El oro olvidado: polvo de pulido de tierras raras
El polvo de pulido a base de cerio y tierras raras es el más común en la actualidad. Ofrece un excelente rendimiento de pulido y puede mejorar el acabado superficial de productos o piezas. Se le conoce como el «rey de los polvos de pulido». La industria de procesamiento de vidrio y la industria electrónica son las principales aplicaciones posteriores del polvo de pulido de tierras raras. Los residuos de polvo de pulido de tierras raras que fallan después del pulido representan aproximadamente el 70% de la producción anual. Los componentes residuales provienen principalmente de residuos de polvo de pulido de tierras raras, líquidos residuales, fragmentos de vidrio de las piezas de pulido, película de pulido (polímero orgánico) del paño de pulido, aceite y otras impurezas, con una proporción de componentes de tierras raras del 50%. La eliminación del polvo de pulido de tierras raras defectuoso se ha convertido en un problema importante para las empresas de aplicaciones posteriores.
Actualmente, los métodos más utilizados para reciclar los residuos de polvo de pulido de tierras raras son la separación física y la separación química.
Método de separación física
(1) Método de flotación
En los últimos años, la tecnología de flotación se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de residuos sólidos. Debido a la diferencia en la hidrofilicidad de los componentes del polvo de pulido de tierras raras residual, se seleccionan diferentes agentes de flotación para mejorar la afinidad de los componentes en solución acuosa, dejando las partículas hidrófilas en el agua y logrando así el objetivo de separación. Sin embargo, el tamaño de las partículas del polvo de pulido afecta la tasa de recuperación por flotación, y la pureza de recuperación es insuficiente.
Durante la flotación, se seleccionan diferentes colectores, y el efecto de eliminación de impurezas varía considerablemente. Yang Zhiren et al. descubrieron que cuando el pH del ácido estirenofosfónico es de 5, la tasa de recuperación de óxido de cerio y óxido de lantano después de la flotación alcanza el 95%, mientras que la tasa de recuperación de fluoruro de calcio y fluoroapatita es de tan solo el 20% como máximo. Las partículas con un diámetro inferior a 5 micras deben separarse aún más para eliminar las impurezas debido a su bajo efecto de flotación.
(2) Método de separación magnética
El polvo de pulido de tierras raras residual presenta magnetismo. Basándose en esto, Mishima et al. Diseñaron un dispositivo con un campo magnético vertical para recuperar lodos de pulido de tierras raras. Con un caudal de 20 mm/s, un tiempo de circulación de 30 min, una concentración del 5 % y un pH de 3, la eficiencia de separación del dióxido de cerio y el floculante de hierro puede alcanzar el 80 %. Si se cambia la dirección del campo magnético a un gradiente horizontal y se añade una solución de MnCl₂, se pueden separar del dióxido de cerio el dióxido de silicio y el óxido de aluminio, con propiedades magnéticas opuestas.
(3) Otros métodos
Takahashi et al. congelaron a -10 °C los lodos de polvo residual, cuyas partículas no sedimentaban fácilmente, y luego los descongelaron a 25 °C. Las impurezas y los óxidos de tierras raras formaron una capa que facilitó la agregación y la recuperación de sustancias útiles en los residuos.
Método de separación química
El método químico adopta principalmente el proceso de recuperación tras la disolución ácida y la tostación alcalina, y utiliza un agente reductor como reactivo auxiliar para obtener materias primas de polvo de pulido de tierras raras mediante la eliminación de impurezas, la extracción y la precipitación. Este método ofrece una alta tasa de recuperación de tierras raras, pero el proceso es largo y costoso. El exceso de ácido o álcali fuerte produce una gran cantidad de aguas residuales. (1) Tratamiento alcalino
El óxido de aluminio y el dióxido de silicio son las principales impurezas de los residuos de polvo de pulido de tierras raras. Utilice una solución de NaOH de 4 mol/L para reaccionar con los residuos de polvo de pulido de tierras raras durante 1 hora a 60 °C para eliminar las impurezas de dióxido de silicio y óxido de aluminio de los residuos de polvo de pulido de tierras raras.
(2) Tratamiento ácido
Para recuperar elementos de tierras raras de los residuos de polvo de pulido, se suelen utilizar ácidos nítrico, sulfúrico y clorhídrico para la lixiviación. El dióxido de cerio, el principal componente de los residuos de polvo de pulido de tierras raras, es ligeramente soluble en ácido sulfúrico.
(3) Lixiviación ácida asistida por agente reductor
Si el CeO₂ se lixivia directamente con ácido, el efecto no es óptimo. Si se añade un agente reductor para reducir el Ce₄ a Ce₃, se puede mejorar la velocidad de lixiviación de tierras raras. El uso del agente reductor H₂O₂ para asistir la lixiviación con ácido clorhídrico de los residuos de polvo de pulido de tierras raras puede mejorar significativamente los resultados experimentales.