稀土拋光粉是怎么制備的？用到了哪些設備？

發(fā)布時間 | 2023-09-13 10:34 分類 | 粉體加工技術點擊量 | 1642

稀土干燥粉碎機分級機

導讀：目前，我國在稀土拋光粉生產(chǎn)和應用等方面已取得很大成就，但與國外相比仍有一定差距。特別是最近二十年來稀土拋光粉發(fā)展迅速，但其系統(tǒng)性的基礎理論研究卻相對滯后。

稀土拋光粉是一種重要的稀土深加工產(chǎn)品，其廣泛應用有助于提高稀土產(chǎn)品附加值，促進我國稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在國民經(jīng)濟和國家建設中占有重要地位。

圖1 氧化鈰粉末

拋光粉拋光能力的大小主要與拋光粉的物理化學性質有關，亦即與顆粒形狀、粒度大小及均勻程度、合適的硬度、晶體結構、化學活性與雜質含量等有關。拋光粉的這些性能在很大程度上與燒結溫度有關。因此合理的工藝條件對于生產(chǎn)優(yōu)質稀土拋光粉是十分重要的。

目前，我國生產(chǎn)鈰基稀土拋光粉的原料主要有：氧化鈰、氫氧化稀土與碳酸稀土、氯化稀土、氟碳鈰礦。據(jù)其CeO₂量的高低可將鈰基拋光粉分為兩大類：一類是CeO₂含量高的價高質優(yōu)的高鈰拋光粉，一般CeO₂/TREO（Total，Rare，Earth，Oxides）≥80%，另一類是CeO₂含量低的廉價的低鈰拋光粉，其鈰含量在50%左右，或者低于50%，其余由La₂O₃，Nd₂O₃，Pr₆O₁₁組成。此外還有將其分為三種的分類標準：

圖2 CeO2晶體結構圖

1、高鈰拋光粉

高鈰拋光粉是CeO₂含量高的價高質優(yōu)的高鈰拋光粉，一般CeO₂≥99%。其主要以由“氯化稀土”分離出的氫氧化鈰、或以“氟碳鈰礦”的中間產(chǎn)物，富鈰富集物為初始原料，以物理化學方法加工成硬度大，粒度均勻、細小，呈面心立方晶體的粉末產(chǎn)品。

2、中鈰拋光粉

用混合稀土氫氧化物為原料，以化學方法預處理得稀土鹽溶液，加入中間體(沉淀劑)使轉化成CeO₂≥80% ～ 85%的中級鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。

3、低鈰拋光粉

低鈰拋光粉是CeO₂含量低的廉價的低鈰拋光粉，其鈰含量在50%左右，或者低于50%，其余由La₂O₃，Nd₂O₃，Pr₆O₁₁組成。其主要以“氯化稀土、氟碳鈰礦和少釹碳酸稀土制備生產(chǎn)。

目前常用的鈰基稀土拋光粉制備方法有固相反應法和和液相反兩種。固相反應法是以稀土精礦或者其富集物為原料，直接進行高溫焙燒后進行細分處理得到成品。液相反應法是通過沉淀、水解、蒸發(fā)等手段將可溶性鈰鹽從溶液中濃縮，然后再經(jīng)過脫水和高溫分解處理得到成品。在此基礎上可將固相反應法細分為氟碳鈰精礦直接煅燒法和碳酸稀土煅燒法；液相反應法有氨水沉淀法、水熱法、溶膠-凝膠法等。這些方法的優(yōu)缺點如下表展示：

制備方法	優(yōu)點	缺點	基本原理
氟碳鈰精礦直接煅燒法	工藝簡單，易于操作，成本低廉，使用化學試劑少	原料成分復雜，影響產(chǎn)品性能
碳酸稀土煅燒法	所得產(chǎn)品性能好	制備過程中溫度難以控制	——
氨水沉淀法	引入雜質離子少	成本偏高
水熱法	成品低團聚，粒徑細	操作困難	以水溶液為反應介質，通過高溫、高壓環(huán)境使難溶或不溶物質溶解重結晶
溶膠-凝膠法	成品純度高，粒度小，分散性好	成本較高	離子或有機物在低溫環(huán)境發(fā)生的水解、聚合反應會產(chǎn)生部分溶膠，溶膠經(jīng)反應形成具有一定空間結構的凝膠最后凝膠經(jīng)干燥或焙燒后可制備出超細化合物

拋光粉制備基本的工藝過程可在下圖中有直觀的了解。

圖 3 拋光粉制備流程

其中用到的主要設備有用于對原料與半成品進行粉碎和研磨的粉碎機和球磨機、用于液態(tài)和固態(tài)物質進行處理的溶解槽和沉淀槽、過濾出固態(tài)物質的過濾機、用于在高溫下對物質進行處理的煅燒爐和用于對物料進行大小和質量的分類的分級機和篩分機。其中煅燒爐及其工藝是制備高性能稀土拋光粉的關鍵，因為焙燒溫度對拋光粉的性能影響最大。

圖 4 拋光材料球體示意圖

這主要是因為焙燒溫度過低時，拋光粉粒子過軟，極易破碎，致使拋光粉機械研磨作用下降，另一方面在拋光的單位時間內(nèi)同時產(chǎn)生過多的的具有活性的顆粒新鮮破裂面，只有一小部分能與玻璃表面接觸，其余部分沒有得到利用就被拋光劑漿體飽和了，限制了拋光速度，而焙燒溫度過高，致使拋光粉粒子太硬，研磨中不易破碎，不易暴露顆粒新鮮面，晶格缺陷減少，致使拋光粉化學活性下降，只能對玻璃表面起機械的磨削作用，所以影響拋光速度。而對拋光粉進行高溫淬火處理，可進一步增加其拋光效率。