【摘 要】
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稀土被国内外科学家视为新材料的“宝库”,是发展高新技术产业的关键元素。稀土抛光粉在稀土产业里举足轻重,素有“抛光粉之王”的美誉。我国每年使用数万吨稀土抛光粉,用完形成的抛光粉废料有十几万吨。大部分的稀土抛光粉废料被填埋或堆积,造成环境污染。包头市某公司产生的稀土抛光粉废料颇具回收价值,本课题旨在探索一种简便、低价的工艺技术,将稀土抛光粉废料回收并加以利用,从而变废为宝,积极响应国家十四五生态环保战
【基金项目】
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内蒙古自治区自然科学基金重大项目(2020ZD17); 内蒙古自治区自然科学基金面上项目(2021MS05001)
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稀土被国内外科学家视为新材料的“宝库”,是发展高新技术产业的关键元素。稀土抛光粉在稀土产业里举足轻重,素有“抛光粉之王”的美誉。我国每年使用数万吨稀土抛光粉,用完形成的抛光粉废料有十几万吨。大部分的稀土抛光粉废料被填埋或堆积,造成环境污染。包头市某公司产生的稀土抛光粉废料颇具回收价值,本课题旨在探索一种简便、低价的工艺技术,将稀土抛光粉废料回收并加以利用,从而变废为宝,积极响应国家十四五生态环保战略的要求。本论文以湿法除杂的方法研究了稀土抛光粉废料的回收过程,分别使用了氢氧化钾、氢氧化钠和盐酸去除稀土抛光粉废料中的杂质,具体内容如下:(1)使用氢氧化钾对稀土抛光粉废料进行除杂。分别研究了反应温度、反应时间、氢氧化钾使用量、氢氧化钾浓度等因素对杂质脱除率的影响规律。研究结果表明,当温度为180℃,时间为8 h,氢氧化钾用量为8倍摩尔量,氢氧化钾浓度为4mol/L时,除杂效果最好。按此工艺参数进行实验,杂质脱除率为81.0%。(2)为了解决氢氧化钾除杂过程中所需的时间长,反应时所需的温度高等问题,进一步使用了氢氧化钠对稀土抛光粉废料进行除杂。分别研究了碱比(氢氧化钠与稀土抛光粉废料的质量比)、氢氧化钠浓度、反应温度、反应时间等因素对杂质脱除率的影响规律。研究结果表明,当碱比为2,氢氧化钠浓度为2.5 mol/L,反应温度为105℃,反应时间为90 min时,除杂效果最好。按此工艺参数进行试验,杂质脱除率为79.7%。氢氧化钠与氢氧化钾的除杂效果几乎相同,但是使用氢氧化钠除杂时,反应时间、反应温度和药品消耗量都大大降低,节约了大量的时间经济成本。(3)稀土抛光粉废料中的主要杂质三氧化二铝和二氧化硅在碱性环境中会生成一种叫做沸石的沉淀,导致杂质不能全部除去,影响了除杂效果。为了解决反应过程中生成的沉淀导致氢氧化钾和氢氧化钠除杂率低的问题,进一步采用了酸碱混合的除杂工艺。首先使用盐酸除去杂质中的三氧化二铝。研究结果表明,当酸比(盐酸与稀土抛光粉废料的质量比)为0.5,盐酸浓度为1 mol/L,反应温度为20℃,反应时间为80 min时,对三氧化二铝的除杂效果最好。按此工艺参数进行试验,杂质三氧化二铝脱除率为90%。接着使用氢氧化钠除杂,在盐酸和氢氧化钠除杂的最佳工艺参数下,杂质脱除率为93.9%。
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