[发明专利]一种由废稀土研磨材料回收稀土元素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由废稀土研磨材料回收稀土元素的方法，属于从用过的废稀土研磨材料回收其中稀土元素的再提纯利用领域。

背景技术

含铈的稀土类抛光材料由于抛光速度快、光洁度、平整度高的优点广泛应用于光学镜头、液晶显示器、平板电脑、手机面板、制作硬盘的玻璃基板的抛光。2010年全球稀土类抛光材料的用量达到3万吨。其中中国大陆用量22000吨。稀土抛光粉的稀土总量(TREO)＞86wt％，CeO₂/TREO＞55％；La₂O₃/TREO＝28-36％；Pr₆O₁₁/TREO＝4-7％；F＝4-7.5％。稀土抛光粉在使用时首先用水要调成浆液，固含量在5-20wt％之间。抛光的机理为化学-机械抛光原理，即由于CeO₂为面心立方晶体，其莫氏硬度在6.5-7之间，而被抛光的玻璃硬度在6.2-6.5之间，故氧化铈可以把玻璃表面突出部分研磨掉，此为机械抛光原理。由于稀土抛光粉中含有4-7.5wt％的氟，而玻璃的基材是SiO₂，故在抛光时有以下反应发生：

SiO₂+4HF＝SiF₄↑+2H₂O

该反应由于有SiF₄气体产生，为不可逆反应，此既化学抛光原理。

随着抛光浆料的循环使用次数的增加氧化铈颗粒的磨损变细，氟的消耗抛光粉失去效能。此时要更换或补充新抛光粉。失效的抛光粉和抛下的玻璃微粉及抛光垫上抛下的聚氨酯、羊毛垫等有机物混合物经沉淀，板框压滤进行回收。

回收料的主要成分如下表：

表1.回收料的主要成分(wt％)

由上表可以看出，回收料的稀土总量很低，而非稀土杂质很高。如按稀土抛光粉的平均稀土总量(TREO)90wt％计算，国内每年22000吨的用量会产生稀土总量26wt％的废弃稀土抛光粉76000多吨，含稀土氧化物19800吨，而这种固体废弃物因为含有1.6wt％的氟会造成环境问题，一直是国内外用户需要解决的问题。况且随着稀土资源的紧缺，有必要将该种废料进行彻底回收、再利用。

专利1246407C公开了一种失效稀土抛光粉的再生方法，该方法是通过对失效稀土抛光粉的物理化学处理，使其中的抛光粉有效成分再生成抛光粉加以利用，而并没有将其中的稀土元素提取出来加以利用。

传统的稀土精矿的处理方法为浓硫酸高温焙烧。因为稀土精矿主要成分为氟碳铈矿、独居石、铁矿石、萤石、硅石，还有以磷酸盐存在的钍。该工艺为了使钍不进入水浸液中，采取高温(大于800℃)焙烧，此时钍生成难溶的焦磷酸钍和偏磷酸钍既ThP₂O₇和Th(PO₃)₄，在后续流程中不被浸出，避免了污染。但是硫酸在高温焙烧时部分直接挥发到大气中，部分分解为SO₃形成酸气对环境造成严重污染。同时为了补充这部分消耗，所加入的硫酸必须过量。按现行工艺条件矿酸重量比1∶(1.2-1.4)，矿中稀土氧化物50wt％，每吨精矿需用92wt％的硫酸，根据下式

RE₂O₃+3H₂SO₄＝RE₂(SO4)₃+3H₂O

500/169＝2.96x10³Mole

2.96x1.5＝4.44x10³Mole

每吨92wt％的硫酸＝920/980＝9.39x10³Mole

故每吨精矿用硫酸＝4.44x10³/9.39x10³＝0.46吨

实际用量1.2-1.4吨硫酸。过量1.2-0.46＝0.74吨

过量0.74/0.46＝160.87％，过量部分一部分消耗在非稀土矿物上，一部分挥发，一部分在高温下分解掉。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种由废稀土研磨材料回收稀土元素的方法，用本方法可以完全回收其中的稀土元素，其产品纯度可以达到99.95-99.99wt％。