Lucidatura delle terre rare a base di cerio polvere È la polvere lucidante per terre rare più diffusa. Offre eccellenti prestazioni di lucidatura, migliorando la levigatezza superficiale. È conosciuta come la "regina delle polveri lucidanti". Le principali applicazioni a valle sono l'industria della lavorazione del vetro e l'elettronica. Circa 701 TP3 T di scarti di polvere lucidante provengono da guasti di lucidatura ogni anno. I rifiuti sono costituiti principalmente da polvere di terre rare residui, liquidi di scarto, frammenti di vetro e residui di panni lucidanti. Il contenuto di terre rare nei rifiuti è di circa 50%. La gestione della polvere di lucidatura a base di terre rare di scarto è diventata una sfida importante per le aziende a valle. Attualmente, i metodi comuni per il riciclaggio della polvere di lucidatura a base di terre rare di scarto sono la separazione fisica e chimico separazione.
Separazione fisica
Galleggiamento
Negli ultimi anni, la tecnologia della flottazione è stata ampiamente applicata al trattamento dei rifiuti solidi. Le differenze idrofile nei componenti dei rifiuti polvere lucidante per terre rare vengono utilizzati. Selezionando diversi reagenti di flottazione, l'affinità dei componenti in soluzione acquosa viene migliorata. Le particelle idrofile rimangono nell'acqua, ottenendo la separazione. Tuttavia, dimensione delle particelle della polvere lucidante influisce sul recupero tramite flottazione e la purezza è insufficiente.
Selezionando diversi collettori, l'effetto di rimozione delle impurità varia significativamente. La ricerca ha dimostrato che a pH 5 con acido stirenefosfonico, il tasso di recupero di cerio e ossido di lantanio ha raggiunto 951 TP³T. Il tasso di recupero di fluoruro di calcio e fluoroapatite è stato di soli 201 TP³T. Le particelle di dimensioni inferiori a 5 micron necessitano di un'ulteriore separazione per rimuovere le impurità a causa della scarsa flottazione.
Separazione magnetica
La polvere di lucidatura delle terre rare di scarto è magnetica, il che ne consente il recupero. Mishima e altri hanno progettato un dispositivo con campo magnetico verticale per recuperare la fanghiglia di lucidatura delle terre rare. Con una portata della fanghiglia di 20 mm/s, un tempo di ciclo di 30 minuti, una concentrazione della fanghiglia di 51 TP3T e un pH di 3, l'efficienza di separazione dell'ossido di cerio e del flocculante ferroso può raggiungere 801 TP3T. Se la direzione del campo magnetico viene modificata in un gradiente orizzontale e viene aggiunta una soluzione di MnCl2, è possibile separare dall'ossido di cerio biossido di silicio e allumina con proprietà magnetiche opposte.
Altri metodi
Il liquame di scarto, difficile da sedimentare per le particelle, viene congelato a -10 °C. Dopo essere stato scongelato a 25 °C, le impurità e gli ossidi di terre rare formano strati. Questo processo facilita la raccolta e il recupero delle sostanze utili dai rifiuti.
Separazione chimica
I metodi chimici utilizzano principalmente la lisciviazione acida e l'arrostimento alcalino per il recupero, con agenti riducenti come ausiliari. Dopo la rimozione delle impurità, l'estrazione e la precipitazione, si ottiene la polvere di lucidatura delle terre rare. Questo metodo offre un elevato tasso di recupero delle terre rare, ma il processo è lungo e costoso. Un eccesso di acidi o alcali forti produce grandi quantità di acque reflue e la purezza della polvere di lucidatura è bassa. Di conseguenza, le prestazioni di lucidatura non sono ottimali.
Trattamento alcalino
L'allumina (Al₂O₃) e la silice (SiO₂) sono le principali impurità presenti nella polvere di scarto derivante dalla lucidatura delle terre rare. A una temperatura di 60 °C, la reazione della polvere di scarto derivante dalla lucidatura delle terre rare con una soluzione di NaOH 4 mol/L per 1 ora rimuove le impurità di silice e allumina.
I fattori che influiscono sul metodo di lisciviazione alcalina per la rimozione delle impurità sono classificati come segue: rapporto di massa tra alcali e polvere di lucidatura > tempo di reazione di lisciviazione > temperatura di reazione di lisciviazione > concentrazione dell'alcali.
Trattamento acido
Per il recupero di elementi delle terre rare dagli scarti di polvere di lucidatura, si utilizzano spesso acido nitrico, acido solforico e acido cloridrico per la lisciviazione. L'ossido di cerio, il componente principale degli scarti di polvere di lucidatura delle terre rare, è leggermente solubile in acido solforico. Aumentando la temperatura di reazione, la concentrazione di acido solforico e il rapporto in massa tra ossido di cerio e acido solforico, la reazione viene accelerata. Questo può aumentare la velocità di dissoluzione dell'ossido di cerio. Se le dimensioni delle particelle di ossido di cerio aumentano, diventa più difficile dissolverlo in acido solforico.
Lisciviazione acida assistita da riducente
Se si utilizza l'acido direttamente per lisciviare il CeO₂, l'effetto non è ideale. Tuttavia, l'aggiunta di un agente riducente per ridurre il Ce⁴⁺ a Ce³⁺ può migliorare la velocità di lisciviazione delle terre rare. L'utilizzo dell'agente riducente H₂O₂ per favorire la lisciviazione con acido cloridrico degli scarti di polveri di lucidatura delle terre rare migliora significativamente il processo. Oltre all'H₂O₂, anche la polvere di ferro, il KMnO₄ e la tiourea hanno lo stesso effetto. Tuttavia, l'utilizzo di polvere di ferro o KMnO₄ come agenti riducenti introduce nuove impurità.
Utilizzando la tiourea per favorire la lisciviazione con acido cloridrico, a 80 °C, con 0,2 g/g di tiourea, 3,5 mol/L di acido cloridrico e un tempo di reazione di 150 minuti, il tasso di recupero dell'ossido di cerio può raggiungere 91,231 TP³T. Tuttavia, l'impiego della tiourea come agente riducente per la lisciviazione acida di scarti di polvere di lucidatura di terre rare presenta degli svantaggi. In un ambiente fortemente acido, la tiourea si decompone facilmente, producendo urea, H₂S e gas di scarico.
Conclusione
In conclusione, la polvere di lucidatura a base di terre rare svolge un ruolo cruciale in diversi settori, in particolare in quello del vetro e dell'elettronica, grazie alle sue eccellenti prestazioni di lucidatura. Tuttavia, la sfida del riciclo e della gestione dei rifiuti rimane significativa. Sono stati esplorati diversi metodi, tra cui la flottazione, la lisciviazione chimica e l'uso di agenti riducenti, per migliorare i tassi di recupero e ridurre al minimo l'impatto ambientale. La continua innovazione nelle tecnologie di riciclo è essenziale per migliorare la sostenibilità delle polveri di lucidatura a base di terre rare e ridurre gli sprechi.
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