Забытое золото: редкоземельный полировальный порошок
Полировальный порошок на основе редкоземельного церия в настоящее время является основным полировальным порошком из редкоземельных металлов. Он обладает превосходной производительностью полировки и может улучшить качество поверхности изделий или деталей. Он известен как «король полировальных порошков». Стеклообрабатывающая и электронная промышленность являются основными областями применения полировального порошка из редкоземельных металлов. Отходы полировального порошка из редкоземельных металлов, которые выходят из строя после полировки, составляют около 70% от объема производства каждый год. Компоненты отходов в основном состоят из остатков отходов полировального порошка из редкоземельных металлов, отработанной жидкости, осколков стекла от полировки деталей, шлифовальной шкурки (органического полимера) от полировальной ткани, масла и других примесей, а доля редкоземельных компонентов составляет 50%. Как утилизировать неисправный полировальный порошок из редкоземельных металлов, стало серьезной проблемой для компаний, занимающихся последующим применением.
В настоящее время обычно используемыми методами переработки отходов полировального порошка из редкоземельных металлов являются физическое разделение и химическое разделение.
Метод физического разделения
(1) Метод флотации
В последние годы технология флотации широко используется при переработке твердых отходов. Из-за разницы в гидрофильности компонентов в отходах редкоземельного полировочного порошка выбираются различные флотационные агенты для улучшения сродства компонентов в водном растворе, оставляя гидрофильные частицы в воде, тем самым достигая цели разделения. Однако размер частиц полировочного порошка влияет на скорость восстановления флотации, и чистота восстановления недостаточна.
Во время флотации выбираются различные собиратели, и эффект удаления примесей сильно различается. Ян Жирен и др. обнаружили, что при pH стиролфосфоновой кислоты 5 скорость восстановления оксида церия и оксида лантана после флотации достигает 95%, в то время как скорость восстановления фторида кальция и фторапатита составляет всего 20% максимум. Частицы диаметром менее 5 микрон необходимо дополнительно отделить для удаления примесей из-за плохого эффекта флотации.
(2) Метод магнитной сепарации
Отходы редкоземельного полировочного порошка обладают магнетизмом. На основе этого Мишима и др. разработали устройство с вертикальным магнитным полем для извлечения полировочной суспензии редкоземельных элементов. Когда скорость потока суспензии порошка отходов составляет 20 мм/с, время циркуляции составляет 30 мин, концентрация суспензии составляет 5%, а pH суспензии составляет 3, эффективность разделения диоксида церия и флокулянта железа может достигать 80%. Если изменить направление магнитного поля на горизонтальный градиент, а затем добавить раствор MnCl2, диоксид кремния и оксид алюминия с противоположными магнитными свойствами могут быть отделены от диоксида церия.
(3) Другие методы
Такахаши и др. заморозили суспензию порошка отходов, частицы которой нелегко осаждаются при -10 °C, а затем разморозили ее в среде с температурой 25 °C. Примеси и оксиды редкоземельных элементов образовали слой, который способствовал агрегации и извлечению полезных веществ из отходов.
Метод химического разделения
Химический метод в основном использует процесс восстановления после кислотного растворения и щелочного обжига и использует восстановитель в качестве вспомогательного реагента для получения сырья для полировального порошка редкоземельных элементов путем удаления примесей, экстракции и осаждения. Этот метод имеет высокую скорость восстановления редкоземельных элементов, но процесс длительный и затратный. Избыточная сильная кислота или сильная щелочь производит большое количество сточных вод. (1) Щелочная обработка
Основными примесями в отходах полировального порошка редкоземельных элементов являются оксид алюминия и диоксид кремния. Используйте раствор NaOH 4 моль/л для реакции с отходами полировального порошка редкоземельных элементов в течение 1 часа при 60 °C, чтобы удалить примеси диоксида кремния и оксида алюминия в отходах полировального порошка редкоземельных элементов.
(2) Кислотная обработка
При восстановлении редкоземельных элементов из отходов полировального порошка для выщелачивания часто используют азотную кислоту, серную кислоту и соляную кислоту. Диоксид церия, основной компонент отходов полировального порошка редкоземельных элементов, слабо растворяется в серной кислоте.
(3) Кислотное выщелачивание с помощью восстановителя
Если CeO2 напрямую выщелачивается кислотой, эффект неидеален. Если для восстановления Ce4+ до Ce3+ добавляется восстановитель, скорость выщелачивания редкоземельных элементов может быть улучшена. Использование восстановителя H2O2 для содействия выщелачиванию соляной кислотой отходов полировочного порошка редкоземельных элементов может значительно улучшить экспериментальные результаты.