세륨 기반 희토류 연마 가루 가장 널리 사용되는 희토류 연마 분말입니다. 뛰어난 연마 성능을 자랑하며 표면 평활도를 향상시킵니다. "연마 분말의 왕"으로 불립니다. 유리 가공 및 전자 산업이 주요 후공정입니다. 매년 약 70%의 연마 분말 폐기물이 연마 불량으로 인해 발생합니다. 폐기물의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다. 희토류 분말 잔류물, 폐액, 유리 파편, 연마포 잔류물 등이 있습니다. 폐기물의 희토류 함량은 약 50%입니다. 폐희토류 연마분 처리는 하류 기업들의 주요 과제가 되었습니다. 현재 폐희토류 연마분을 재활용하는 일반적인 방법은 물리적 분리 및 화학적인 분리.
물리적 분리
주식 상장
최근 몇 년 동안 부유 기술은 고형 폐기물 처리에 널리 적용되어 왔습니다. 폐기물 성분의 친수성 차이는 희토류 연마 분말 다양한 부유 시약을 선택함으로써 수용액 내 성분의 친화도가 향상됩니다. 친수성 입자는 물에 남아 분리됩니다. 그러나 입자 크기 연마 분말의 함량이 부유 회수율에 영향을 미치며 순도가 부족합니다.
다양한 포집기를 선택할 때 불순물 제거 효과는 크게 달라집니다. 연구에 따르면 스티렌 포스폰산을 사용하여 pH 5에서 세륨과 산화란탄의 회수율은 95%에 달했습니다. 불화칼슘과 불화인회석의 회수율은 20%에 불과했습니다. 5마이크론 미만의 입자는 부유 선별이 어려워 불순물을 제거하기 위해 추가 분리가 필요합니다.
자기 분리
폐희토류 연마 분말은 자성을 띠므로 회수가 가능합니다. 미시마 등은 수직 자기장을 이용하여 희토류 연마 슬러리를 회수하는 장치를 설계했습니다. 슬러리 유량이 20mm/s, 사이클 시간이 30분, 슬러리 농도가 5%, pH가 3일 때, 산화세륨과 철 응집제의 분리 효율은 80%에 도달할 수 있습니다. 자기장 방향을 수평 기울기로 변경하고 MnCl2 용액을 첨가하면, 반대 자기 특성을 갖는 이산화규소와 알루미나를 산화세륨으로부터 분리할 수 있습니다.
다른 방법
입자가 침전되기 어려운 폐기물 슬러리는 -10°C에서 동결됩니다. 25°C 환경에서 해동하면 불순물과 희토류 산화물이 층을 형성합니다. 이 과정을 통해 폐기물에서 유용한 물질을 회수하고 회수하는 것이 더 쉬워집니다.
화학적 분리
화학적 방법은 주로 산 침출과 알칼리 배소를 통해 희토류를 회수하며, 보조제로 환원제를 사용합니다. 불순물 제거, 추출, 침전 과정을 거쳐 희토류 연마 분말을 얻습니다. 이 방법은 희토류 회수율이 높지만, 공정 시간이 길고 비용이 많이 듭니다. 과도한 강산이나 강알칼리는 다량의 폐수를 발생시키고 연마 분말의 순도가 낮아 연마 성능이 저하됩니다.
알칼리 처리
알루미나(Al₂O₃)와 실리카(SiO₂)는 폐희토류 연마분의 주요 불순물입니다. 60°C의 온도에서 폐희토류 연마분을 4 mol/L NaOH 용액과 1시간 동안 반응시키면 실리카와 알루미나 불순물이 제거됩니다.
불순물 제거를 위한 알칼리 침출법에 영향을 미치는 요인은 다음과 같이 정리할 수 있다. 알칼리와 연마분말 폐기물의 질량비 > 침출 반응 시간 > 침출 반응 온도 > 알칼리 농도.
산 처리
연마분 폐기물에서 희토류 원소를 회수할 때 질산, 황산, 염산을 침출액으로 사용하는 경우가 많습니다. 희토류 연마분 폐기물의 주성분인 산화세륨은 황산에 약간 용해됩니다. 반응 온도, 황산 농도, 그리고 산화세륨과 황산의 질량비를 증가시키면 반응 속도가 빨라집니다. 이는 산화세륨의 용해 속도를 증가시킬 수 있습니다. 산화세륨 입자 크기가 커지면 황산에 용해되기 어려워집니다.
환원제 지원 산 침출
산을 직접 사용하여 CeO₂를 침출하는 경우, 그 효과는 이상적이지 않습니다. 그러나 환원제를 첨가하여 Ce⁴⁺를 Ce³⁺로 환원시키면 희토류 침출 속도를 향상시킬 수 있습니다. 환원제인 H₂O₂를 사용하여 희토류 연마 분말 폐기물의 염산 침출을 보조하면 공정이 크게 향상됩니다. H₂O₂ 외에도 철분, KMnO₄, 티오우레아도 동일한 효과를 나타냅니다. 그러나 환원제로 철분이나 KMnO₄를 사용하면 새로운 불순물 원소가 생성됩니다.
티오우레아를 염산 침출 보조제로 사용할 경우, 80°C에서 티오우레아 0.2g/g, 염산 3.5mol/L, 반응 시간 150분으로 산화세륨 회수율을 91.23%까지 높일 수 있습니다. 그러나 희토류 연마분 폐기물의 산 침출을 위한 환원제로서 티오우레아를 사용하는 것은 다음과 같은 단점이 있습니다. 강산성 환경에서 티오우레아는 쉽게 분해되어 요소, 황화수소(H₂S), 그리고 폐가스를 생성합니다.
결론
결론적으로, 희토류 연마분은 뛰어난 연마 성능으로 인해 유리 및 전자 산업을 비롯한 다양한 산업에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 폐기물 재활용 및 처리 문제는 여전히 심각한 과제로 남아 있습니다. 부유, 화학적 침출, 환원제 사용 등 다양한 방법이 회수율을 높이고 환경 영향을 최소화하기 위해 연구되어 왔습니다. 희토류 연마분의 지속가능성을 개선하고 폐기물을 줄이기 위해서는 재활용 기술의 지속적인 혁신이 필수적입니다.
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