L’or négligé : la poudre de polissage aux terres rares

La poudre de polissage à base de cérium et de terres rares est actuellement la poudre de polissage la plus répandue. Elle offre d’excellentes performances de polissage et peut améliorer la finition de surface des produits ou des pièces. Elle est surnommée « la reine des poudres de polissage ». L’industrie de la transformation du verre et l’industrie électronique sont les principaux domaines d’application en aval de la poudre de polissage aux terres rares. Les déchets de poudre de polissage aux terres rares défectueux après polissage représentent environ 70 % de la production annuelle. Ces déchets proviennent principalement des résidus de poudre de polissage aux terres rares, des liquides résiduaires, des fragments de verre provenant du polissage des pièces, de la pellicule abrasive (polymère organique) des tissus de polissage, de l’huile et d’autres impuretés. La proportion de terres rares est de 50 %. L’élimination de la poudre de polissage aux terres rares défectueux est devenue un problème majeur pour les entreprises d’application en aval.

Actuellement, les méthodes couramment utilisées pour recycler les déchets de poudre de polissage aux terres rares sont la séparation physique et la séparation chimique.

Méthode de séparation physique

(1) Méthode de flottation

Ces dernières années, la technologie de flottation a été largement utilisée dans le traitement des déchets solides. En raison de la différence d’hydrophilie des composants de la poudre de polissage de terres rares usagées, différents agents de flottation sont sélectionnés pour améliorer l’affinité des composants en solution aqueuse, laissant les particules hydrophiles dans l’eau et permettant ainsi la séparation. Cependant, la taille des particules de poudre de polissage affecte le taux de récupération par flottation, et la pureté de récupération est insuffisante.

Lors de la flottation, différents collecteurs sont sélectionnés, et l’efficacité d’élimination des impuretés varie considérablement. Yang Zhiren et al. ont constaté qu’à un pH de l’acide styrènephosphonique de 5, le taux de récupération de l’oxyde de cérium et de l’oxyde de lanthane après flottation atteint 95 %, tandis que celui du fluorure de calcium et de la fluoroapatite n’est que de 20 % au maximum. Les particules d’un diamètre inférieur à 5 microns doivent être séparées davantage pour éliminer les impuretés en raison d’un faible effet de flottation.

(2) Méthode de séparation magnétique

La poudre de polissage de terres rares usagées possède un magnétisme. Mishima et al. ont conçu un dispositif à champ magnétique vertical pour récupérer les boues de polissage de terres rares. Avec un débit de 20 mm/s, un temps de circulation de 30 min, une concentration de 5 % et un pH de 3, le rendement de séparation du dioxyde de cérium et du floculant de fer peut atteindre 80 %. En modifiant la direction du champ magnétique pour un gradient horizontal et en ajoutant une solution de MnCl₂, le dioxyde de silicium et l’oxyde d’aluminium, aux propriétés magnétiques opposées, peuvent être séparés du dioxyde de cérium.

(3) Autres méthodes

Takahashi et al. ont congelé à -10 °C les boues de poudre usagée dont les particules ne se déposaient pas facilement, puis les ont décongelée à 25 °C. Les impuretés et les oxydes de terres rares ont formé une couche, facilitant l’agrégation et la récupération des substances utiles dans les déchets.

Méthode de séparation chimique

La méthode chimique utilise principalement le procédé de récupération après dissolution acide et grillage alcalin, et utilise un agent réducteur comme réactif auxiliaire pour obtenir des matières premières de poudre de polissage de terres rares par élimination des impuretés, extraction et précipitation. Cette méthode offre un taux de récupération élevé des terres rares, mais le processus est long et coûteux. Un excès d’acide ou de base forte produit une grande quantité d’eaux usées. (1) Traitement alcalin

L’oxyde d’aluminium et le dioxyde de silicium sont les principales impuretés des déchets de poudre de polissage de terres rares. Utiliser une solution de NaOH à 4 mol/L pour faire réagir les déchets de poudre de polissage de terres rares pendant 1 heure à 60 °C afin d’éliminer les impuretés de dioxyde de silicium et d’oxyde d’aluminium.

(2) Traitement acide

Lors de la récupération des terres rares à partir des déchets de poudre de polissage, l’acide nitrique, l’acide sulfurique et l’acide chlorhydrique sont souvent utilisés pour la lixiviation. Le dioxyde de cérium, principal composant des déchets de poudre de polissage de terres rares, est légèrement soluble dans l’acide sulfurique.

(3) Lixiviation acide assistée par un agent réducteur

L’effet de la lixiviation directe du CeO2 par l’acide n’est pas optimal. L’ajout d’un agent réducteur pour réduire le Ce4+ en Ce3+ permet d’améliorer le taux de lixiviation des terres rares. L’utilisation de l’agent réducteur H2O2 pour faciliter la lixiviation à l’acide chlorhydrique des déchets de poudre de polissage de terres rares peut améliorer considérablement les résultats expérimentaux.