废稀土抛光粉回收再生的方法以及稀土抛光液的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种废稀土抛光粉回收再生的方法，所述方法包括以下步骤：将废稀土抛光粉与硝酸混合并在溶液底部添加过氧化氢，加热以溶解所述废稀土抛光粉，以得到含稀土元素的溶液；在得到的含稀土元素的溶液中加入氨水调节pH值至5.0~6.0，然后在加热条件下加入过氧化氢，接着加入少量Ce(OH)4的悬浮液，搅拌放置，得到稀土氢氧化物沉淀，然后进行焙烧得到稀土氧化物，然后将所述稀土氧化物研磨至粒径小于2μm。由上述方法回收再生的稀土氧化物制备得到的稀土抛光液，可以用于玻璃、蓝宝石、树脂镜片以及半导体基片的高精度研磨和抛光工艺，具有抛光效率高、抛光精度高，切削率高的优点。
【专利说明】废稀土抛光粉回收再生的方法以及稀土抛光液
【技术领域】
[0001] 本发明涉及表面抛光处理的【技术领域】，更具体地说，本发明涉及一种废稀土抛光 粉回收再生的方法以及稀土抛光液。
【背景技术】
[0002] 稀土氧化物有着广泛的用途，其中的重要用途之一是作为玻璃或半导体晶片的高 效优质抛光材料。近年来，仅国内的需要量，每年三万五千吨以上，由此产生了大量的废稀 土抛光粉。
[0003] 抛光液中用的稀土抛光粉是一种混合轻稀土氧化物，主要成分是CeO2, La2O3, Pr6O11,Nd2O3等。抛光粉的抛光性能与CeO 2含量密切相关。市售的抛光粉按CeO2含量分为 二大类，一类是CeO2彡80%，另一类是CeO 2 < 65%，目前我国有关工厂大都使用约65%的粉 料，由于使用失效后作为废料丢弃，这既造成了对稀土资源的浪费，同时又污染了环境。
[0004] 有多种从混合稀土氧化物中分离铈的方法，例如中国专利CN1194060C公开了"再 生稀土抛光粉的制备方法"，它采用的是"硫酸法"，其工艺落后，回收利用率低，能耗高，严 重污染周边环境。CN101353178B公开的回收稀土氢氧化物或氧化物的方法，其中采用了强 酸和过氧化氢，但其需要使用草酸盐或碳酸盐，工艺步骤较多，耗水耗能高，而且制备得到 的稀土氧化物中三价铈氧化物比例较高，导致回收的稀土氧化物作为稀土抛光液的原料品 质较低。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供废稀土抛光粉回收 再生的方法以及稀土抛光液。
[0006] 为了实现上述目的，本发明的第一方面，采用了以下技术方案： 一种废稀土抛光粉回收再生的方法，所述废稀土抛光粉是指用于抛光时产生的废稀土 抛光粉，所述方法包括以下步骤： (1) 将废稀土抛光粉与强酸混合并在溶液底部添加过氧化氢，加热以溶解所述废稀土 抛光粉，以得到含稀土元素的溶液；并且所述强酸为硝酸或盐酸； (2) 从步骤（1)得到的含稀土元素的溶液中除去不可溶解的物质； (3) 在步骤（2)得到的含稀土元素的溶液中加入氨水调节pH值至5. (Γ6. 0,然后在加 热条件下加入过氧化氢，接着加入少量Ce (OH) 4的悬浮液，搅拌放置，得到稀土氢氧化物沉 淀； (4) 对步骤（3)得到的稀土氢氧化物沉淀进行焙烧得到稀土氧化物，然后将所述稀土氧 化物研磨至粒径小于2 μ m。
[0007] 所述方法包括以下步骤： (1)将废稀土抛光粉加入硝酸溶液，在6(T8(TC的温度下进行搅拌，然后在溶液底部逐 渐滴加双氧水，使得废稀土抛光粉溶解得到含稀土元素的溶液； (2) 从步骤（1)得到的含稀土元素的溶液中除去不可溶解的物质； (3) 在步骤（2)得到的含稀土元素的溶液中加入氨水调节pH值至5. (Γ6. 0,然后在加 热至5(T60°C下加入双氧水，接着加入0. 5~2. 0克Ce(OH)4的悬浮液，然后进一步加热至 8(T85°C搅拌放置:Γ12小时，得到稀土氢氧化物沉淀； (4) 对步骤（3)得到的稀土氢氧化物沉淀在80(n〇0(TC焙烧2~4小时得到稀土氧化 物，然后将所述稀土氧化物研磨至粒径小于2 μ m。
[0008] 其中，所述硝酸溶液的质量为所述废稀土抛光粉质量的2. 5~5. 0倍，并且所述硝 酸溶液中硝酸的浓度为5(T72wt%。
[0009] 其中，所述步骤（1)中使用的双氧水的量为所述废稀土抛光粉质量的3(T50wt%。
[0010] 其中，所述步骤（3)中使用的双氧水的量为所述废稀土抛光粉质量的15~30wt%。
[0011] 本发明的第二方面还涉及一种以权利要求1飞任一项的方法回收得到的稀土氧 化物原料制备得到的稀土抛光液，具体来说所述的稀土抛光液： 以权利要求1飞任一项的方法回收得到的稀土氧化物，纳米级二氧化铈粉体，以及胶 体二氧化硅作为原料，并且，所述抛光液中含有3~6wt%的稀土氧化物，I. 2(Tl. 75wt%的纳 米级二氧化铺粉体，10?25wt%的胶体二氧化娃，0· 3?8wt%的琥拍酸酯或盐，0· 5?L 5wt% 的阴离子分散剂，和余量的水；其中所述纳米级二氧化铈粉体的粒径为2(T100 nm。
[0012] 其中，粒径为50 nm以下的纳米级二氧化铈粉体占纳米级二氧化铈粉体质量的 3(Γ35%，粒径为80 nm以上的纳米级二氧化铈粉体占纳米级二氧化铈粉体质量的1(Γ15%。
[0013] 其中，所述琥珀酸酯或盐为烷基酚醚磺化琥珀酸酯、磺基琥珀酸二乙酯钠盐，和/ 或月桂醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐。
[0014] 其中，所述阴离子分散剂为丙烯酰胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物。
[0015] 其中，所述纳米级二氧化铈粉体经过以下表面处理： (1) 将质量为纳米级二氧化铈粉体8~10wt%的改性剂加入去离子水中，在80(Tl000 rpm的搅拌速度下搅拌10~15min中形成浓度为I. 5~2. Owt%的第一体系； (2) 将纳米级二氧化铈粉体，以及质量为纳米级二氧化铈粉体8~10wt%的丙烯酰氧乙 基三甲基氯化铵在转速为80(T1000 rpm的搅拌速度下分散到甲基丙烯酸缩水甘油酯中得 到第二体系；所述甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量为纳米级二氧化铈粉体质量的2. 5~3. 0 倍； (3) 将步骤（2)得到的第二体系加入到步骤（1)得到的第一体系中，在180(T2000 rpm 的搅拌速度下搅拌2(T25 min得到混合液，并转移到反应器中，在N2气氛保护下，持续搅 拌加入甲基丙烯酸缩水甘油酯质量〇. 5~1. Owt%的过氧化二月桂酰，然后在8(T85°C的条件 下反应2个小时，然后经过过滤、洗涤和干燥即可；所述改性剂为具有以下通式结构的化合 物：
【权利要求】
1. 一种废稀土抛光粉回收再生的方法，所述废稀土抛光粉是指用于抛光时产生的废稀 土抛光粉，其特征在于所述方法包括以下步骤： (1)将废稀土抛光粉与强酸混合并在溶液底部添加过氧化氢，加热以溶解所述废稀土 抛光粉，以得到含稀土元素的溶液；并且所述强酸为硝酸或盐酸； 从步骤（1)得到的含稀土元素的溶液中除去不可溶解的物质； (3) 在步骤（2)得到的含稀土元素的溶液中加入氨水调节pH值至5. (Γ6. 0,然后在加 热条件下加入过氧化氢，接着加入少量Ce (OH) 4的悬浮液，搅拌放置，得到稀土氢氧化物沉 淀； (4) 对步骤（3)得到的稀土氢氧化物沉淀进行焙烧得到稀土氧化物，然后将所述稀土氧 化物研磨至粒径小于2 μ m。
2. 根据权利要求1所述的废稀土抛光粉回收再生的方法，其特征在于所述方法包括以 下步骤： (1)将废稀土抛光粉加入硝酸溶液，在6(T8(TC的温度下进行搅拌，然后在溶液底部逐 渐滴加双氧水，使得废稀土抛光粉溶解得到含稀土元素的溶液； 从步骤（1)得到的含稀土元素的溶液中除去不可溶解的物质； (3) 在步骤（2)得到的含稀土元素的溶液中加入氨水调节pH值至5. (Γ6. 0,然后在加 热至5(T60°C下加入双氧水，接着加入0. 5~2. 0克Ce(OH)4的悬浮液，然后进一步加热至 8(T85°C搅拌放置:Γ12小时，得到稀土氢氧化物沉淀； (4) 对步骤（3)得到的稀土氢氧化物沉淀在80(n〇0(TC焙烧2~4小时得到稀土氧化 物，然后将所述稀土氧化物研磨至粒径小于2 μ m。
3. 根据权利要求2所述的废稀土抛光粉回收再生的方法，其特征在于：所述硝酸溶 液的质量为所述废稀土抛光粉质量的2. 5~5. 0倍，并且所述硝酸溶液中硝酸的浓度为 5(T72wt%。
4. 根据权利要求2所述的废稀土抛光粉回收再生的方法，其特征在于：所述步骤（1)中 使用的双氧水的量为所述废稀土抛光粉质量的3(T50wt%。
5. 根据权利要求2所述的废稀土抛光粉回收再生的方法，其特征在于：所述步骤（3)中 使用的双氧水的量为所述废稀土抛光粉质量的15~30wt%。
6. -种稀土抛光液，以权利要求1飞任一项的方法回收得到的稀土氧化物，纳米级二 氧化铈粉体，以及胶体二氧化硅作为原料，其特征在于：所述抛光液中含有:T6wt%的稀土 氧化物，1. 2(Γ?· 75wt%的纳米级二氧化铈粉体，l(T25wt%的胶体二氧化硅，0· 3?0· 8wt%的 琥珀酸酯或盐，〇. 5~1. 5wt%的阴离子分散剂，和余量的水；其中所述纳米级二氧化铈粉体 的粒径为20?100 nm。
7. 根据权利要求6所述的稀土抛光液，其特征在于：粒径为50 nm以下的纳米级二氧 化铺粉体占纳米级二氧化铺粉体质量的30~35%，粒径为80 nm以上的纳米级二氧化铺粉体 占纳米级二氧化铈粉体质量的1(Γ15%。
8. 根据权利要求6所述的稀土抛光液，其特征在于：所述琥珀酸酯或盐为烷基酚醚磺 化琥珀酸酯、磺基琥珀酸二乙酯钠盐，和/或月桂醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐。
9. 根据权利要求6所述的稀土抛光液，其特征在于：所述阴离子分散剂为丙烯酰 胺-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物。
10.根据权利要求6所述的稀土抛光液，其特征在于：所述纳米级二氧化铈粉体经过以 下表面处理： (1) 将质量为纳米级二氧化铈粉体8~10wt%的改性剂加入去离子水中，在80(Tl000 rpm的搅拌速度下搅拌10~15min中形成浓度为I. 5~2. Owt%的第一体系； (2) 将纳米级二氧化铈粉体，以及质量为纳米级二氧化铈粉体8~10wt%的丙烯酰氧乙 基三甲基氯化铵在转速为80(T1000 rpm的搅拌速度下分散到甲基丙烯酸缩水甘油酯中得 到第二体系；所述甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量为纳米级二氧化铈粉体质量的2. 5~3. 0 倍； (3) 将步骤（2)得到的第二体系加入到步骤（1)得到的第一体系中，在180(T2000 rpm 的搅拌速度下搅拌2(T25 min得到混合液，并转移到反应器中，在N2气氛保护下，持续搅 拌加入甲基丙烯酸缩水甘油酯质量〇. 5~1. Owt%的过氧化二月桂酰，然后在8(T85°C的条件 下反应2个小时，然后经过过滤、洗涤和干燥即可；所述改性剂为具有以下通式结构的化合 物：
并且，R为含有1(Γ15个碳的烷基；R'为（CH2)nSO3Na,并且η为：Γ5的整数。
【文档编号】C09G1/02GK104371555SQ201410590177
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】张海龙, 王用堂, 张磊 申请人:安阳方圆研磨材料有限责任公司