تلميع المعادن الأرضية النادرة القائمة على السيريوم مسحوق مسحوق تلميع المعادن النادرة الأكثر شيوعًا. يتميز بأداء تلميع ممتاز، مما يُحسّن نعومة السطح. يُعرف بأنه "ملك مساحيق التلميع". تُعدّ صناعات معالجة الزجاج والإلكترونيات من أهم تطبيقاته اللاحقة. يُنتج حوالي 701 طنًا و3 أطنان من نفايات مسحوق التلميع سنويًا نتيجةً لفشل التلميع. تتكون النفايات بشكل رئيسي من: مسحوق العناصر الأرضية النادرة البقايا، وسوائل النفايات، وشظايا الزجاج، وبقايا قماش التلميع. يبلغ محتوى العناصر الأرضية النادرة في النفايات حوالي 50%. أصبحت معالجة نفايات مسحوق تلميع العناصر الأرضية النادرة تحديًا كبيرًا للشركات العاملة في قطاع الصناعات التحويلية. حاليًا، الطرق الشائعة لإعادة تدوير نفايات مسحوق تلميع العناصر الأرضية النادرة هي الفصل الفيزيائي و المواد الكيميائية الانفصال.
الفصل الجسدي
التعويم
في السنوات الأخيرة، طُبّقت تقنية التعويم على نطاق واسع في معالجة النفايات الصلبة. الاختلافات في خصائص مكونات النفايات المحبة للماء مسحوق تلميع العناصر الأرضية النادرة يتم استخدامها. باختيار كواشف تعويم مختلفة، يتم تحسين تقارب المكونات في المحلول المائي. تبقى الجسيمات المحبة للماء في الماء، مما يؤدي إلى الفصل. ومع ذلك، حجم الجسيمات يؤثر استخدام مسحوق التلميع على عملية الاسترداد بالتعويم، كما أن نقائه غير كافٍ.
عند اختيار مجمعات مختلفة، يختلف تأثير إزالة الشوائب بشكل كبير. تشير الأبحاث إلى أنه عند درجة حموضة 5 مع حمض فوسفونيك الستايرين، بلغ معدل استرداد السيريوم وأكسيد اللانثانوم 95%. بينما بلغ معدل استرداد فلوريد الكالسيوم والفلورأباتيت 20% فقط. تحتاج الجسيمات التي يقل حجمها عن 5 ميكرون إلى مزيد من الفصل لإزالة الشوائب بسبب ضعف عملية التعويم.
الفصل المغناطيسي
مسحوق تلميع نفايات العناصر الأرضية النادرة مغناطيسي، مما يسمح باستعادته. صمم ميشيما وآخرون جهازًا بمجال مغناطيسي رأسي لاستخلاص ملاط تلميع العناصر الأرضية النادرة. عندما يكون معدل تدفق الملاط 20 مم/ثانية، ومدة الدورة 30 دقيقة، وتركيز الملاط 5%، ودرجة حموضة 3، يمكن أن تصل كفاءة فصل أكسيد السيريوم ومركّب الحديد إلى 80%. عند تغيير اتجاه المجال المغناطيسي إلى تدرج أفقي وإضافة محلول MnCl2، يمكن فصل ثاني أكسيد السيليكون والألومينا بخواص مغناطيسية معاكسة عن أكسيد السيريوم.
طرق أخرى
تُجمّد مخلفات النفايات، التي يصعب على الجزيئات ترسيبها، عند درجة حرارة -١٠ درجات مئوية. بعد إذابتها في بيئة تبلغ ٢٥ درجة مئوية، تتشكل طبقات من الشوائب وأكاسيد العناصر الأرضية النادرة. تُسهّل هذه العملية جمع المواد المفيدة من النفايات واستعادتها.
الفصل الكيميائي
تعتمد الطرق الكيميائية بشكل رئيسي على الاستخلاص الحمضي والتحميص القلوي، مع استخدام عوامل الاختزال كمواد مساعدة. بعد إزالة الشوائب، والاستخلاص، والترسيب، يتم الحصول على مسحوق تلميع العناصر الأرضية النادرة. تتميز هذه الطريقة بمعدل استخلاص مرتفع للعناصر الأرضية النادرة، إلا أن العملية طويلة ومكلفة. كما أن كثرة الأحماض أو القلويات القوية تُنتج كميات كبيرة من مياه الصرف، ودرجة نقاء مسحوق التلميع منخفضة. ونتيجة لذلك، يكون أداء التلميع دون المستوى الأمثل.
معالجة القلويات
الألومينا (Al₂O₃) والسيليكا (SiO₂) هما الشوائب الرئيسية في مسحوق تلميع نفايات الأتربة النادرة. عند درجة حرارة 60 درجة مئوية، يُزال شوائب السيليكا والألومينا بتفاعل نفايات مسحوق التلميع مع محلول هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) بتركيز 4 مول/لتر لمدة ساعة.
يتم ترتيب العوامل المؤثرة على طريقة الاستخلاص القلوي لإزالة الشوائب على النحو التالي: النسبة الكتلية للقلويات إلى نفايات مسحوق التلميع> وقت تفاعل الاستخلاص> درجة حرارة تفاعل الاستخلاص> تركيز القلوي.
العلاج بالأحماض
عند استعادة العناصر الأرضية النادرة من نفايات مسحوق التلميع، تُستخدم غالبًا أحماض النيتريك والكبريتيك والهيدروكلوريك في الاستخلاص. أكسيد السيريوم، المكون الرئيسي في نفايات مسحوق التلميع، قليل الذوبان في حمض الكبريتيك. تُسرّع زيادة درجة حرارة التفاعل، وتركيز حمض الكبريتيك، ونسبة كتلة أكسيد السيريوم إلى حمض الكبريتيك، التفاعل، مما يزيد من معدل ذوبان أكسيد السيريوم. مع زيادة حجم جسيمات أكسيد السيريوم، يصعب ذوبانه في حمض الكبريتيك.
الاستخلاص الحمضي بمساعدة مادة الاختزال
إذا استُخدم الحمض مباشرةً لاستخلاص ثاني أكسيد السيريوم (CeO₂)، فإن النتيجة ليست مثالية. مع ذلك، فإن إضافة عامل اختزال لاختزال Ce⁴⁺ إلى Ce³⁺ يُمكن أن يُحسّن من معدل استخلاص العناصر الأرضية النادرة. كما أن استخدام عامل الاختزال H₂O₂ للمساعدة في استخلاص نفايات مساحيق تلميع العناصر الأرضية النادرة بحمض الهيدروكلوريك يُحسّن العملية بشكل كبير. بالإضافة إلى H₂O₂، فإن مسحوق الحديد، وKMnO₄، والثيوريا لها نفس التأثير. مع ذلك، فإن استخدام مسحوق الحديد أو KMnO₄ كعوامل اختزال يُؤدي إلى إضافة عناصر شوائب جديدة.
عند استخدام الثيويوريا للمساعدة في استخلاص حمض الهيدروكلوريك، عند درجة حرارة 80 درجة مئوية، بتركيز 0.2 غ/غ من الثيويوريا، و3.5 مول/لتر من حمض الهيدروكلوريك، وزمن تفاعل يبلغ 150 دقيقة، يمكن أن يصل معدل استخلاص أكسيد السيريوم إلى 91.23%. ومع ذلك، فإن استخدام الثيويوريا كعامل اختزال للاستخلاص الحمضي لنفايات مسحوق تلميع المعادن النادرة له عيوبه. ففي بيئة حمضية قوية، يتحلل الثيويوريا بسهولة، مُنتجًا اليوريا، وكبريتيد الهيدروجين، والغازات العادمة.
خاتمة
في الختام، يلعب مسحوق تلميع المعادن النادرة دورًا محوريًا في مختلف الصناعات، وخاصةً في صناعة الزجاج والإلكترونيات، نظرًا لأدائه المتميز في التلميع. ومع ذلك، لا يزال تحدي إعادة تدوير النفايات والتعامل معها كبيرًا. وقد تم استكشاف طرق مختلفة، بما في ذلك التعويم والاستخلاص الكيميائي واستخدام عوامل الاختزال، لتحسين معدلات الاسترداد وتقليل الأثر البيئي. ويُعد الابتكار المستمر في تقنيات إعادة التدوير أمرًا بالغ الأهمية لتحسين استدامة مساحيق تلميع المعادن النادرة وتقليل النفايات.
مسحوق ملحمي
إيبك باودر، خبرة تزيد عن 20 عامًا في صناعة المساحيق فائقة النعومة. ندعم بنشاط تطوير المساحيق فائقة النعومة، مع التركيز على عمليات التكسير والطحن والتصنيف والتعديل. تواصل معنا للحصول على استشارة مجانية وحلول مُخصصة! فريقنا من الخبراء مُلتزم بتقديم منتجات وخدمات عالية الجودة لتعزيز قيمة معالجة مساحيقك. إيبك باودر - خبيرك الموثوق في معالجة المساحيق!