氧化锆磨削废料的回收工艺研究

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氧化锆是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损且具有优良的导电性能的无机非金属材料。21世纪以来,氧化锆行业飞速发展被大量用于功能陶瓷、结构陶瓷、耐火材料、饰品等领域。氧化锆材料一般采用金刚石砂轮进行磨削而磨制成符合要求的氧化锆制品。在磨削的过程中产生大量氧化锆磨削废料。如氧化锆陶瓷刀磨削废料中氧化锆的成分含量达到90%以上且含有价值极高的金刚石材料,若未经妥善回收处理,会造成氧化锆和金刚石材料的极大浪费和一定的环境污染。目前,对于氧化锆磨削废料的回收尚无产业化报道。本论文主要针对氧化锆陶瓷刀生产过程中产生的磨削废料的回收技术进行研究,根据氧化锆磨削废料中的成分种类将氧化锆磨削废料的回收分为三部分:树脂等有机物的分离、金刚石磨料的分离、金属及氧化物的分离,提出了一套较为完善的回收工艺,并得确定其最佳工艺条件。主要内容如下:  首先研究了树脂分离的方法,采用灼烧法和溶解法两种方法。对于灼烧法,探讨了灼烧温度和灼烧时间对树脂分离的影响,得到最佳工艺条件为灼烧温度500℃、灼烧时间为1.5h;对于溶解法,探讨了溶剂的选择、溶解温度、溶解时间、原料配比、乙醇用量对树脂分离的影响,得到最佳工艺条件为选用丙酮作为溶解溶剂、溶解温度为50℃、溶解时间1h、原料配比1∶4、乙醇为30%。  其次,研究了金刚石磨料分离的方法,采用筛分法和上升流水力分选法进行分离。对于筛分法,探讨了筛网的选择对金刚石磨料分离的影响,综合考虑金刚石分离程度和效率,确定运用600目筛网进行筛分;对于上升流水力分选法,探讨了在上升流水力分选中进料位置、水流速和分离时间对分离效果的影响,得到的最佳工艺条件为进料位置为30cm处、水流速为0.7000cm/s、分离时间为20min。  再次,研究了金属及氧化物分离的方法,采用磁选将磁性物质回收,酸洗碱洗达到除杂效果,探讨了酸洗过程中酸的选择、酸的浓度、反应温度、反应时间、原料配比对酸洗的影响;在碱洗过程中,氢氧化钠用量、反应温度、反应时间、原料配比对碱洗的影响。最终得到的最佳工艺条件为,酸洗过程中运用20%的硝酸、反应温度为70℃、反应时间为2h、原料配比为1∶4;碱洗氢氧化钠浓度5%、反应温度90℃、反应时间1h、原料配比1∶4。  最后,将氧化锆磨削废料工艺几部分进行整合探讨,得到最佳工艺流程为氧化锆磨削废料经过丙酮溶剂进行溶解除去大部分的树脂等有机成分,经过上升流水力分选和筛分将氧化锆和金刚石分离,然后经过磁选回收磁性物质,经过酸洗碱洗分离废料中无机成分,经干燥灼烧最终得到纯度较高的氧化锆和金刚石。
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