Polimento de terras raras à base de cério pó É o pó de polimento de terras raras mais popular. Possui excelente desempenho de polimento, melhorando a lisura da superfície. É conhecido como o "rei dos pós de polimento". As indústrias de processamento de vidro e eletrônica são as principais aplicações posteriores. Cerca de 70% de resíduos de pó de polimento são provenientes de falhas de polimento a cada ano. Os resíduos consistem principalmente de pó de terras raras Resíduos, líquidos residuais, fragmentos de vidro e resíduos de panos de polimento. O teor de terras raras nos resíduos é de cerca de 50%. O manuseio do pó de polimento de terras raras tornou-se um grande desafio para as empresas a jusante. Atualmente, os métodos comuns para a reciclagem de pó de polimento de terras raras são a separação física e químico separação.
Separação física
Flutuação
Nos últimos anos, a tecnologia de flotação tem sido amplamente aplicada no tratamento de resíduos sólidos. As diferenças hidrofílicas nos componentes dos resíduos pó de polimento de terras raras são utilizados. Ao selecionar diferentes reagentes de flotação, a afinidade dos componentes em solução aquosa é melhorada. As partículas hidrofílicas permanecem na água, promovendo a separação. No entanto, tamanho da partícula do pó de polimento afeta a recuperação da flotação e a pureza é insuficiente.
Ao selecionar diferentes coletores, o efeito de remoção de impurezas varia significativamente. Pesquisas comprovam que, em pH 5 com ácido estireno fosfônico, a taxa de recuperação de óxido de cério e lantânio atingiu 95%. A taxa de recuperação de fluoreto de cálcio e fluorapatita foi de apenas 20%. Partículas menores que 5 mícrons precisam de separação adicional para remover impurezas devido à flotação inadequada.
Separação magnética
O pó de polimento de terras raras residual é magnético, o que permite sua recuperação. A Mishima e outros projetaram um dispositivo com campo magnético vertical para recuperar a lama de polimento de terras raras. Quando a vazão da lama é de 20 mm/s, o tempo de ciclo é de 30 minutos, a concentração da lama é de 5% e o pH é 3, a eficiência de separação de óxido de cério e floculante de ferro pode chegar a 80%. Se a direção do campo magnético for alterada para um gradiente horizontal e a solução de MnCl2 for adicionada, dióxido de silício e alumina com propriedades magnéticas opostas podem ser separados do óxido de cério.
Outros métodos
A lama residual, que é difícil para as partículas se depositarem, é congelada a -10 °C. Após o descongelamento em um ambiente de 25 °C, impurezas e óxidos de terras raras formam camadas. Esse processo facilita a coleta e a recuperação de substâncias úteis dos resíduos.
Separação química
Os métodos químicos utilizam principalmente lixiviação ácida e ustulação alcalina para recuperação, com agentes redutores como auxiliares. Após a remoção de impurezas, extração e precipitação, obtém-se o pó de polimento de terras raras. Este método apresenta uma alta taxa de recuperação de terras raras, mas o processo é demorado e caro. Ácidos ou álcalis fortes em excesso produzem grandes quantidades de efluentes, e a pureza do pó de polimento é baixa. Como resultado, o desempenho do polimento é abaixo do ideal.
Tratamento alcalino
Alumina (Al₂O₃) e sílica (SiO₂) são as principais impurezas presentes no pó de polimento de terras raras residual. A uma temperatura de 60 °C, a reação dos pós de polimento de terras raras residuais com uma solução de NaOH a 4 mol/L por 1 hora remove as impurezas de sílica e alumina.
Os fatores que afetam o método de lixiviação alcalina para remoção de impurezas são classificados da seguinte forma: A proporção de massa de álcali para resíduo de pó de polimento > O tempo de reação de lixiviação > A temperatura da reação de lixiviação > A concentração do álcali.
Tratamento ácido
Na recuperação de elementos de terras raras a partir de resíduos de pó de polimento, ácido nítrico, ácido sulfúrico e ácido clorídrico são frequentemente utilizados para lixiviação. O óxido de cério, o principal componente dos resíduos de pó de polimento de terras raras, é ligeiramente solúvel em ácido sulfúrico. O aumento da temperatura de reação, da concentração de ácido sulfúrico e da razão entre a massa de óxido de cério e ácido sulfúrico acelera a reação. Isso pode aumentar a taxa de dissolução do óxido de cério. Se o tamanho das partículas de óxido de cério aumentar, torna-se mais difícil dissolvê-lo em ácido sulfúrico.
Lixiviação ácida assistida por redutor
Se o ácido for usado diretamente para lixiviar CeO₂, o efeito não é ideal. No entanto, a adição de um agente redutor para reduzir Ce⁴⁺ a Ce³⁺ pode melhorar a taxa de lixiviação de terras raras. O uso do agente redutor H₂O₂ para auxiliar a lixiviação com ácido clorídrico de resíduos de pós de polimento de terras raras melhora significativamente o processo. Além de H₂O₂, pó de ferro, KMnO₄ e tioureia também têm o mesmo efeito. No entanto, o uso de pó de ferro ou KMnO₄ como agentes redutores introduz novos elementos de impureza.
Ao utilizar tioureia para auxiliar a lixiviação com ácido clorídrico, a 80 °C, com 0,2 g/g de tioureia, 3,5 mol/L de ácido clorídrico e um tempo de reação de 150 minutos, a taxa de recuperação de óxido de cério pode atingir 91,23%. No entanto, a tioureia como agente redutor para a lixiviação ácida de resíduos de pó de polimento de terras raras apresenta desvantagens. Em um ambiente fortemente ácido, a tioureia se decompõe facilmente, produzindo ureia, H₂S e gases residuais.
Conclusão
Em conclusão, o pó de polimento de terras raras desempenha um papel crucial em diversas indústrias, especialmente em vidro e eletrônicos, devido ao seu desempenho superior de polimento. No entanto, o desafio da reciclagem e do manuseio de resíduos permanece significativo. Diversos métodos, incluindo flotação, lixiviação química e o uso de agentes redutores, têm sido explorados para melhorar as taxas de recuperação e minimizar o impacto ambiental. A inovação contínua em tecnologias de reciclagem é essencial para aumentar a sustentabilidade dos pós de polimento de terras raras e reduzir o desperdício.
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