Situación actual y aplicación del polvo pulidor
El polvo de pulido de tierras raras a base de cerio es uno de los productos de tierras raras más importantes. Debido a que tiene las ventajas de una gran capacidad de corte, un tiempo de pulido corto, una alta precisión de pulido y un entorno operativo limpio, tiene un mejor efecto de uso que otros polvos de pulido (como el polvo rojo Fe2O3) y se le llama el "Rey de los polvos de pulido". " Este producto se está desarrollando rápidamente en nuestro país y sus aplicaciones aumentan día a día. Su producción ha aumentado y sus perspectivas de desarrollo son prometedoras.
Proceso de desarrollo de 1.1
El polvo rojo (óxido de hierro) es el primer material de pulido utilizado en la historia, pero su velocidad de pulido es lenta y no puede eliminar la contaminación por óxido. Con el desarrollo de la industria de las tierras raras, en los años 30 se utilizaron por primera vez en Europa óxidos de tierras raras como polvo de pulido para pulir vidrio. Durante la Segunda Guerra Mundial, un empleado que trabajaba para WF and Banister Company en Rochford, Illinois, propuso un polvo de pulido de óxido de tierras raras llamado Banister en 1943, que pronto tuvo éxito en el pulido de instrumentos ópticos de precisión. El polvo de pulido de tierras raras tiene las ventajas de una alta eficiencia de pulido, buena calidad y baja contaminación, lo que ha atraído investigaciones en los Estados Unidos y otros países. De esta manera, la tendencia de los polvos de pulido de tierras raras a reemplazar los polvos de pulido tradicionales se ha desarrollado rápidamente.
Los países extranjeros comenzaron a producir polvo de pulido de tierras raras hace 60 años. En la década de 1990, varios productos estandarizados y serializados alcanzaron más de 30 especificaciones.
Existen 15 importantes fabricantes extranjeros de polvo de pulido de tierras raras (con una capacidad de producción anual de más de 200 toneladas). Entre ellas, la empresa francesa Rhodia tiene una capacidad de producción anual de más de 2.200 toneladas. Actualmente es el mayor fabricante de polvos de pulido de tierras raras del mundo. La capacidad de producción anual de polvo para pulir en Estados Unidos supera las 65.438.0500 toneladas. Las materias primas utilizadas para producir polvo de pulido de tierras raras en Japón incluyen bastnasita, cloruro de cerio crudo y cloruro de tierras raras, y los procesos son diferentes. La producción de polvo de pulido japonés de tierras raras tiene sus propias características en términos de equipo y tecnología de sinterización. En 1968, mi país desarrolló con éxito por primera vez polvo de pulido de tierras raras en la planta química Yuelong de Shanghai. Posteriormente, Northwest Optical Instrument Factory y Yunnan Optical Instrument Factory desarrollaron con éxito diferentes tipos de polvo de pulido de tierras raras utilizando monacita como materia prima. El Instituto de Investigación de Metales No Ferrosos de Beijing, el Instituto de Tecnología de Beijing y otras unidades desarrollaron y promovieron el polvo de pulido de tierras raras 739 en 1976, y desarrollaron con éxito el polvo de pulido de tierras raras 771 en 1977. En 1979, Gansu Rare Earth Company desarrolló con éxito el polvo de pulido de tierras raras 797. Actualmente hay 14 fabricantes de polvos de pulido de tierras raras en el país (con una capacidad de producción anual de más de 30 toneladas), y el más grande tiene una capacidad de producción anual de 2220 toneladas (Baotou Tianjiao Meiqing Rare Earth Polishing Powder Co., Ltd. ). Sin embargo, en comparación con países extranjeros, todavía existe una gran brecha. La razón principal es que la calidad de los productos en polvo de pulido de tierras raras es inestable, no logra la estandarización y la serialización y no puede cumplir completamente con los requisitos de pulido de varios campos industriales. debe ponerse al día.
1.2 Clasificación de los componentes
1.2.1 Dividir por la cantidad de CeO2 en el polvo de pulido de tierras raras:
El componente principal del polvo de pulido de tierras raras es CEO_2. Según el contenido de CEO_2, el polvo de pulido de cerio se puede dividir en dos categorías: uno es polvo de pulido de cerio de alta calidad y precio alto con alto contenido de CEO_2, generalmente CEO_2/treo≥80, el otro es polvo de pulido barato con bajo contenido de cerio; El contenido de CEO_2 es bajo, el contenido de cerio es aproximadamente inferior a 50 y el resto es La2O3, Nd2O3 y PR6O60.
Para el polvo de pulido con alto contenido de cerio, cuanto mayor sea el grado de óxido de cerio, mayor será la capacidad de pulido y mayor será la vida útil, especialmente al pulir vidrio duro (sintético, lentes ópticas, etc.) para un mucho tiempo. ), se recomienda utilizar polvo de pulido de cerio de alta calidad.
El polvo de pulido con bajo contenido de cerio generalmente contiene aproximadamente un 50% de CeO2 y el 50% restante es La2O3. ¿SO3, Nd2O3? ¿SO3, Pr6O11? Sulfatos alcalinos anhidros como SO3 o fluoruros alcalinos como LaOF, NdOF, ProF, etc. Este tipo de polvo para pulir se caracteriza por su bajo costo y su capacidad de pulido inicial es casi la misma que la del polvo para pulir de óxido de cerio. Por lo tanto, se usa ampliamente en el pulido de vidrio plano, vidrio para tubos de cuadros, lentes para gafas, etc. , pero su vida útil debe ser menor que la del polvo de pulido de óxido de cerio.
1.2.2 Dividir por el tamaño de las partículas y la distribución del tamaño de las partículas del polvo de pulido de tierras raras:
El tamaño de las partículas y la distribución del tamaño de las partículas del polvo de pulido de tierras raras tienen un impacto importante en la Rendimiento del polvo de pulido.
Para el polvo de pulido con una determinada composición y tecnología de procesamiento, cuanto mayor sea el tamaño promedio de las partículas, mayor será la velocidad de pulido del vidrio y la rugosidad de la superficie. En la mayoría de los casos, el polvo de pulido con un tamaño de partícula de aproximadamente 4 μm tiene la mayor velocidad de pulido. Por el contrario, si el tamaño medio de partícula del polvo de pulido es menor, se reducirá la cantidad de pulido, se reducirá la velocidad de pulido y se mejorará la suavidad de la superficie del vidrio. Generalmente, el polvo de pulido estándar tiene una distribución de tamaño de partícula estrecha, con pocas partículas que sean demasiado finas y demasiado gruesas. El polvo para pulir sin partículas grandes puede pulir una superficie de alta calidad, mientras que el polvo para pulir con pocas partículas finas puede aumentar la velocidad de pulido. Además, el polvo de pulido de tierras raras también se puede clasificar según diferentes tipos de aditivos. La tecnología de producción del polvo de pulido de tierras raras pertenece a la tecnología de ingeniería de micropolvos, y el polvo de pulido de tierras raras pertenece al polvo ultrafino. Generalmente existen tres tipos de polvos ultrafinos en el mundo: nanómetro (1 nm ~ 100 nm); submicrón (100 nm ~ 1 micrón); micrón (1 micrón ~ 100 micrón). Según este método de clasificación, el polvo de pulido de tierras raras se puede dividir. en tres tipos Categoría: polvo de pulido de tierras raras a nivel nanométrico, polvo de pulido de tierras raras submicrónico, polvo de pulido de tierras raras a nivel de micras. Por lo general, el polvo de pulido de tierras raras que utilizamos tiene un tamaño de micras, con una distribución de tamaño de partícula entre 1 micrón y 10 μm. De acuerdo con sus propiedades físicas y químicas, el polvo de pulido de tierras raras se usa generalmente para el pulido fino en el proceso final de pulido de vidrio. , por lo que su distribución del tamaño de partículas generalmente no supera los 10 μm, los polvos de pulido (incluidos los polvos de pulido de tierras raras) con tamaños de partículas superiores a 10 μm se utilizan principalmente para el desbaste en las primeras etapas del procesamiento de vidrio. Los polvos de pulido de tierras raras submicrométricos de menos de 1 μm son. recibiendo cada vez más atención debido a su aplicación en los campos de pantallas de cristal líquido y discos ópticos de computadora. La producción aumenta año tras año.
El polvo pulidor de tierras nano raras ya está disponible. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, sus perspectivas de aplicación son impredecibles, pero su participación de mercado es aún pequeña y pertenece a la etapa de investigación y desarrollo.
1.3 Materias primas de producción
Las materias primas para producir cerio en polvo de pulido de tierras raras en mi país son:
(1) Óxido de cerio (CeO2), que se separa y se mezcla con sales de tierras raras (W (CeO2) = 99) obtenidas;
(2) El hidróxido de tierras raras mixto (RE(OH)3) es una materia prima intermedia después del tratamiento químico de las tierras raras concentrado (w(REO)≥50) ( w(REO)=65, W(CEO 2)≥48);
(3) Cloruro de tierras raras mixto (RECl3), extraer y separar el cloruro clorado con menos contenido de europio del cloruro mixto de tierras raras Tierras raras (que contienen principalmente La, Ce, Pr y nd, w(REO)≥45, w(CEO 2)≥50);
(4) Alto- concentrado de tierras raras de grado (w(REO)≥60, w (CeO2) ≥ 48), incluidos concentrados mixtos de tierras raras en Baotou, Mongolia Interior, y concentrados de bastnasita en Weishan, Shandong y Mianning, Sichuan.
Excepto la n.° 1, las materias primas n.° 2, 3 y 4 contienen tierras raras ligeras (w(REO)≈98. El componente principal es CeO2, y w(CeO2) representa 48). ~50. China es rica en recursos de cerio. Según estimaciones, sus reservas industriales son de unas 180.000 toneladas (calculadas como CeO2), lo que ha sentado una base sólida para el desarrollo sostenible del polvo de pulido de tierras raras en mi país en el futuro. También es una ventaja única para mi país y puede promover el desarrollo. rápido desarrollo de la industria de tierras raras de mi país.
1.4 Principales tecnologías y equipos de producción
1.4.1 Producción de polvo de pulido de tierras raras con alto contenido de cerio
Utilizando óxido de cerio separado de la mezcla de tierras raras como materia prima El material, utilizando métodos físicos y químicos, se utiliza para procesar productos en polvo con alta dureza, tamaño de partícula uniforme y fino y cristales cúbicos centrados en la cara. El flujo de proceso principal es: materias primas → alta temperatura → calcinación → enfriamiento con agua → clasificación hidráulica → filtración → secado → productos de polvo de pulido de tierras raras con cerio de alta calidad.
El equipamiento principal incluye: horno de descomposición, tanque de enfriamiento con agua, clasificador, filtro y caja de secado.
Indicadores principales: w(REO)=99, W(CEO 2)=99 en el producto; la tasa de recuperación de tierras raras es de aproximadamente 95; 200 ~ 300 malla), la forma cristalina está completa. Este producto es adecuado para pulido a alta velocidad. Este polvo de pulido con alto contenido de cerio sustituye por primera vez al clásico polvo de pulido de óxido de hierro (polvo rojo).
1.4.2 Preparación de polvo de pulido de tierras raras a base de cerio
Usando hidróxido de tierras raras mixto (w(REO)=65, w(CeO2)≥48) como materia prima, mediante productos químicos La solución de sal de tierras raras se obtiene mediante pretratamiento y se agrega un intermedio (precipitante) para convertirla en un polvo de pulido intermedio de cerio y tierras raras con w (CEO 2) = 80 ~ 85. El flujo principal del proceso es el siguiente:
Materias primas →oxidación→disolución optimizada→filtración→disolución ácida→precipitación→lavado y filtración→calcinación a alta temperatura→molienda y cribado finos→producto en polvo de pulido de tierras raras de cerio intermedio .
Equipos principales: tanque de oxidación, tanque de solución óptima, tanque de solución ácida, tanque de sedimentación, filtro, horno de calcinación, máquina de molienda y cribado fino, máquina envasadora.
Indicadores principales: w(REO)=90, w(CEO 2)= 80 ~ 85 en el producto; la tasa de recuperación de tierras raras es de aproximadamente 95; el tamaño promedio de las partículas es de 0,4 micrones ~ 1,3 μm; El producto es adecuado para el pulido de alta velocidad y el rendimiento es mejor que el polvo de pulido de tierras raras de cerio de alta calidad.
1.4.3 Preparación de polvo de pulido de tierras raras con bajo contenido de cerio
Usando cloruro de tierras raras sin europio (w(REO)≥45, w(CeO2)≥48) como materia prima material, utilizando sintético La sal doble intermedia (precipitante) se precipita para producir polvo de pulido de tierras raras a base de cerio de baja calidad. El flujo principal del proceso es el siguiente:
Materias primas → disolución → precipitación doble de sal → filtración y lavado → calcinación a alta temperatura → trituración → molienda fina y cribado → productos de polvo de pulido de tierras raras con cerio de baja calidad.
Equipos principales: tanque de disolución, tanque de sedimentación, filtro, horno de calcinación, pulverizador, molienda fina y cribadora.
Indicadores principales: w (reo) = 85 ~ 90, w (CEO 2) = 48 ~ 50 en el producto; la tasa de recuperación de tierras raras es de aproximadamente 95; el tamaño promedio de las partículas es de 0,5 micrones ~ 1,5 micrones ( o malla 320 ~400). Este producto es adecuado para el pulido de vidrio óptico a alta velocidad.
Utilizando concentrado de tierras raras de alta calidad mezclado con bastnatzita (w(REO)≥60, w(CeO2)≥48) como materia prima, a través de métodos químicos y físicos como molienda, calcinación y cribado, se Se puede producir directamente productos en polvo de pulido de tierras raras de baja calidad.
El flujo principal del proceso es el siguiente:
Materias primas → molienda fina en seco → ingredientes → mezcla de polvo → tostado → molienda y cribado → productos en polvo de pulido de tierras raras con cerio de baja calidad.
Equipos principales: molino de bolas, mezcladora, horno de tostación, cribadora, etc. Indicadores principales: w(REO)≥95, W(CEO 2)≥50 en el producto, tasa de recuperación de tierras raras ≥95; el tamaño de partícula del producto es 65438±0,5 μm ~ 2,5 μm. Este producto es adecuado para pulido de alta velocidad. de lentes para gafas y tubos de imagen para televisión.
Mi país produce la mayor cantidad de polvo de pulido de tierras raras con cerio de baja calidad, lo que representa más del 90% de la producción total.
1.5 Aplicaciones
El polvo de pulido de tierras raras a base de cerio se ha utilizado ampliamente en el pulido de productos industriales debido a sus excelentes propiedades químicas y físicas, como diversos dispositivos de vidrio óptico, televisores tubos de imagen, vidrio óptico, tubos de osciloscopio, vidrio plano, obleas semiconductoras, productos metálicos de precisión, etc.
1.6 Mercado
En el consumo de polvo de pulido de tierras raras, Japón es el mayor país consumidor, produciendo alrededor de 3550-4000 toneladas de polvo de pulido cada año, con un valor de producción de 3,5 -4 mil millones de yenes. Al mismo tiempo, también se importan algunos polvos de pulido de Francia, Estados Unidos y China. Entre ellos, el mayor mercado consumidor de polvos para pulir son los tubos de rayos catódicos para televisores en color. A mediados de la década de 1990, la producción de tubos de rayos catódicos de Japón se trasladó al extranjero, y la producción de productos de pantalla plana aumentó rápidamente, y también aumentó la demanda de polvo de pulido a base de cerio. El polvo de pulido consumido en la producción japonesa de pantallas planas para LCD representa aproximadamente el 50% de su mercado. Desde la década de 1990, Japón ha transferido tecnología y equipos de producción de polvo para pulido de tubos de rayos catódicos al extranjero. Por ejemplo, a partir de 1989, la empresa japonesa Meiqing Chemical Company ha producido en el extranjero polvo pulidor a base de cerio para tubos de rayos catódicos. En 1989 se estableció una empresa de propiedad absoluta en la provincia de Taiwán y se puso en producción en 1990, con una capacidad de producción anual de 1.000 toneladas. En 1997, se estableció en Baotou una empresa conjunta con China Baotou Steel Company, que se especializa en la producción de polvo de pulido para tubos de rayos catódicos de televisión en color, tubos de electrones y pulido de vidrio plano. La capacidad de diseño es de 1.200 toneladas/año y las materias primas utilizadas son bastnasita de alta calidad y carbonato de tierras raras rico en cerio.
Por lo tanto, el polvo de pulido para tubos de rayos catódicos de Nippon Metal Chemical Company se ha visto afectado por una gran cantidad de polvos de pulido de bajo precio procedentes de China continental y la provincia de Taiwán, y también tiene la intención de producir polvo de pulido de alto rendimiento para pantallas de cristal líquido. Northeast Metal Chemical Company planea dedicarse a la producción de polvo pulidor para lentes ópticas y pantallas de cristal líquido.
El polvo de pulido de tierras raras con alto contenido de cerio es principalmente adecuado para el pulido de alta velocidad de lentes ópticas de precisión. La práctica demuestra que el polvo de pulido tiene un rendimiento excelente y un buen efecto de pulido. Debido a su mayor precio, se utiliza menos a nivel nacional.
El polvo de pulido de tierras raras de cerio medio es adecuado principalmente para el pulido de alta velocidad de lentes esféricas pequeñas de precisión en instrumentos ópticos. En comparación con el polvo de óxido de cerio, el polvo para pulir puede reducir la concentración líquida del polvo para pulir en un 11%, aumentar la tasa de pulido en un 35%, mejorar el acabado del producto en un nivel y extender la vida útil del polvo para pulir en un 30%. En la actualidad, el uso de este tipo de polvo de pulido en China es todavía muy pequeño y es necesario seguir desarrollando nuevos usos en el futuro.
El polvo de pulido de tierras raras con bajo contenido de cerio, como el 771, es adecuado para el pulido de alta velocidad de vidrio óptico y productos metálicos. Los modelos 797 y C-1 son adecuados para pulir tubos de imagen de televisión, vidrio y planos; vaso. H-500 y 877 son adecuados para pulir tubos de televisión. Además, también se utilizan otros polvos de pulido para pulir instrumentos ópticos, cámaras y lentes de cámaras. Este tipo de polvo para pulir es el más utilizado en China y representa más del 85% del consumo interno total.
1.7, Conclusión
La industria china de polvos de pulido de tierras raras ha tenido una historia de casi 50 años. En la actualidad, nuestro país ha logrado grandes logros y desarrollo en producción, aplicación, mercado, equipamiento técnico y otros aspectos. Se encuentra en una posición de liderazgo en la misma industria en el mundo y se ha convertido en el principal productor y proveedor de polvo para pulido de tierras raras. en el mundo. En el futuro, se deberá acelerar la innovación en equipos técnicos para mejorar los niveles de producción. Es necesario acelerar el proceso de estandarización y serialización de productos, agregar nuevas variedades, mejorar la calidad de los productos, esforzarse por aumentar las exportaciones de productos y ocupar el mercado internacional.