óxidos de W y Co, 90,7% de WO3 y 9,3% de CoWO4. Adicionalmente a la muestra de óxidos se le aplicó un análisis cinético experimental por medio de una reducción a temperatura programada. Por medio de pruebas de reducción a temperatura programada, análisis termodinámicos y análisis cinéticos no isotérmicos, se determinó la energía de activación aparente y el factor de frecuencia, para los óxidos resultantes del proceso de oxidación, que luego de ser sometidos a un proceso de reducción con H2 se obtuvieron los materiales W y Co metálicos.

Abstract: In this thesis the recovery of tungsten and cobalt was studied in metal or composite form, from residues of tools made of tungsten carbide cobalt, framed in closing the life cycle of materials. The base material is waste tungsten carbide - cobalt (WC - Co) uncoated, which are employed in the metalworking industry. The characterization by X-ray diffraction and scanning electron microscopy with EDS, revealed that the residue comprises 93% WC and Co by 7%. The WC – Co system is thermodynamically analyzed using the HSC Chemistry module reaction equations, in order to evaluate the stability when it is subjected to temperature changes in oxygen and conducted an experimental kinetic analysis by a temperature programmed oxidation. After determining the conditions for the oxidation process a mixture of W and Co oxides, 90.7% of WO3 and CoWO4 9.3% was obtained. In addition to the oxide sample was applied a experimental kinetic analysis by a temperature programmed reduction. Through temperature programmed reduction testing, thermodynamic analysis and nonisothermal kinetic analysis, the apparent activation energy and the frequency factor was determined for the oxides resulting from the oxidation process, which after being subjected to a reduction process with H2 the materials W and Co were obtained in metalic form.