稀土抛光粉的生产和选用

稀土抛光粉生产原料

目前，我国生产铈系稀土抛光粉的原料有下列几种：

氧化铈（CeO2），由混合稀土盐类经分离后所得 (w(CeO2)=99%)；

氢氧化稀土（富铈）：混合稀土氢氧化物 (RE(OH)3) ，为稀土精矿 (w(REO)≥50%) 化学处理后的中间原料 (w(REO)=65% ， w(CeO2)≥48%)；

稀土盐类：混合氯化稀土 (RECl3) ，从混合氯化稀土中萃取分离得到的少铕氯化稀土 ( 主要含 La ， Ce ， Pr 和 Nd ，w(REO)≥45% ， w(CeO2)≥50%)，包括氯化稀土、草酸稀土、碳酸稀土等；

单氟碳铈矿：高品位稀土精矿 (w(REO)≥60% ， w(CeO2)≥48%) ，有内蒙古包头混合型稀土精矿，山东微山和四川冕宁的氟碳铈矿精矿。

以上原料中除第 1 种外，第 2 ， 3 ， 4 种均含轻稀土 (w(REO)≈98%) ，且以 CeO2 为主， w(CeO2) 为48% ～ 50% 。

稀土抛光粉生产制备工艺流程介绍

一般制备工艺流程

按制备工艺，稀土抛光粉的生产制备工艺流程可细分为两大类：

1、以稀土精矿或铈富集物为原料的固相反应法

由矿石直接制备抛光粉可省掉繁杂的化学提取过程，而使生产成本大大降低。氟碳铈矿石（用REO＞68％的稀土精矿）粉碎、分级、化学处理、过滤、干燥、900℃以上煅烧、粉碎、分级、混合得含 CeO2 50％左右的氟碳铈矿系抛光粉，矿中的氟和硅对于保证产品的抛光效果起着重要作用。这种以氟碳铈矿为原料直接煅烧生产稀土抛光粉，无需合成中间体，制备工艺简单，虽然生产成本大大降低，但所得稀土抛光粉的档次不高。

2、以稀土可溶盐为原料的煅烧沉淀法

在沉淀法中，可以有多种途径，也更适合于通过调配化学组份来提高抛光性能，如加入氟硅酸进行共沉淀生产的抛光粉，加入硅灰石的高硅含量抛光粉等等。还可以通过控制技术条件来达到控制产品粒度的目的。如以氯化稀土为原料制取稀土抛光粉，经加入沉淀剂合成中间体等化学处理、烘干、煅烧、分级、加工得到产品。

由氯化稀土用不同的中间体制备抛光粉的方法有很多，如碱式盐法、草酸盐法 、碳酸盐法 、氢氧化物、硫酸复盐等。

1、氯化稀土用水溶解得氯化稀土溶液，用碱和氧化剂处理得氢氧化铈 ，再用酸处理得铈浓缩液，加入沉淀剂得沉淀物，经过于燥、煅烧、粉碎和分级、混合得到含 CeO2 80％一90％的氯化铈系抛光粉。

2、采用氯化稀土或分离后的铈富集物为原料，生产的稀土抛光粉质量好，但生产工序多，成本高。一般用硫酸铵、草酸、碳酸钠或碳酸氢铵及氨水作沉淀剂，经过煅烧、分级、过滤、烘干等步骤制得的抛光粉，CeO2片含量在 45％ 一55％左右，最佳煅烧温度为 850 —950℃，煅烧时间为 2．5 —3h。但不同沉淀剂制备的抛光粉性能不同，其中以用硫酸铵作沉淀剂，经过碱化、氟硅酸氟化后所制得的抛光粉其抛蚀量最好，而以用碳酸氢铵及氨水作为沉淀剂、加水煮沸、氟硅酸氟化后所制得的抛光粉其抛蚀量最差。

3、以轻稀土氯化物为原料，以硅氟酸及碳酸氢铵为沉淀剂得稀土氟碳酸盐沉淀、水洗、过滤、煅烧、筛球磨分等步骤。所制得的产品颗粒细、均匀、化学活性强、抛光效率高、应用领域广。

4、 以碳酸稀土混合物(Ce02含量在45％左右)为原料制备高铈抛光粉工艺：碳酸稀土混合物经过煅烧生成氧化稀土，用酸处理得到 CeO (oH )2沉淀和三价稀土溶液，洗涤 CeO(OH)2沉淀、干燥、煅烧可得到 Ce02含量 98 —99％的高铈抛光粉，表面积 3—5m2／g，平均粒径1．5 —2um ，相对其它抛光粉有极佳的抛光能力，达到320mg／30m in。

相关制备工艺流程参考如下：

稀土盐类中碳酸稀土为原材料，生产制备稀土抛光粉流程：

按高、中、低CeO2含量区分铈系稀土抛光粉生产制备工艺流程

1、高铈系稀土抛光粉

主要以稀土混合物分离后的氧化铈（如以“氯化稀土”分离）或以“氟碳铈矿”的中间产物,富铈富集物为初始原料，以物理化学方法加工成硬度大，粒度均匀、细小，呈面心立方晶体的粉末产品。

其主要工艺过程为 :

原料 → 高温 → 煅烧 → 水淬 → 水力分级 → 过滤 → 烘干 → 高级铈系稀土抛光粉产品。

主要设备有 : 煅烧炉，水淬槽，分级器，过滤机，烘干箱。

2、中铈系稀土抛光粉

用混合稀土氢氧化物 (w(REO)=65%，w(CeO2)≥48%) 为原料，以化学方法预处理得稀土盐溶液，加入中间体 ( 沉淀剂 ) 使转化成w(CeO2)=80% ～ 85% 的中级铈系稀土抛光粉产品。

其主要工艺过程为 :

原料 → 氧化 → 优溶 → 过滤 → 酸溶 → 沉淀 → 洗涤过滤 → 高温煅烧 →细磨筛分 → 中级铈系稀土抛光粉产品。

主要设备有 : 氧化槽，优溶槽，酸溶槽，沉淀槽，过滤机，煅烧炉，细磨筛分机及包装机。

3、低铈系稀土抛光粉

主要为“氯化稀土、氟碳铈矿和少铕氯化稀土(w(REO)≥45% ， w(CeO2)≥48%)，以及近年来采用少钕碳酸稀土为原料，以合成中间体 ( 沉淀剂 ) 进行复盐沉淀等处理，可制备低级铈系稀土抛光粉产品。

其主要工艺过程为 :

原料 → 溶解 → 复盐沉淀 → 过滤洗涤 → 高温煅烧 → 粉碎 → 细磨筛分 → 低级铈系稀土抛光粉产品。

主要设备有 : 溶解槽，沉淀槽，过滤机，煅烧炉，粉碎机，细磨筛分机。

另外，用混合型的氟碳铈矿高品位稀土精矿(w(REO)≥60% ， w(CeO2)≥48%) 为原料，直接用化学和物理的方法加工处理，如磨细、煅烧及筛分等可直接生产低级铈系稀土抛光粉产品。

其主要工艺过程为 :

原料 → 干法细磨 → 配料 → 混粉 → 焙烧 → 磨细筛分 → 低级铈系稀土抛光粉产品。

主要设备有 : 球磨机，混料机，焙烧炉，筛分机等。

稀土抛光粉生产制备工艺主要环节的目的，以及使用设备介绍：

1、 配制目的

为合成配制碳酸氢铵溶液、硫酸铵溶液及稀土料液。

2、合成目的

用富铈（或少钕）氯化稀土溶液为原料，合成各种用途的稀土抛光粉中间体。

3、烘干目的

在适合的温度下，除去合成所得中间体中的水份，获得干燥松散的抛光粉中间体。

4、煅烧目的

将合成所得中间体经干燥赶去水份，在一定温度下煅烧分解转型，确定抛光粉的晶型、颜色、切削力等物理性能。

煅烧设备参考图

5、分级目的

将煅烧好的抛光粉焙烧料进行干法分级机分级,产出符合工艺要求的不同粒度段的抛光粉成品。

6、混料、包装

将分级好的物料进行混料，确保产品的均匀性。然后根据生产批次进行包装。

影响稀土抛光粉的生产加工的三方面因素：

原料：生产抛光粉的原料按含铈量分为三种：高铈抛光粉用硝酸铈或氯化铈生产，硝酸铈生产的抛光粉颗粒性能更好；富铈抛光粉采用镧铈氯化物生产，所得抛光粉为白色；低铈抛光粉采用混合碳酸稀土或氟碳铈矿生产，颜色为棕红色。

沉淀剂：生产抛光粉的沉淀剂有草酸和碳酸氢铵两种。草酸盐得到的抛光粉具有单晶结构，粉体具有良好的流动性，易于沉降，可采用水力方法进行分级。碳酸盐得到的抛光粉呈片状团聚体结构，悬浮性好，但耐磨性较差，流动性差，一般用于平面抛光。

分级方式：抛光粉在应用前均需进行分级，一般有水力沉降、湿式筛分、干式筛分、水力悬流分级、气流分级等方式。草酸盐生产的抛光粉一般采用湿式筛分或水力悬流分级；碳酸盐制得的抛光粉大多采用气流分级方式实现。

稀土抛光粉的选用方法和注意事项

1、对于光学加工企业，选用抛光粉应考虑4个因素：

抛光精度和速度：速度和精度是一对矛盾，企业应首先确定所需达到的抛光精度，然后考虑速度尽可能快。精度与速度的问题与选用抛光粉的颗粒大小和硬度有关，颗粒越小、越软，所得产品的精度越高，但切削率也低，抛光速度慢。抛光精度和速度除与抛光粉的性能相关外，还与抛光压力、转速、抛光液pH值、有无助磨剂等因素相关。

抛光方式：决定了对抛光粉的悬浮性要求的高低，如高速抛光则要求有较好的悬浮性。

加工面形状：球面抛光要求颗粒呈球形并具有较好的流动性，一般应选用草酸盐法生产的抛光粉；平面抛光对流动性要求不高。

作业环境：决定了所选用抛光粉的颜色是棕红色或白色。

2、与抛光粉的应用性能相关，抛光粉的评价指标有以下5点：

颗粒大小：决定了抛光精度和速度，一般用目数和平均颗粒大小来表征。过筛目数反映了最大颗粒的大小，平均粒度决定了抛光粉颗粒大小的整体水平。

硬度：硬度大的颗粒具有较快的切削率，加入助磨剂也可以提高切削率；

悬浮性：高速抛光要求抛光粉具有较好的悬浮性，颗粒形状和大小对悬浮性有较大影响，片状的抛光粉以及小颗粒的抛光粉的悬浮性较好。悬浮性的提高也可以通过加入悬浮剂来实现。

颗粒结构：颗粒结构是团聚体颗粒还是单晶颗粒决定了抛光粉的耐磨性和流动性。团聚体颗粒在抛光过程中会破碎，从而导致耐磨性下降，单晶颗粒具有好的耐磨性和流动性。

颜色：与原料中的镨含量和温度有关，镨含量越高，抛光粉越显棕红色。低铈抛光粉中含有大量的镨，因而显棕红色。对纯氧化铈抛光粉，焙烧温度高，抛光粉的颜色偏白红，温度低，颜色偏浅黄。