198870. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gyémántszemcséknek szinterkötésű szerszám hulladékokból a fémmátrix oldásával történő visszanyerésére
1 HU 198870 A 2 A találmány tárgya: Szinterkőtésű alapfémbe ágyazott gyémántkötésű szerszámhulladék fémmátrixénak környezetbarát oldáséra szolgáló eljárás, melynél az oldáskor mérgező gőzők-gázok nem szabadulnak fel s a keletkezett maradék kis mennyisége és környezetkárosító hatása elenyésző. A maradékból a szerszámhulladék nagyértékű gyémántszemcse tartalma egyszerűen kinyerhető. Szinterkőtésű alapfémbe ágyazott gyémántszerszémqkat az ipar széles területén használnak kemény anyagok megmunkálására. A szinterkőtésű alapfém többféle fémet tartalmaz szerszámtipustól függően különböző arányokban. Az ilyen ötvözet fő komponensei Co, Cu, Ni, Fe, Sn, WC. A használat során elkopott vagy selejt szerszámok még nagyértékű gyémántszemcséket tartalmaznak. Az ilyen szerszámokból a gyémántszemcsék kinyerésének hagyományos útja, hogy a gyéménttartalmú szegmenseket az acél alaptestről történő leforrasztás után királyviz és folysav-salétromsav elegyében feloldják és a nem oldódó gyémántszemcséket ülepitéssel vagy szűréssel elválasztják. (Industrial Diamond Review, 1975. okt. 363- -365. old.) Az eljárás alkalmazása során mérgező gázok-gőzök és olyan oldatok képződnek, amelyek az emberi- és természeti környezetre rendkívül ártalmasak. Bár tapasztalataink szerint tiszta kénsav és hidrogénperoxid elegye is oldja bizonyos mértékben a gyémántszemcséket tartalmazó fémmatrixot, az oldás sebessége olyan csekély, a számításba jövő hőmérsékletintervallumban, hogy az ilyen elegy gyakorlati célokra alkalmazhatatlan. A sósav-hidrogénperoxid elegyekben az oldási sebesség rendszerint nagyobb, viszont azokban a koncentrációtartományokban, ahol az oldás sebessége gyakorlati célokra megfelelő lenne, elemi klórgázfejlódés észlelhető, ami természetesen nem kívánatos, mivel agresszív és mérgező hatása miatt zárt rendszerben kell dolgozni és elnyeletéséról gondoskodni. Foszforsav-hidrogénperoxid elegyekben nem észlelhető számottevő oldódás. A problémát az jelenti, hogy az oldandó változó összetételű fémmátrix hulladék néhány centiméter nagyságú (pl. tipikusan 1 cm x 1 cm x 4 cm méretű hasáb) darabokban van és az ilyen méretű tömör fémtestek oldódási sebessége rendkívül csekély tiszta savakban ill. H2O2 - HzSOí vagy HC1 alkalmazásával. Ezek az elegyek igen jól alkalmazhatók analitikai célokra, finomeloszlású anyagok oldására, feltáráséra vagy ha az időtényezőnek nincs különösebb jelentősége, huzalok vagy kisebb tömör fémtestek oldására is. Méréseink szerint pl. H2O2 - HzSCto elegyekben egy 1x1x4 cm-es * 40 g tömegű szegmensből óránként kiinduláskor a tömegének ~ 0,05%-a oldható szobahőmérsékleten megfelelő H2O2 és H2SO4 koncentráció esetén. Ez azt jelenti, hogy változatlan oldási sebességgel számolva egy szegmens több mint 2000 óra alatL oldódna fel (~ 80 nap) teljesen. Felismertük, hogy a gyéménttartalmú fémhulladékok fémmátrixa feloldható olyan oldószerelegyben, amelynél semmilyen mérgező gáz az oldás sorén nem képződik és az oldat végtermékek mennyisége és környezetkárosító hatása jelentősen kisebb a hagyományos eljárásnál. Az eljárás alapja az a felismerés, hogy kénsav-sósav-foszforsav megfelelő arányú és töménységű elegyében hidrogénperoxid hozzáadásával a korábban említett összetételű ötvözetek széles skálája gyakorlatilag elfogadható sebességgel feloldható. Rendkívül lényeges az eljárás gyakorlati alkalmazásánál kénsav-sósav-foszforsav ekgyben a komponensek arányának és koncentrációjának megválasztása. Tehát találmányunk szerinti felismerés lényegét az képezi, hogy míg a HzOz-HiSO-i-HCl-HjPOí megfelelő összetételű elegyének egyes komponensei vagy a hidrogénperoxid és az allotó savak megfelelő százalékú binér elegyei önmagukban nem kielégítő oldási sebességet eredményeznek az adott tömör fémmátrixok esetén, addig megfelelő arányú elegyük, amelyből a legagresszívabb komponens a HC1 mennyisége igen csekély, szinte .csak katalizátornak tekinthető, nagyságrendileg megnővekedett oldási sebességet eredményeznek összehasonlítható körülmények közöl t. Éppen ezen tények tükrében volt váratlan az a felismerésünk, hogy kénsav-sósav-foszforsav megfelelő arányú és koncentrációjú elegyében hidrogénperoxid hozzáadásává’ a gyémántszemcséket hordozó fémmátrix már szobahőmérséklet közelében is igen jól oldható és ugyanakkor a folyamat során klórgáz érzékszerviig észlelhető mennyiségben nem képződik. Találmányunk tehát eljárás gyémántszemcséknek szinterkőtésű szerszémhulladékokból a fémmátrix oldásával történő visszanyerésére, előnyösen Co, Cu, Ni, Fe, Sn, WC komponenseket tartalmazó szinterkőtésű szerszénihulladékok fém mátrixénak savakat és oxidélószert tartalmazó .oldóelegyben történő feloldásával és a nemoldódó gyémántszemcsék kiszűrésével. A találmány lényege abban van, hogy savakat és oxidálószert tartalmazó oldóele gy: 10-50 tömeg(m)%-os kénsavat, 2-15 m% foszforsavat, 0,1-5 m% sósavat és 0,1-3 m% hidrogénperoxidot tartalmaz, és a hidrogénperoxid tartalmat folyamatos vagy időközönkénti utánadagolással a 0,1-3 m% határok között tartjuk, mimellett az oldó elegy hőmérsékletét 15-60 °C előnyösen 20-35 °C között tartjuk. A találmány szerinti eljárásnál úgy járunk el, hogy a gyéménttartalmú hulladékot az oldó elegy savkomponenseit tartalmazó 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
