Vàng bị lãng quên: bột đánh bóng đất hiếm

Bột đánh bóng gốc đất hiếm là bột đánh bóng đất hiếm chính thống hiện nay. Nó có hiệu suất đánh bóng tuyệt vời và có thể cải thiện bề mặt hoàn thiện của sản phẩm hoặc bộ phận. Nó được gọi là “vua của bột đánh bóng”. Ngành chế biến thủy tinh và ngành điện tử là các lĩnh vực ứng dụng hạ nguồn chính của bột đánh bóng đất hiếm. Chất thải của bột đánh bóng đất hiếm bị hỏng sau khi đánh bóng chiếm khoảng 70% sản lượng mỗi năm. Các thành phần chất thải chủ yếu đến từ cặn thải bột đánh bóng đất hiếm, chất lỏng thải, mảnh thủy tinh từ phôi đánh bóng, da mài (polyme hữu cơ) từ vải đánh bóng, dầu và các tạp chất khác, và tỷ lệ các thành phần đất hiếm là 50%. Cách xử lý bột đánh bóng đất hiếm bị hỏng đã trở thành một vấn đề lớn đối với các công ty ứng dụng hạ nguồn.

Hiện nay, các phương pháp thường được sử dụng để tái chế chất thải bột đánh bóng đất hiếm là tách vật lý và tách hóa học.

Phương pháp tách vật lý

(1) Phương pháp tuyển nổi

Trong những năm gần đây, công nghệ tuyển nổi đã được sử dụng rộng rãi trong xử lý chất thải rắn. Do sự khác biệt về tính ưa nước của các thành phần trong bột đánh bóng đất hiếm thải, nên các tác nhân tuyển nổi khác nhau được lựa chọn để cải thiện ái lực của các thành phần trong dung dịch nước, để lại các hạt ưa nước trong nước, do đó đạt được mục đích tách. Tuy nhiên, kích thước của các hạt bột đánh bóng ảnh hưởng đến tỷ lệ thu hồi tuyển nổi và độ tinh khiết thu hồi không đủ.

Trong quá trình tuyển nổi, các bộ thu khác nhau được lựa chọn và hiệu quả loại bỏ tạp chất thay đổi rất nhiều. Yang Zhiren và cộng sự phát hiện ra rằng khi độ pH của axit styrenephosphonic là 5, tỷ lệ thu hồi oxit xeri và oxit lanthan sau khi tuyển nổi đạt 95%, trong khi tỷ lệ thu hồi canxi florua và fluoroapatite chỉ đạt tối đa 20%. Các hạt có đường kính nhỏ hơn 5 micron cần được tách thêm để loại bỏ tạp chất do hiệu ứng tuyển nổi kém.

(2) Phương pháp tách từ

Bột đánh bóng đất hiếm thải có từ tính. Dựa trên điều này, Mishima và cộng sự đã thiết kế một thiết bị có từ trường thẳng đứng để thu hồi bùn đánh bóng đất hiếm. Khi lưu lượng bùn bột thải là 20 mm/giây, thời gian tuần hoàn là 30 phút, nồng độ bùn là 5% và độ pH của bùn là 3, hiệu suất tách cerium dioxide và chất kết bông sắt có thể đạt tới 80%. Nếu hướng từ trường được thay đổi thành một gradient ngang và sau đó dung dịch MnCl2 được thêm vào, silicon dioxide và nhôm oxit có tính chất từ ​​​​ngược lại có thể được tách ra khỏi cerium dioxide.

(3) Các phương pháp khác

Takahashi và cộng sự đã đông lạnh bùn bột thải có các hạt không dễ lắng ở nhiệt độ -10°C, sau đó rã đông trong môi trường 25°C. Các tạp chất và oxit đất hiếm tạo thành một lớp, tạo điều kiện cho quá trình kết tụ và thu hồi các chất hữu ích trong chất thải.

Phương pháp tách hóa học

Phương pháp hóa học chủ yếu áp dụng quy trình thu hồi sau khi hòa tan axit và rang kiềm, và sử dụng chất khử làm thuốc thử phụ trợ để thu được nguyên liệu bột đánh bóng đất hiếm thông qua quá trình loại bỏ tạp chất, chiết xuất và kết tủa. Phương pháp này có tỷ lệ thu hồi đất hiếm cao, nhưng quy trình dài và chi phí cao. Axit mạnh hoặc kiềm mạnh quá mức tạo ra một lượng lớn nước thải. (1) Xử lý kiềm

Nhôm oxit và silic dioxit là tạp chất chính trong chất thải bột đánh bóng đất hiếm. Sử dụng dung dịch NaOH 4 mol/L để phản ứng với chất thải bột đánh bóng đất hiếm trong 1 giờ ở 60°C để loại bỏ tạp chất silic dioxit và nhôm oxit trong chất thải bột đánh bóng đất hiếm.

(2) Xử lý axit

Khi thu hồi các nguyên tố đất hiếm từ chất thải bột đánh bóng, axit nitric, axit sunfuric và axit clohydric thường được sử dụng để ngâm chiết. Xeri dioxit, thành phần chính của chất thải bột đánh bóng đất hiếm, hòa tan nhẹ trong axit sunfuric.

(3) Chiết xuất axit hỗ trợ chất khử

Nếu CeO2 được chiết xuất trực tiếp bằng axit, hiệu ứng không lý tưởng. Nếu thêm chất khử để khử Ce4+ thành Ce3+, tốc độ chiết xuất đất hiếm có thể được cải thiện. Sử dụng chất khử H2O2 để hỗ trợ chiết xuất axit clohydric từ chất thải bột đánh bóng đất hiếm có thể cải thiện đáng kể kết quả thực nghiệm.