Polissage des terres rares à base de cérium poudre C'est la poudre de polissage à base de terres rares la plus populaire. Elle offre d'excellentes performances de polissage et améliore le lissé de surface. Elle est surnommée la « reine des poudres de polissage ». Les industries de transformation du verre et de l'électronique sont ses principales applications en aval. Environ 701 TP3T de déchets de poudre de polissage proviennent de défauts de polissage chaque année. Ces déchets sont principalement constitués de poudre de terres rares Résidus, liquides usagés, fragments de verre et résidus de tissus de polissage. La teneur en terres rares de ces déchets est d'environ 50%. La gestion des déchets de poudre de polissage aux terres rares est devenue un défi majeur pour les entreprises en aval. Actuellement, les méthodes courantes de recyclage des déchets de poudre de polissage aux terres rares sont la séparation physique et chimique séparation.
Séparation physique
Flottation
Ces dernières années, la technologie de flottation a été largement appliquée au traitement des déchets solides. Les différences hydrophiles entre les composants des déchets poudre de polissage aux terres rares sont utilisés. En sélectionnant différents réactifs de flottation, l'affinité des composants en solution aqueuse est améliorée. Les particules hydrophiles restent dans l'eau, permettant ainsi la séparation. Cependant, la taille des particules de la poudre de polissage affecte la récupération de flottation et la pureté est insuffisante.
Lors du choix des différents collecteurs, l'efficacité d'élimination des impuretés varie considérablement. Des recherches ont montré qu'à pH 5, avec de l'acide styrène-phosphonique, le taux de récupération des oxydes de cérium et de lanthane atteignait 95%. Le taux de récupération du fluorure de calcium et de la fluorapatite n'était que de 20%. Les particules inférieures à 5 microns nécessitent une séparation supplémentaire pour éliminer les impuretés en raison d'une mauvaise flottation.
Séparation magnétique
La poudre de polissage des terres rares usagées est magnétique, ce qui permet sa récupération. Mishima et ses collègues ont conçu un dispositif à champ magnétique vertical pour récupérer la boue de polissage des terres rares. Avec un débit de boue de 20 mm/s, un temps de cycle de 30 minutes, une concentration de boue de 5% et un pH de 3, l'efficacité de séparation de l'oxyde de cérium et du floculant de fer peut atteindre 80%. En modifiant la direction du champ magnétique pour un gradient horizontal et en ajoutant une solution de MnCl2, le dioxyde de silicium et l'alumine aux propriétés magnétiques opposées peuvent être séparés de l'oxyde de cérium.
Autres méthodes
Les boues de déchets, difficiles à décanter, sont congelées à -10 °C. Après décongélation à 25 °C, les impuretés et les oxydes de terres rares forment des couches. Ce procédé facilite la collecte et la récupération des substances utiles des déchets.
Séparation chimique
Les méthodes chimiques utilisent principalement la lixiviation acide et la calcination alcaline pour la récupération, avec des agents réducteurs comme auxiliaires. Après élimination des impuretés, extraction et précipitation, on obtient une poudre de polissage aux terres rares. Cette méthode offre un taux de récupération élevé, mais le processus est long et coûteux. Un excès d'acides ou d'alcalis forts produit de grandes quantités d'eaux usées, et la pureté de la poudre de polissage est faible. Par conséquent, les performances de polissage sont sous-optimales.
Traitement alcalin
L'alumine (Al₂O₃) et la silice (SiO₂) sont les principales impuretés des poudres de polissage de terres rares usagées. À une température de 60 °C, la réaction de ces poudres avec une solution de NaOH à 4 mol/L pendant une heure élimine les impuretés de silice et d'alumine.
Les facteurs affectant la méthode de lixiviation alcaline pour l'élimination des impuretés sont classés comme suit : Le rapport massique de l'alcali aux déchets de poudre de polissage > Le temps de réaction de lixiviation > La température de réaction de lixiviation > La concentration de l'alcali.
Traitement acide
Lors de la récupération des terres rares à partir de déchets de poudre de polissage, l'acide nitrique, l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique sont souvent utilisés pour la lixiviation. L'oxyde de cérium, principal composant des déchets de poudre de polissage de terres rares, est légèrement soluble dans l'acide sulfurique. L'augmentation de la température de réaction, de la concentration en acide sulfurique et du rapport massique oxyde de cérium/acide sulfurique accélère la réaction. Cela peut augmenter la vitesse de dissolution de l'oxyde de cérium. Plus la taille des particules d'oxyde de cérium augmente, plus sa dissolution dans l'acide sulfurique devient difficile.
Lixiviation acide assistée par réducteur
L'utilisation directe d'acide pour lixivier CeO₂ n'est pas optimale. Cependant, l'ajout d'un agent réducteur pour réduire Ce⁴⁺ en Ce³⁺ peut améliorer le taux de lixiviation des terres rares. L'utilisation de l'agent réducteur H₂O₂ pour faciliter la lixiviation à l'acide chlorhydrique des déchets de poudres de polissage de terres rares améliore considérablement le processus. Outre H₂O₂, la poudre de fer, KMnO₄ et la thiourée ont également le même effet. Cependant, l'utilisation de poudre de fer ou de KMnO₄ comme agents réducteurs introduit de nouvelles impuretés.
Lors de l'utilisation de la thiourée pour faciliter la lixiviation à l'acide chlorhydrique, à 80 °C, avec 0,2 g/g de thiourée, 3,5 mol/L d'acide chlorhydrique et un temps de réaction de 150 minutes, le taux de récupération de l'oxyde de cérium peut atteindre 91,23%. Cependant, l'utilisation de la thiourée comme agent réducteur pour la lixiviation acide des déchets de poudre de polissage de terres rares présente des inconvénients. En milieu fortement acide, la thiourée se décompose facilement, produisant de l'urée, du H₂S et des gaz résiduaires.
Conclusion
En conclusion, la poudre de polissage à base de terres rares joue un rôle crucial dans diverses industries, notamment celles du verre et de l'électronique, grâce à ses performances de polissage supérieures. Cependant, le recyclage et la gestion des déchets restent un défi majeur. Diverses méthodes, dont la flottation, la lixiviation chimique et l'utilisation d'agents réducteurs, ont été explorées pour améliorer les taux de récupération et minimiser l'impact environnemental. L'innovation continue dans les technologies de recyclage est essentielle pour améliorer la durabilité des poudres de polissage à base de terres rares et réduire les déchets.
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