废弃稀土抛光粉资源化利用研究现状

史培阳 王希鑫 丁文清 李鑫哲（东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室辽宁沈阳110819）

废弃稀土抛光粉资源化利用研究现状

史培阳 王希鑫 丁文清 李鑫哲
（东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室辽宁沈阳110819）

本文针对废弃稀土抛光粉进行了详细概述，系统总结了目前废弃稀土抛光粉的资源化利用技术，其中包括强酸法、强碱法以及物理法与强酸法相结合提取稀土元素工艺；在此基础上，指出了废弃稀土抛光粉资源化利用存在的主要问题，并提出了废弃稀土抛光粉的治理措施。

废弃稀土抛光粉；资源化利用

1 废弃稀土抛光粉概述

近几年来，随着光学、电子仪器和信息技术的快速发展，对材料表面的抛光精度要求越来越高，进而促进了稀土抛光粉的发展，我国稀土抛光粉消费量每年平均以30%的速度增长，随之废稀土抛光粉的排放量也逐年增加，目前废稀土抛光粉产生量已超过5万吨以上[1-3]。在废稀土抛光粉中不仅含有稀土氧化物，而且还含有光学玻璃粉相，一方面受国家稀土矿产资源保护性开发政策的影响，造成稀土资源紧缺和稀土抛光粉的价格升高；另一方面，大量闲置的废弃稀土资源，不仅占用土地，还污染环境，而且浪费资源。此外，在光学玻璃粉中成常含有一定量的重金属元素铅，其处置技术备受关注。由于重金属元素铅不容易被生物代谢所分解，属于持久性的污染物，一旦处置不当，进入水体或者土壤中，将对水体和土壤造成污染，并通过食物链进入人体，最终对人的身体健康造成永久伤害[4,5]。鉴于此，若能将废稀土抛光粉中有价组元回收利用，这对于保护环境和节约资源均具有重要的意义。

2 废弃稀土抛光粉的资源化利用技术

目前，国内外关于废稀土抛光粉资源化利用技术主要分为化学法、物理法和物理法与化学法相结合这三大类[6-8]。

2.1 化学法分离工艺

化学法分离工艺是围绕废稀土抛光粉中稀土元素的提取为目主要的，经过高浓度强酸浸出后、再经分离、萃取、富集和焙烧等工艺，最终制备出较为纯净的稀土氧化物。目前废稀土抛光粉化学法分离工艺主要包括强酸法和强碱法工艺[9-11]。

2.1.1 强酸法处理废稀土抛光粉工艺。该工艺以强酸为浸出剂，如硫酸、盐酸和硝酸等，在较高温度下将稀土氧化物提取出来，在经分离、萃取和焙烧等环节，获得稀土含量较高的氧化物。赵文怡等[12]采用盐酸浸出工艺回收废抛光粉中的稀土，研究了H2SO4、HF、H2O2和还原剂A等对于稀土浸出率的影响，认为以盐酸回收废抛光粉中的稀土元素是可行的，加入HF和H2O2都有利于提高稀土元素的浸出率，加入H2SO4会抑制稀土元素的浸出，加入还原剂A可以使废抛光粉中稀土元素的浸出率达到90%以上。周洁英等[13]通过研究酸的种类、酸浓度、温度和添加剂种类等因素对废稀土抛光粉中稀土回收率的影响，在最佳条件下稀土回收率可以达到80%以上。冀代雨等[14]发明了一种由废稀土抛光粉回收稀土元素的方法。根据废稀土抛光粉中稀土氧化物的含量，按照比例同加入的氯化铵、硫酸镁和浓硫酸，经高温焙烧、水浸、氧化镁中和后，滤液经PC-88A液全萃取，可以获得纯度大于99.95%的单一稀土氧化物，该工艺可以使稀土的总回收率大于90%。张海龙[15]等发明了废稀土抛光粉回收再生的方法，首先向废稀土抛光粉中加入硝酸和过氧化氢，高温溶解后，向含稀土溶液中加入氨水调节pH值，再经过滤、洗涤和焙烧后可以获得稀土氧化物。

2.1.2 碱法处理废稀土抛光粉工艺。该方法利用强碱破坏废稀土抛光粉中玻璃相结构，再利用强酸浸出，回收其中的稀土氧化物。

刘晓杰[16]等研究了碱焙烧法工艺，首先将稀土抛光粉与氢氧化钠在550℃下进行焙烧，再经水洗、酸化、硅、铝和钛等杂质转化为可溶的盐类，然后利用草酸沉淀回收稀土元素。常利香[17]等将稀土抛光废料和氢氧化钠低温焙烧，氢氧化钠与稀土氧化物形成不溶于水氢氧化物，通常为RE(OH)3，再经水洗和高温煅烧，控制稀土氧化物的晶型，从而达到回收稀土抛光粉的目的。

无论是采用强酸法还是强碱发处理废稀土抛光粉，虽然稀土氧化物的浸出率较高，可以90%以上，但废稀土抛光粉中稀土含量仅为3%~5%，在浸出过程中存在过量的强酸或强碱及二次尾渣的处理问题，造成环境污染，更重要的是在废稀土抛光粉中含有大量重金属铅元素，因废稀土抛光粉颗粒较为细小，重金属铅元素浸出毒性较高[16]。为此，如何实现含有重金属元素废稀土抛光粉的清洁化处理才是重中之重。

2.2 物理法分离工艺

物理法主要是借助选矿技术，采用重选和浮选方法，利用废稀土抛光粉中组分的亲水能力差异，借助浮选药剂改善其组分在水溶液中的亲和力，使稀土组分表面疏水，并与气泡相互作用形成泡沫而被浮选出来，进而达到分离的目的。

李梅[18]等发明了一种废稀土抛光粉回收再利用的方法，将废抛光粉焙烧冷却后，采用油酸做为稀土捕收剂，水玻璃作为玻璃粉的抑制剂，碳酸钠作为料浆的pH调整剂，在温度在35~45℃下进行浮选，然后经粗选和精选后，可以得到精矿，再经焙烧可以获得稀土产品。赵强[19]等采用水玻璃为抑制剂，水杨羟肟酸为捕收剂，油为起泡剂，NaOH为pH值调整剂，在室温下对废稀土抛光粉进行浮选，再经过滤和烘干后，稀土粉得到一定富集。虽然物理法可以在一定程度上富集稀土元素，但并没有解决废稀土抛光粉无害化处理问题。

2.3 物理法和化学法相结合工艺

利用物理法富集稀土后，借助化学法工艺使稀土氧化物进一步富集和提纯。Kim J Y[20]等研究了从废抛光粉中回收铈，首先用泡沫浮选法和化学溶解作用除去废抛光粉中玻璃粉和絮凝剂，再进行焙烧和硫酸浸出，去除杂质，可以获得纯度较高的硫酸铈溶液。李慧芝[21]发明了一种稀土抛光粉再生的制备方法，首先将废稀土抛光粉调浆，采用摇床重选设备进行重选分离，然后将重选稀土抛光粉用六氟合锆酸铵水溶液进行处理，经加热、沉降和过滤后回收固体，得到粗稀土抛光粉，再经焙烧、浸出和分离，可以获得稀土抛光粉。

综上所述，无论是化学法还是物理法工艺，均是围绕稀土元素提取和富集为主要目的，但在废稀土抛光粉中稀土元素含量相对较低，大量的光学玻璃粉中铅元素含量较高。因此，实现实现废稀土抛光粉无害化、减量化和资源化利用对于光学抛光行业可持续发展具有重要意义。

3 存在的主要问题

光学玻璃抛光行业产生的废弃稀土抛光粉因含有大量的铅元素，重金属铅浸出毒性较高，属于我国规定的危险固体废弃物范围，并且这类固体废弃物随着光学和电子信息产业的发展，其排放量逐年递增，已成为制约废弃稀土抛光粉行业可持续发展的主要瓶颈之一。目前含有重金属类废稀土抛光粉综合利用存在的主要问题如下：

（1）废稀土抛光粉无害化处理工艺水平较低，且多关注于稀土元素的提取，而废稀土抛光粉中重金属铅元素的无害化处理工艺涉及较少；（2）废稀土抛光粉资源化综合率较低；（3）废稀土抛光粉提取稀土元素过程中存在酸耗量大、生产成本高和尾渣的利用问题。（4）抛光行业重视程度不够。

4 治理措施

实现废弃稀土抛光粉的资源化、无害化以及减量化的处理，不仅可以节约资源，还可以保护生态环境，促进企业可持续发展。为此，抛光行业要大力推进废弃稀土抛光粉的资源化利用技术，通过与高校建立产学研用战略联盟，促进含有重金属元素类二次资源的合理利用；从产业政策和产业扶持方面，国家应加大对这类资源的科研和产业化投入；从政策法规方面加大对污染企业的监管力度。

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