Cerium-gebaseerd polijsten van zeldzame aarden poeder is het populairste polijstpoeder voor zeldzame aardmetalen. Het heeft uitstekende polijstprestaties en verbetert de oppervlaktegladheid. Het staat bekend als de "koning onder de polijstpoeders". De glasverwerkende industrie en de elektronica-industrie vormen de belangrijkste downstream toepassingen. Ongeveer 70% aan polijstpoederafval is jaarlijks afkomstig van mislukte polijstpolijstingen. Het afval bestaat voornamelijk uit zeldzame aardepoeder residuen, afvalvloeistoffen, glasscherven en resten van polijstdoek. Het gehalte aan zeldzame aarden in het afval bedraagt ongeveer 50%. De verwerking van het afval van zeldzame aardenpolijstpoeder is een grote uitdaging geworden voor downstreambedrijven. De gangbare methoden voor het recyclen van afval van zeldzame aardenpolijstpoeder zijn momenteel fysieke scheiding en chemisch scheiding.
Fysieke scheiding
Flotatie
De laatste jaren wordt flotatietechnologie op grote schaal toegepast in de behandeling van vast afval. De hydrofiele verschillen in de componenten van afval zeldzame aarde polijstpoeder worden gebruikt. Door verschillende flotatiereagentia te selecteren, wordt de affiniteit van componenten in waterige oplossing verbeterd. Hydrofiele deeltjes blijven in het water achter, waardoor scheiding plaatsvindt. De deeltjesgrootte van polijstpoeder beïnvloedt het flotatieherstel en de zuiverheid is onvoldoende.
Bij de selectie van verschillende collectoren varieert het effect van de verwijdering van onzuiverheden aanzienlijk. Onderzoek toont aan dat bij pH 5 met styreenfosfonzuur de terugwinning van cerium en lanthaanoxide 95% bereikte. De terugwinning van calciumfluoride en fluorapatiet was slechts 20%. Deeltjes kleiner dan 5 micron moeten verder worden gescheiden om onzuiverheden te verwijderen vanwege slechte flotatie.
Magnetische scheiding
Afvalpolijstpoeder van zeldzame aarden is magnetisch, waardoor het kan worden teruggewonnen. Mishima en anderen ontwierpen een apparaat met een verticaal magnetisch veld om polijstslurry van zeldzame aarden terug te winnen. Bij een slurrystroomsnelheid van 20 mm/s, een cyclustijd van 30 minuten, een slurryconcentratie van 5% en een pH van 3, kan de scheidingsefficiëntie van ceriumoxide en ijzervlokmiddel 80% bereiken. Door de magnetische veldrichting te veranderen naar een horizontale gradiënt en een MnCl2-oplossing toe te voegen, kunnen siliciumdioxide en aluminiumoxide met tegengestelde magnetische eigenschappen worden gescheiden van ceriumoxide.
Andere methoden
De afvalslurry, waar deeltjes moeilijk kunnen bezinken, wordt ingevroren bij -10 °C. Na ontdooiing bij 25 °C vormen onzuiverheden en zeldzame aardoxiden lagen. Dit proces maakt het gemakkelijker om de bruikbare stoffen uit het afval te verzamelen en terug te winnen.
Chemische scheiding
Chemische methoden maken voornamelijk gebruik van zuuruitloging en alkalische roosting voor de winning, met reductiemiddelen als hulpstoffen. Na verwijdering van onzuiverheden, extractie en precipitatie wordt polijstpoeder voor zeldzame aarden verkregen. Deze methode heeft een hoge winningsgraad voor zeldzame aarden, maar het proces is langdurig en kostbaar. Overmatige hoeveelheden sterke zuren of sterke basen produceren grote hoeveelheden afvalwater en de zuiverheid van het polijstpoeder is laag. Hierdoor zijn de polijstprestaties suboptimaal.
Alkalibehandeling
Alumina (Al₂O₃) en silica (SiO₂) zijn de belangrijkste onzuiverheden in afvalpolijstpoeder van zeldzame aardmetalen. Door de afvalpolijstpoeders van zeldzame aardmetalen bij een temperatuur van 60 °C gedurende 1 uur te laten reageren met een 4 mol/l NaOH-oplossing, worden de silica- en alumina-verontreinigingen verwijderd.
De factoren die de alkali-uitloogmethode voor het verwijderen van onzuiverheden beïnvloeden, zijn als volgt gerangschikt: De massaverhouding van alkali tot polijstpoederafval > De uitloogreactietijd > De uitloogreactietemperatuur > De concentratie van de alkali.
Zuurbehandeling
Bij het terugwinnen van zeldzame aardmetalen uit afval van polijstpoeder worden vaak salpeterzuur, zwavelzuur en zoutzuur gebruikt voor de uitloging. Ceriumoxide, het hoofdbestanddeel van afval van zeldzame aardpolijstpoeder, is licht oplosbaar in zwavelzuur. Het verhogen van de reactietemperatuur, de zwavelzuurconcentratie en de massaverhouding tussen ceriumoxide en zwavelzuur versnelt de reactie. Dit kan de oplossnelheid van ceriumoxide verhogen. Naarmate de deeltjesgrootte van ceriumoxide toeneemt, wordt het moeilijker om het in zwavelzuur op te lossen.
Reductant-ondersteunde zuuruitloging
Als zuur direct wordt gebruikt om CeO₂ uit te logen, is het effect niet optimaal. Het toevoegen van een reductiemiddel om Ce⁴⁺ te reduceren tot Ce³⁺ kan echter de uitloogsnelheid van zeldzame aardmetalen verbeteren. Het gebruik van reductiemiddel H₂O₂ ter ondersteuning van de uitloging van zoutzuur uit afval van polijstpoeders van zeldzame aardmetalen verbetert het proces aanzienlijk. Naast H₂O₂ hebben ijzerpoeder, KMnO₄ en thioureum hetzelfde effect. Het gebruik van ijzerpoeder of KMnO₄ als reductiemiddel introduceert echter nieuwe onzuiverheden.
Bij gebruik van thioureum ter ondersteuning van de uitloging van zoutzuur, bij 80 °C, met 0,2 g/g thioureum, 3,5 mol/l zoutzuur en een reactietijd van 150 minuten, kan de ceriumoxide-opbrengst 91,23% bereiken. Thioureum als reductiemiddel voor de uitloging van polijstpoederafval van zeldzame aarden heeft echter nadelen. In een sterk zure omgeving ontleedt thioureum gemakkelijk, waarbij ureum, H₂S en afvalgassen ontstaan.
Conclusie
Concluderend speelt polijstpoeder van zeldzame aardmetalen een cruciale rol in diverse industrieën, met name in de glas- en elektronicasector, vanwege de superieure polijstprestaties. De uitdaging van recycling en afvalverwerking blijft echter groot. Verschillende methoden, waaronder flotatie, chemische uitloging en het gebruik van reductiemiddelen, zijn onderzocht om de terugwinning te verbeteren en de impact op het milieu te minimaliseren. Voortdurende innovatie in recyclingtechnologieën is essentieel om de duurzaamheid van polijstpoeders van zeldzame aardmetalen te verbeteren en afval te verminderen.
Episch poeder
Epic Powder, meer dan 20 jaar werkervaring in de ultrafijne poederindustrie. We promoten actief de toekomstige ontwikkeling van ultrafijn poeder, met een focus op het breken, malen, classificeren en modificeren van ultrafijn poeder. Neem contact met ons op voor een gratis consult en oplossingen op maat! Ons deskundige team streeft ernaar hoogwaardige producten en diensten te leveren om de waarde van uw poederverwerking te maximaliseren. Epic Powder - uw vertrouwde expert in poederverwerking!