Poudre de polissage aux terres rares : l'or négligé

Polissage à base de terres rares à base de cérium poudre est la poudre de polissage aux terres rares la plus populaire. Elle offre d'excellentes performances de polissage, améliorant la douceur des surfaces. Elle est connue comme la “ reine des poudres de polissage ”. Les industries du traitement du verre et de l'électronique sont ses principales applications. Environ 701 000 tonnes de déchets de poudre de polissage proviennent chaque année des échecs de polissage. Ces déchets sont principalement composés de poudre de terres rares Résidus, liquides usés, fragments de verre et résidus de chiffons de polissage : ces déchets contiennent environ 501 TP3T de terres rares. Le traitement de ces poudres de polissage usagées représente un défi majeur pour les entreprises en aval. Actuellement, les méthodes courantes de recyclage de ces poudres sont la séparation physique et la séparation chimique.

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 à polir aux terres rares L'utilisation de différents réactifs de flottation permet d'améliorer l'affinité des composants en solution aqueuse. Les particules hydrophiles restent en suspension dans l'eau, assurant ainsi leur séparation. Toutefois, la granulométrie de la poudre de polissage influe sur le rendement de la flottation, et la pureté reste insuffisante.

Le choix du collecteur influence considérablement l'efficacité d'élimination des impuretés. Des recherches ont montré qu'à pH 5 avec l'acide styrènephosphonique, le taux de récupération de l'oxyde de cérium et de l'oxyde de lanthane atteignait 951 TP3T. En revanche, celui du fluorure de calcium et de la fluorapatite n'était que de 201 TP3T. Les particules inférieures à 5 microns nécessitent une séparation supplémentaire pour éliminer les impuretés dues à une flottation insuffisante.

Séparation magnétique

Les poudres de polissage usagées à base de terres rares sont magnétiques, ce qui permet leur récupération. Mishima et ses collaborateurs ont conçu un dispositif à champ magnétique vertical pour récupérer les boues de polissage de terres rares. Avec un débit de boue de 20 mm/s, une durée de cycle de 30 minutes, une concentration de 51 TP3T et un pH de 3, l'efficacité de séparation de l'oxyde de cérium et du floculant de fer atteint 801 TP3T. En modifiant la direction du champ magnétique pour obtenir un gradient horizontal et en ajoutant une solution de MnCl₂, il est possible de séparer le dioxyde de silicium et l'alumine, aux propriétés magnétiques opposées, de l'oxyde de cérium.

Autres méthodes

La boue résiduelle, dont les particules ont du mal à se déposer, est congelée 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 contenues dans les déchets.

séparation chimique

Les méthodes chimiques de récupération des terres rares utilisent principalement la lixiviation acide et le grillage alcalin, avec des agents réducteurs comme auxiliaires. Après élimination des impuretés, extraction et précipitation, on obtient une poudre de polissage. Bien que cette méthode présente un taux de récupération élevé, le procédé est long et coûteux. L'utilisation excessive d'acides ou de bases forts génère d'importantes 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 présentes dans les poudres de polissage de terres rares usagées. À 60 °C, la réaction de ces poudres avec une solution de NaOH à 4 mol/L pendant une heure permet d'éliminer ces impuretés.
Les facteurs influençant 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 à l'acide

Lors de la récupération des terres rares contenues dans les déchets de poudres de polissage, on utilise souvent l'acide nitrique, l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique pour la lixiviation. L'oxyde de cérium, principal composant de ces déchets, 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 et, par conséquent, la dissolution de l'oxyde de cérium. Cependant, plus la taille des particules d'oxyde de cérium augmente, plus sa dissolution dans l'acide sulfurique est difficile.

lixiviation acide assistée par réducteur

L'utilisation directe d'acide pour la lixiviation du CeO₂ n'est pas optimale. Cependant, l'ajout d'un agent réducteur pour réduire le Ce⁴⁺ en Ce³⁺ peut améliorer la vitesse de lixiviation des terres rares. L'utilisation de H₂O₂ comme agent réducteur pour faciliter la lixiviation à l'acide chlorhydrique des déchets de poudres de polissage de terres rares améliore significativement le procédé. Outre H₂O₂, la poudre de fer, le KMnO₄ et la thiourée produisent également cet effet. Toutefois, l'utilisation de poudre de fer ou de KMnO₄ comme agents réducteurs introduit de nouvelles impuretés.

Lorsqu'on utilise 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 91,231 %. Cependant, l'utilisation de la thiourée comme agent réducteur pour la lixiviation acide des déchets de poudres 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, les poudres de polissage à base de terres rares jouent un rôle crucial dans diverses industries, notamment celles du verre et de l'électronique, grâce à leurs performances de polissage supérieures. Cependant, le recyclage et la gestion des déchets restent un défi majeur. Différentes méthodes, telles que la flottation, la lixiviation chimique et l'utilisation d'agents réducteurs, ont été explorées afin d'améliorer les taux de récupération et de 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.

Poudre épique

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