CN103215012A - 一种稀土抛光粉再生的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稀土抛光粉再生的制备方法，该方法具有以下工艺过程：1）将废弃的稀土抛光粉调浆，采用摇床重选设备进行重选分离，分离得到的重组分；2）将重选稀土抛光粉用质量百分比为2~25%的六氟合锆酸铵水溶液进行处理，加热50~75℃，搅拌反应6~12h，然后通过沉降、清洗和过滤后回收固体；3）再生稀土抛光粉的制备：将初生稀土抛光粉经初步干燥后，在1000℃~1100℃焙烧3~12h，冷却后，经气流粉碎，即得再生稀土抛光粉，达到可重新作为抛光粉使用的粒径范围。该方法具有化学物质用量少，工艺简单，条件易于控制，生产成本低，易于工业化生产，回收率高，粉体抛光效果好等优点。

Description

一种稀土抛光粉再生的制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种对废旧资源进行再利用的处理方法，特别涉及一种制对失效稀土抛光粉再生的制备方法。

 

背景技术

稀土抛光粉用于透镜、平板玻璃、电视机玻壳、眼镜片、装饰玻璃制品、表壳、精密光学仪器元件等的抛光，具有抛光速度快、精密度高的特点。是通过机械切割、磨削、抛光等手段加工而成的，在加工过程中抛光是一个非常重要的环节，通过抛光可以改善各种制品的表面特性和光学性能，目前抛光主要是依靠稀土抛光粉来完成。全球的稀土抛光粉生产总量约为2万吨，我国的稀土抛光粉的生产量和应用量大抵相等，每年生产 1万吨左右，其中国内自用8000吨，出口2000吨。由此产生了大量的废稀土抛光粉。有很多工厂将废弃的稀土抛光粉作为废品，堆积在厂区附近，这不仅污染环境、占用土地，而且也是对稀土资源的浪费。

目前广泛使用的稀土抛光粉是一种混合轻稀土氧化物，主要成分是CeO₂，La₂O₃，Pr₆O₁₁，Nd₂O₃等等。抛光粉的抛光性能与CeO₂的含量密切相关。稀土抛光粉失效的主要原因是：第一是在抛光过程中会有大量的玻璃微粒富集到稀土氧化物表面上，还有油污及大颗粒异物的混入，降低了稀土氧化物的含量，使抛光粉在抛光过程中，降低了摩擦热，降低了玻璃表面的塑变性，影响了玻璃表面分子重新分布并形成平整表面的过程。第二是抛光过程是一种强烈的研磨过程，导致抛光晶粒被过分细化，降低了抛光效果。

为了解决上述问题，有必要研究稀土抛光粉的再生技术，既可以减少环境污染，充分利用稀土资源，又可以降低生产成本。关于稀土抛光粉再生，有关文献也有报道。中国专利CN1246407C中公开了一种失效稀土抛光粉的再生方法，该方法针对失效的稀土抛光粉，提出了再生技术，该方法提出了将失效的稀土抛光直接粉采用0.5~3mol/L的水溶性碱和水溶性氟化物的化学试剂进行化学处理，所以消耗大量的化学试剂，不经济，而且产生大量废水，会带来环境污染，也未涉及其它组分的出去，然后回收固体热处理，适用的范围受到限制。中国专利CN1194060C中公开了一种再生稀土抛光粉的再生方法，该方法是将废稀土抛光粉加入酸中，将三价稀土氧化物溶解，CeO₂未溶解再加30%的双氧水将CeO₂溶解，再加入5~8%的轻稀土氢氧化物或Ce（OH）₄的悬浮液，是稀土再沉淀分，这种溶解稀土以及氧化还原方法，实现稀土抛光粉再生，因此消耗大量的化学试剂，不经济，而且产生大量废水，会带来环境污染，而且稀土氧化物的溶解度很低，回收率很低。中国专利申请号为201110265136.1中公开了一种再生应用于水晶玻璃的废弃稀土抛光粉的方法，该方法采用（1）利用筛分设备对稀土抛光粉废渣进行粗筛去除杂物和大颗粒；（2）对稀土抛光粉废渣调浆，利用重选设备进行重选，分离得到的重组分为高含量的稀土抛光粉废弃物；（3）在用强酸进行化学处理溶解其中的可溶物；（4）把废弃物经过800℃以上的高温焙烧。该方法所用的强酸为硝酸和氢氟酸，由于氢氟酸的特殊性质使用时会有危险要注意安全。

目前，关于废弃稀土抛光粉再生方法的报道中，有利用含氟化合物的盐溶解的方法除去玻璃组分，还有利用溶解稀土以及氧化还原的方法，实现稀土抛光粉再生。还有利用物理方法分离后在用强酸去除杂质的方法。这些方法都将消耗大量的强酸强碱等化学物质，带来巨大成本，不经济，而且还会产生大量废水，造成污染。因此，为了有效使稀土抛光粉再生，不产生新的污染，有必要研究新的再生方法，既能高效再生稀土抛光粉，又不污染环境，这就是本发明要达到的目的。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种稀土抛光粉再生的制备方法，高效使废弃的稀土抛光粉恢复抛光性能，并且不产生污染。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种稀土抛光粉再生的制备方法，特征在于该方法具有以下工艺步骤：

（1）重选稀土抛光粉：将废弃的稀土抛光粉调浆，调浆的浓度为25~35%质量百分比，采用摇床重选设备进行重选分离，分离得到的重组分，经过干燥为重选稀土抛光粉；

（2）初生稀土抛光粉的制备：将重选稀土抛光粉用质量百分比为2~25%的六氟合锆酸铵水溶液进行处理，加热50~75℃，搅拌反应6~12 h，然后通过沉降、清洗和过滤后回收固体，得到初生稀土抛光粉；

（3）再生稀土抛光粉的制备：将初生稀土抛光粉经初步干燥后，在1000℃~1100℃焙烧3~12 h，冷却后，经气流粉碎，即得再生稀土抛光粉，所得到的再生稀土抛光粉的D₅₀粒径为1.0~5.0μm，D₁₀≥0.5 D₅₀，D₉₅≤2D₅₀，D₁₀₀≤3D₅₀；

本发明方法核心是：1）利用重选设备对废弃的稀土抛光粉重选，将大部分杂质都已经分离，这是物理方法对环境无污染，也减少了化学处理难度；2）采用六氟合锆酸铵处理重选稀土抛光粉，由于六氟合锆酸铵在稍加热的情况下有如下分解反应：（NH₄）₂[ZrF₆] = ZrF₄ + NH₃ + 2HF，分解的氢氟酸在体系中形成均相浓度，可以充分而均匀的将重选稀土抛光粉中的杂质处理掉，残留的ZrF₄ 和 NH₃在1000℃焙烧中挥发，ZrF₄有一部分转化为ZrO₂颗粒，有由于ZrO₂也是十分优良的抛光物质，它的存在增强了再生抛光粉的抛光性能；3）在1000℃~1100℃焙烧是去除没有处理掉的热固性树脂及有机油污，并提高抛光粉的硬度。

本发明所述的颗粒度测试方法是采用激光粒度仪测得的粒度当量直径尺寸。

本发明的优点及效果是：

（1）本发明化学物质用量少，减少了对环境的污染，所用的化学物质六氟合锆酸铵既能处理掉废弃抛光粉中的杂质，又能在抛光粉中增加ZrO₂，使抛光粉的抛光性能提高，再生的抛光粉具有中位径粒小，粒度分布范围窄的特点。

（2）本发明工艺简单，条件易于控制，生产成本低，易于工业化生产。

（3）本发明稀土抛光粉的回收率高，粉体抛光效果好，抛光性能可恢复到原来的97.2~99.67%范围内。

（4）本发明可适用各种稀土抛光粉再生。

具体实施方式

实施例1

（1）重选稀土抛光粉：取30kg废弃的稀土抛光粉，用60目筛子过筛除去大颗粒物及异物。将过筛后细组分调浆，调浆的质量百分比浓度为25%浆液，采用1m²摇床上进行重选分离，收集重组分。经过干燥，即得重选稀土抛光粉，通过称重计量和分析测试，结果表明，稀土回收率为72.6%，稀土纯度为79.2%；

（2）初生稀土抛光粉的制备：取500g烘干的重选稀土抛光粉于1000mL烧杯中，加入500mL质量百分比为10%的六氟合锆酸铵水溶液，搅拌均匀，升温加热至50℃，搅拌反应8 h，然后通过沉降、清洗和过滤后回收固体，得到初生稀土抛光粉；

（3）再生稀土抛光粉的制备：将初生稀土抛光粉经初步干燥后，放入高温炉，温度升至在1000℃焙烧4 h，冷却后，经气流粉碎，即得再生稀土抛光粉，所得到的再生稀土抛光粉的D₅₀粒径为1.0~5.0μm，D₁₀≥0.5 D₅₀，D₉₅≤2D₅₀，D₁₀₀≤3D₅₀，通过称重计量和分析测试，结果表明，稀土回收率为98%，稀土纯度为90%。

实施例2

（1）重选稀土抛光粉：取30kg废弃的稀土抛光粉，用60目筛子过筛除去大颗粒物及异物。将过筛后细组分调浆，调浆的质量百分比浓度为35%浆液，采用1m²摇床上进行重选分离，收集重组分。经过干燥，即得重选稀土抛光粉，通过称重计量和分析测试，结果表明，稀土回收率为73.6%，稀土纯度为80.2%；

（2）初生稀土抛光粉的制备：取300g烘干的重选稀土抛光粉于1000mL烧杯中，加入500mL质量百分比为8%的六氟合锆酸铵水溶液，搅拌均匀，升温加热至60℃，搅拌反应10 h，然后通过沉降、清洗和过滤后回收固体，得到初生稀土抛光粉；

（3）再生稀土抛光粉的制备：将初生稀土抛光粉经初步干燥后，放入高温炉，温度升至在1100℃焙烧6 h，冷却后，经气流粉碎，即得再生稀土抛光粉，所得到的再生稀土抛光粉的D₅₀粒径为1.0~5.0μm，D₁₀≥0.5 D₅₀，D₉₅≤2D₅₀，D₁₀₀≤3D₅₀，通过称重计量和分析测试，结果表明，稀土回收率为98.2%，稀土纯度为89%。

实施例3

（1）重选稀土抛光粉：取30kg废弃的稀土抛光粉，用60目筛子过筛除去大颗粒物及异物。将过筛后细组分调浆，调浆的质量百分比浓度为30%浆液，采用1m²摇床上进行重选分离，收集重组分。经过干燥，即得重选稀土抛光粉，通过称重计量和分析测试，结果表明，稀土回收率为71.8%，稀土纯度为81.2%；

（2）初生稀土抛光粉的制备：取500g烘干的重选稀土抛光粉于1000mL烧杯中，加入600mL质量百分比为5%的六氟合锆酸铵水溶液，搅拌均匀，升温加热至70℃，搅拌反应12 h，然后通过沉降、清洗和过滤后回收固体，得到初生稀土抛光粉；

（3）再生稀土抛光粉的制备：将初生稀土抛光粉经初步干燥后，放入高温炉，温度升至在1000℃焙烧12 h，冷却后，经气流粉碎，即得再生稀土抛光粉，所得到的再生稀土抛光粉的D₅₀粒径为1.0~5.0μm，D₁₀≥0.5 D₅₀，D₉₅≤2D₅₀，D₁₀₀≤3D₅₀，通过称重计量和分析测试，结果表明，稀土回收率为96.8%，稀土纯度为91%；

实施例4

（1）重选稀土抛光粉：取30kg废弃的稀土抛光粉，用60目筛子过筛除去大颗粒物及异物。将过筛后细组分调浆，调浆的质量百分比浓度为30%浆液，采用1m²摇床上进行重选分离，收集重组分。经过干燥，即得重选稀土抛光粉，通过称重计量和分析测试，结果表明，稀土回收率为71.8%，稀土纯度为81.2%；

（2）初生稀土抛光粉的制备：取400g烘干的重选稀土抛光粉于1000mL烧杯中，加入400mL质量百分比为20%的六氟合锆酸铵水溶液，搅拌均匀，升温加热至50℃，搅拌反应6h，然后通过沉降、清洗和过滤后回收固体，得到初生稀土抛光粉；

（3）再生稀土抛光粉的制备：将初生稀土抛光粉经初步干燥后，放入高温炉，温度升至在1000℃焙烧8h，冷却后，经气流粉碎，即得再生稀土抛光粉，所得到的再生稀土抛光粉的D₅₀粒径为1.0~5.0μm，D₁₀≥0.5 D₅₀，D₉₅≤2D₅₀，D₁₀₀≤3D₅₀，通过称重计量和分析测试，结果表明，稀土回收率为96.8%，稀土纯度为91%。

实施例5

（1）重选稀土抛光粉：取30kg废弃的稀土抛光粉，用60目筛子过筛除去大颗粒物及异物。将过筛后细组分调浆，调浆的质量百分比浓度为25%浆液，采用1m²摇床上进行重选分离，收集重组分。经过干燥，即得重选稀土抛光粉，通过称重计量和分析测试，结果表明，稀土回收率为72.6%，稀土纯度为79.2%；

（2）初生稀土抛光粉的制备：取500g烘干的重选稀土抛光粉于1000mL烧杯中，加入500mL质量百分比为12%的六氟合锆酸铵水溶液，搅拌均匀，升温加热至60℃，搅拌反应8 h，然后通过沉降、清洗和过滤后回收固体，得到初生稀土抛光粉；

（3）再生稀土抛光粉的制备：将初生稀土抛光粉经初步干燥后，放入高温炉，温度升至在1050℃焙烧10h，冷却后，经气流粉碎，即得再生稀土抛光粉，所得到的再生稀土抛光粉的D₅₀粒径为1.0~5.0μm，D₁₀≥0.5 D₅₀，D₉₅≤2D₅₀，D₁₀₀≤3D₅₀，通过称重计量和分析测试，结果表明，稀土回收率为97.2%，稀土纯度为90%。

抛光性能测试，实施例1再生稀土抛光粉产品的抛光能力59.6（被磨掉玻璃量mg/10min）；实施例2再生稀土抛光粉产品的抛光能力59.1；实施例3再生稀土抛光粉产品的抛光能力60.1；实施例4再生稀土抛光粉产品的抛光能力59.8；实施例5再生稀土抛光粉产品的抛光能力60.6；原稀土抛光粉产品的抛光能力60.8；由此可见，本发明再生稀土抛光粉的抛光能力恢复到原抛光粉抛光能力在97.2~99.67%范围内，说明该方法效果很好。

Claims (4)

1.一种稀土抛光粉再生的制备方法，其特征在于该方法具有以下工艺步骤：

（1）重选稀土抛光粉：将废弃的稀土抛光粉调浆，调浆的浓度为25~35%质量百分比，采用摇床重选设备进行重选分离，分离得到的重组分，经过干燥为重选稀土抛光粉；

（2）初生稀土抛光粉的制备：将重选稀土抛光粉用质量百分比为2~25%的六氟合锆酸铵水溶液进行处理，加热50~75℃，搅拌反应6~12 h，然后通过沉降、清洗和过滤后回收固体，得到初生稀土抛光粉；

（3）再生稀土抛光粉的制备：将初生稀土抛光粉经初步干燥后，在1000℃~1100℃焙烧3~12 h，冷却后，经气流粉碎，即得再生稀土抛光粉，所得到的再生稀土抛光粉的D₅₀粒径为1.0~5.0μm，D₁₀≥0.5 D₅₀，D₉₅≤2D₅₀，D₁₀₀≤3D₅₀。

2.根据权利要求1步骤（1）所述一种稀土抛光粉再生的制备方法，其特征是：采用摇床重选。

3.根据权利要求1步骤（2）中所述一种稀土抛光粉再生的制备方法，其特征是：六氟合锆酸铵为化学纯以上。

4.根据权利要求1步骤（3）中所述一种稀土抛光粉再生的制备方法，其特征是：再生稀土抛光粉的粒径为D₅₀粒径为1.0~5.0μm，D₁₀≥0.5 D₅₀，D₉₅≤2D₅₀，D₁₀₀≤3D₅₀。