O ouro negligenciado: pó de polimento de terras raras

O pó de polimento à base de cério de terras raras é o pó de polimento de terras raras mais utilizado atualmente. Possui um excelente desempenho de polimento e pode melhorar o acabamento superficial de produtos ou peças. É conhecido como o “rei do pó de polimento”. A indústria de processamento de vidro e a indústria eletrónica são os principais campos de aplicação do pó de polimento de terras raras. O desperdício de pó de polimento de terras raras que falha após o polimento é responsável por cerca de 70% da produção a cada ano. Os componentes residuais provêm principalmente de resíduos de pó de polimento de terras raras, resíduos líquidos, fragmentos de vidro de peças de polimento, película de moagem (polímero orgânico) de pano de polimento, óleo e outras impurezas, e a proporção de componentes de terras raras é de 50%. Como a eliminação do pó de polimento de terras raras com defeito tornou-se um grande problema para as empresas de aplicação posteriores.

Atualmente, os métodos normalmente utilizados para reciclar resíduos de pó de polimento de terras raras são a separação física e a separação química.

Método de separação física

(1) Método de flotação

Nos últimos anos, a tecnologia de flotação tem sido amplamente utilizada no tratamento de resíduos sólidos. Devido à diferença na hidrofilicidade dos componentes no pó de polimento de terras raras residuais, são selecionados diferentes agentes de flotação para melhorar a afinidade dos componentes em solução aquosa, deixando as partículas hidrofílicas na água, atingindo assim o objetivo de separação. No entanto, o tamanho das partículas do pó de polimento afeta a taxa de recuperação da flotação, e a pureza da recuperação não é suficiente.

Durante a flotação, são seleccionados diferentes colectores, e o efeito de remoção de impurezas varia muito. Yang Zhiren e outros. verificaram que quando o pH do ácido estirenofosfónico é 5, a taxa de recuperação do óxido de cério e do óxido de lantânio após a flotação atinge os 95%, enquanto a taxa de recuperação do fluoreto de cálcio e da fluoroapatita é de apenas 20% no máximo. As partículas com um diâmetro inferior a 5 mícrons precisam de ser ainda mais separadas para remover as impurezas devido ao mau efeito de flotação.

(2) Método de separação magnética

O pó de polimento de terras raras residuais possui magnetismo. Com base nisto, Mishima et al. concebeu um dispositivo com um campo magnético vertical para recuperar lama de polimento de terras raras. Quando o caudal da pasta de pó residual é de 20 mm/s, o tempo de circulação é de 30 min, a concentração da pasta é de 5% e o pH da pasta é de 3, a eficiência de separação do dióxido de cério e do floculante de ferro pode chegar aos 80%. Se a direção do campo magnético for alterada para um gradiente horizontal e, em seguida, for adicionada a solução de MnCl2, o dióxido de silício e o óxido de alumínio com propriedades magnéticas opostas podem ser separados do dióxido de cério.

(3) Outros métodos

Takahashi e outros. congelou a pasta de pó residual cujas partículas não eram fáceis de sedimentar a -10°C e depois descongelou-a num ambiente de 25°C. As impurezas e os óxidos de terras raras formaram uma camada que facilitou a agregação e a recuperação de substâncias úteis nos resíduos.

Método de separação química

O método químico adota principalmente o processo de recuperação após dissolução ácida e torrefação alcalina, e utiliza um agente redutor como reagente auxiliar para obter matérias-primas de pó de polimento de terras raras através da remoção de impurezas, extração e precipitação. Este método tem uma elevada taxa de recuperação de terras raras, mas o processo é longo e o custo é elevado. O excesso de ácido forte ou o álcali forte produzem uma grande quantidade de águas residuais. (1) Tratamento alcalino

O óxido de alumínio e o dióxido de silício são as principais impurezas nos resíduos de pó de polimento de terras raras. Utilize uma solução de NaOH 4 mol/L para reagir com os resíduos de pó de polimento de terras raras durante 1 hora a 60 °C para remover as impurezas de dióxido de silício e óxido de alumínio nos resíduos de pó de polimento de terras raras.

(2) Tratamento ácido

Ao recuperar elementos de terras raras de resíduos de pó de polimento, o ácido nítrico, o ácido sulfúrico e o ácido clorídrico são frequentemente utilizados para a lixiviação. O dióxido de cério, o principal componente dos resíduos de pó de polimento de terras raras, é ligeiramente solúvel em ácido sulfúrico.

(3) Lixiviação ácida assistida por agente redutor

Se o CeO2 for lixiviado diretamente com ácido, o efeito não será o ideal. Se for adicionado um agente redutor para reduzir o Ce4+ a Ce3+, a taxa de lixiviação das terras raras pode ser melhorada. A utilização do agente redutor H2O2 para auxiliar a lixiviação com ácido clorídrico de resíduos de pó de polimento de terras raras pode melhorar significativamente os resultados experimentais.