Polvo pulidor de tierras raras: el oro olvidado

Pulido con tierras raras a base de cerio polvo es el polvo de pulido de tierras raras más popular. Tiene un excelente rendimiento de pulido, mejorando la suavidad de la superficie. Se le conoce como el “rey de los polvos de pulido”. Las industrias de procesamiento de vidrio y electrónica son las principales aplicaciones posteriores. Aproximadamente 701 TP3T de residuos de polvo de pulido provienen de fallas de pulido cada año. Los residuos consisten principalmente en polvo de tierras raras Residuos, líquidos residuales, fragmentos de vidrio y residuos de paños de pulido. El contenido de tierras raras en los residuos es de aproximadamente 501 TP3T. El manejo del polvo de pulido de tierras raras residual se ha convertido en un gran desafío para las empresas de procesamiento. Actualmente, los métodos comunes para reciclar el polvo de pulido de tierras raras residual son la separación física y la separación química.

separación física

Flotación

En los últimos años, la tecnología de flotación se ha aplicado ampliamente en el tratamiento de residuos sólidos. Las diferencias hidrófilas en los componentes de los residuos polvo de pulido de tierras raras Se utilizan. Al seleccionar diferentes reactivos de flotación, se mejora la afinidad de los componentes en solución acuosa. Las partículas hidrófilas permanecen en el agua, logrando la separación. Sin embargo, el tamaño de partícula del polvo de pulido afecta la recuperación por flotación y la pureza es insuficiente.

Al seleccionar diferentes colectores, el efecto de eliminación de impurezas varía significativamente. Los resultados de la investigación indican que, a pH 5 con ácido estirenofosfónico, la tasa de recuperación de óxido de cerio y lantano alcanzó 951 TP3T. La tasa de recuperación de fluoruro de calcio y fluorapatita fue de solo 201 TP3T. Las partículas menores de 5 micras requieren una separación adicional para eliminar las impurezas debido a la baja flotación.

Separación magnética

El polvo de pulido de tierras raras residual es magnético, lo que permite su recuperación. Mishima y otros diseñaron un dispositivo con un campo magnético vertical para recuperar la suspensión de pulido de tierras raras. Cuando el caudal de la suspensión es de 20 mm/s, el tiempo de ciclo es de 30 minutos, la concentración de la suspensión es de 51 TP3T y el pH es 3, la eficiencia de separación del óxido de cerio y el floculante de hierro puede alcanzar 801 TP3T. Si se cambia la dirección del campo magnético a un gradiente horizontal y se añade una solución de MnCl2, el dióxido de silicio y la alúmina, con propiedades magnéticas opuestas, pueden separarse del óxido de cerio.

Otros métodos

La suspensión residual, en la que las partículas tienen dificultades para sedimentarse, se congela a -10 °C. Tras descongelarse a 25 °C, las impurezas y los óxidos de tierras raras forman capas. Este proceso facilita la recolección y recuperación de las sustancias útiles presentes en los residuos.

separación química

Los métodos químicos emplean principalmente lixiviación ácida y tostación alcalina para la recuperación, con agentes reductores como auxiliares. Tras la eliminación de impurezas, la extracción y la precipitación, se obtiene polvo de pulido de tierras raras. Este método presenta una alta tasa de recuperación de tierras raras, pero el proceso es largo y costoso. El uso excesivo de ácidos o álcalis fuertes genera grandes cantidades de aguas residuales, y la pureza del polvo de pulido es baja. En consecuencia, el rendimiento del pulido es subóptimo.

Tratamiento alcalino

La alúmina (Al₂O₃) y la sílice (SiO₂) son las principales impurezas en el polvo de pulido de tierras raras usado. A una temperatura de 60 °C, la reacción de este polvo con una solución de NaOH 4 mol/L durante 1 hora elimina las impurezas de sílice y alúmina.
Los factores que afectan al método de lixiviación alcalina para la eliminación de impurezas se clasifican de la siguiente manera: La relación de masa de álcali a residuos de polvo de pulido > El tiempo de reacción de lixiviación > La temperatura de reacción de lixiviación > La concentración del álcali.

Tratamiento con ácido

Para la recuperación de elementos de tierras raras a partir de residuos de pulido, se suelen utilizar ácido nítrico, ácido sulfúrico y ácido clorhídrico para la lixiviación. El óxido de cerio, componente principal de estos residuos, es ligeramente soluble en ácido sulfúrico. Aumentar la temperatura de reacción, la concentración de ácido sulfúrico y la proporción de óxido de cerio respecto al ácido sulfúrico acelera la reacción, lo que incrementa la velocidad de disolución del óxido de cerio. Si el tamaño de las partículas de óxido de cerio aumenta, su disolución en ácido sulfúrico se dificulta.

Lixiviación ácida asistida por reductores

Si se utiliza ácido directamente para lixiviar CeO₂, el resultado no es el ideal. Sin embargo, añadir un agente reductor para reducir Ce⁴⁺ a Ce³⁺ puede mejorar la tasa de lixiviación de tierras raras. El uso de H₂O₂ como agente reductor para facilitar la lixiviación con ácido clorhídrico de los residuos de polvos de pulido de tierras raras mejora significativamente el proceso. Además de H₂O₂, el polvo de hierro, el KMnO₄ y la tiourea también tienen el mismo efecto. Sin embargo, el uso de polvo de hierro o KMnO₄ como agentes reductores introduce nuevos elementos de impureza.

Al utilizar tiourea para facilitar la lixiviación con ácido clorhídrico a 80 °C, con 0,2 g/g de tiourea, 3,5 mol/L de ácido clorhídrico y un tiempo de reacción de 150 minutos, la tasa de recuperación de óxido de cerio puede alcanzar 91,23%. Sin embargo, la tiourea como agente reductor para la lixiviación ácida de residuos de polvo de pulido de tierras raras presenta inconvenientes. En un entorno fuertemente ácido, la tiourea se descompone fácilmente, produciendo urea, H₂S y gases residuales.

Conclusión

En conclusión, el polvo de pulido de tierras raras desempeña un papel crucial en diversas industrias, especialmente en la del vidrio y la electrónica, debido a su excelente rendimiento de pulido. Sin embargo, el desafío del reciclaje y la gestión de residuos sigue siendo considerable. Se han explorado diversos métodos, como la flotación, la lixiviación química y el uso de agentes reductores, para mejorar las tasas de recuperación y minimizar el impacto ambiental. La continua innovación en las tecnologías de reciclaje es esencial para mejorar la sostenibilidad de los polvos de pulido de tierras raras y reducir los residuos.

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