本申請涉及固廢處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法。

背景技術(shù)：

稀土拋光粉由于其理想的拋光效果，廣泛應(yīng)用于一些光學(xué)玻璃器件的拋光及精密儀器的精磨等方面。在拋光磨削的過程中，被加工部件的表面磨削下來的玻璃顆粒、石英、金屬材料等進入到拋光粉中，而使得拋光粉的性能減弱而失效。隨著拋光粉用量的增加，大量的稀土拋光粉作為固體廢棄物堆存下來。稀土資源不可再生，且地殼中含量不集中，導(dǎo)致其加工成本高。在歐盟、美國和日本，稀土資源目前已被列為“緊缺”資源。雖然中國的稀土資源位居世界前列，但其作為重要的戰(zhàn)略資源以及其不可替代性，稀土資源越來越受到人們的重視。通過廢棄拋光粉的再利用，不僅可以回收稀土，而且還可以減弱廢棄拋光粉對環(huán)境的影響。

從廢棄拋光粉中沉淀分離稀土元素時，廢棄拋光粉中的主要雜質(zhì)si和al會影響分離效果。因此，有必要先將廢棄拋光粉中的si和al雜質(zhì)脫除。針對硅鋁雜質(zhì)的脫除，傳統(tǒng)技術(shù)有采用物理化學(xué)法去除廢舊稀土熒光粉中的玻璃雜質(zhì)，包括前段300-800℃焙燒，后續(xù)熱堿浸出硅鋁的工藝。傳統(tǒng)技術(shù)還有預(yù)先高溫處理(950℃)，再進行低溫堿浸實驗使粉煤灰中硅和鋁雜質(zhì)分步溶出。傳統(tǒng)技術(shù)還有采用了中溫(250℃)堿浸并添加激發(fā)劑的方法回收硅鋁，平均溶出率為88.70％。傳統(tǒng)技術(shù)有利用低溫堿浸的方式處理廢棄拋光粉，得到新生拋光粉。上述這些方法均存在高溫焙燒工序或反應(yīng)溫度條件較高，或其反應(yīng)溶劑對環(huán)境影響較大，而且硅鋁脫除效果有待進一步提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種反應(yīng)溫度較低，且對環(huán)境影響小，硅鋁脫除效果好的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法。

一種脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法，包括：

提供含有硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉；

提供濃度為0.25摩爾/升至1.75摩爾/升的堿溶液，并將所述廢棄拋光粉加入所述堿溶液中進行浸出反應(yīng)，浸出反應(yīng)時間為65分鐘至105分鐘，浸出反應(yīng)溫度為85攝氏度至95攝氏度，所述堿溶液中的堿與所述廢棄拋光粉的質(zhì)量比為0.75～1.5；

將浸出反應(yīng)后的混合液降溫至室溫，從而獲得反應(yīng)后的浸出液；以及

對所述浸出液進行過濾處理，過濾得到脫除出所述硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉。

在其中一個實施例中，所述提供含有硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉包括：

提供含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉；

在80攝氏度至110攝氏度干燥處理所述含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉以去除水分；

對干燥處理后的所述含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉進行研磨以及過篩處理從而獲得所述含有硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉。

在其中一個實施例中，在所述提供含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉之后，所述方法進一步包括：對所述硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉進行破碎處理。

在其中一個實施例中，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液中的一種或多種。

在其中一個實施例中，所述將所述經(jīng)干燥處理的廢棄拋光粉加入所述堿溶液中進行浸出反應(yīng)的步驟包括：

提供反應(yīng)容器，將濃度為0.25摩爾/升至1.75摩爾/升的堿溶液以及廢棄拋光粉加入所述反應(yīng)容器中，所述堿溶液中的堿與所述廢棄拋光粉的質(zhì)量比為0.75～1.5；

加熱所述反應(yīng)器使得所述反應(yīng)器內(nèi)的溫度為85攝氏度至95攝氏度，使所述反應(yīng)容器中發(fā)生浸出反應(yīng)，浸出反應(yīng)時間為65分鐘至105分鐘。

在其中一個實施例中，所述浸出反應(yīng)過程中，所述堿溶液中的堿與所述廢棄拋光粉的質(zhì)量比為0.75-1.25，所述浸出反應(yīng)時間為80分鐘至100分鐘，所述堿溶液的濃度為1摩爾/升至1.25摩爾/升。

在其中一個實施例中，所述浸出反應(yīng)過程中，所述堿溶液中的堿與所述廢棄拋光粉的質(zhì)量比為1，所述浸出反應(yīng)溫度為90攝氏度，所述浸出反應(yīng)時間為90分鐘，所述堿溶液的濃度為1摩爾/升。

在其中一個實施例中，所述將浸出反應(yīng)后的混合液降溫至室溫，從而獲得反應(yīng)后的浸出液包括：

提供溫度為0攝氏度至10攝氏度的清洗水；

將所述清洗水通入所述反應(yīng)容器中，以將浸出反應(yīng)后的混合液降溫至室溫從而獲得反應(yīng)后的浸出液。

在其中一個實施例中，所述所述將浸出反應(yīng)后的混合液降溫至室溫，從而獲得反應(yīng)后的浸出液中，所述浸出反應(yīng)后的混合液在5分鐘至10分鐘內(nèi)降溫至室溫。

在其中一個實施例中，所述對所述浸出液進行過濾處理，過濾得到脫除所述含硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉包括：

提供離心裝置和真空抽濾裝置；

將所述反應(yīng)后的浸出液倒入所述離心裝置中，對所述反應(yīng)后的浸出液進行離心處理；以及

將離心處理后的所述浸出液倒入所述真空抽濾裝置中，對所述浸出液進行抽濾處理。

本申請?zhí)峁┑拿摮龔U棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法，通過浸出反應(yīng)來脫除硅鋁雜質(zhì)。通過提供濃度為0.25摩爾/升至1.75摩爾/升的堿溶液，并將所述廢棄拋光粉加入所述堿溶液中進行浸出反應(yīng)，浸出反應(yīng)時間為65分鐘至105分鐘，浸出反應(yīng)溫度為85攝氏度至95攝氏度，所述堿溶液中的堿與所述廢棄拋光粉的質(zhì)量比為0.75～1.5。上述方法在較低的溫度下通過將所述廢棄拋光粉加入所述堿溶液中進行浸出反應(yīng)，從而脫除廢棄拋光粉中的硅鋁雜質(zhì)。由于沒有引入反應(yīng)溶劑，從而具有反應(yīng)溫度條件低，且對環(huán)境影響小，硅鋁脫除效果好的的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本申請一個實施例中的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法的流程圖；

圖2為本申請一個實施例中的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法中堿比對脫除雜質(zhì)的影響圖；

圖3為本申請一個實施例中的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法中浸出時間對脫除雜質(zhì)的影響圖；

圖4為本申請一個實施例中的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法中溫度對雜質(zhì)脫除的影響圖；

圖5為本申請一個實施例中的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法中堿濃度對雜質(zhì)脫除的影響圖。

具體實施方式

為了使本申請的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對本申請的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本申請，并不用于限定本申請。

請參見圖1，本申請實施例提供一種脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法，包括：

s102，提供含有硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉；

s104，提供濃度為0.25摩爾/升至1.75摩爾/升的堿溶液，并將所述廢棄拋光粉加入所述堿溶液中進行浸出反應(yīng)，浸出反應(yīng)時間為65分鐘至105分鐘，浸出反應(yīng)溫度為85攝氏度至95攝氏度，所述堿溶液中的堿與所述廢棄拋光粉的質(zhì)量比為0.75～1.5；

s106，將浸出反應(yīng)后的混合液降溫至室溫，從而獲得反應(yīng)后的浸出液；

s108，對所述浸出液進行過濾處理，過濾得到脫除出所述硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉。

步驟s102中，所述含有硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉可以直接從拋光工廠獲得。所述含有硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉中的硅來自于拋光過程中，進入拋光粉中的微細玻璃粉末。廢棄拋光粉中的鋁則是來自拋光過程中加入的沉淀劑氯化鋁的水解產(chǎn)物氫氧化鋁。具體地，所述含有硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉中，除含有硅鋁雜質(zhì)外，還含有一定比例的稀土元素?？梢岳斫?，所述硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉可以是塊材也可以是粉狀，還可以是液態(tài)的漿料。

步驟s104中，所述廢棄拋光粉加入所述堿溶液中進行浸出反應(yīng)，從而使得所述廢棄拋光粉中的硅鋁雜質(zhì)溶于所述堿溶液中。所述堿溶液可以是氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液中的一種，或者兩者的混合。

步驟s106中，所述將浸出反應(yīng)后的混合液降溫至室溫的方式不限。當所述浸出反應(yīng)在較大體積的反應(yīng)器中進行時，可以通過向所述反應(yīng)器中通入冷水的方式使得浸出反應(yīng)后的混合液降溫。當所述浸出反應(yīng)在較小體積的反應(yīng)器中進行時，也可以通過直接給所述反應(yīng)器的外壁沖冷水以給所述浸出反應(yīng)后的混合液降溫。

步驟s108中，通過對所述浸出液進行過濾處理，可以得到脫除出硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉。由于硅鋁雜質(zhì)已經(jīng)溶解在所述浸出液中，過濾后的所得到的固態(tài)物質(zhì)就是去除硅鋁雜質(zhì)的拋光粉?？梢岳斫?，本發(fā)明的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方還可以用于廢棄拋光粉的回收利用。

本實施例中，通過提供濃度為0.25摩爾/升至1.75摩爾/升的堿溶液，并將所述廢棄拋光粉加入所述堿溶液中進行浸出反應(yīng)，浸出反應(yīng)時間為65分鐘至105分鐘，浸出反應(yīng)溫度為85攝氏度至95攝氏度，所述堿溶液中的堿與所述廢棄拋光粉的質(zhì)量比為0.75～1.5。上述方法在較低的溫度下通過將所述廢棄拋光粉加入所述堿溶液中進行浸出反應(yīng)，從而脫除廢棄拋光粉中的硅鋁雜質(zhì)。由于沒有引入反應(yīng)溶劑，從而具有反應(yīng)溫度條件低，且對環(huán)境影響小，硅鋁脫除效果好的的優(yōu)點。

在一個實施例中，所述步驟s102還可以包括以下步驟：

s202，提供含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉；

s202，在80攝氏度至110攝氏度干燥處理所述含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉以去除水分；以及

s202，對干燥處理后的所述含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉進行研磨以及過篩處理從而獲得所述含有硅鋁雜質(zhì)的廢棄拋光粉。

通過對所述含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉進行干燥處理，可以脫除所述含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉中的水分。當所述含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉的水分被脫除后，就可以避免所述含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉由于含水量大易于結(jié)團。通過對所述干燥后的含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉進行研磨以及過篩處理，可以獲得粒度分布相對均勻的稀土拋光粉，并且細粒有利于后續(xù)與溶液充分接觸，確保反應(yīng)更徹底。由于所述含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉具有較小的且分布均勻的粒徑，所述含有硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉可以與所述堿溶液充分接觸以及反應(yīng)，從而提高了反應(yīng)的效率，進一步可以提高硅鋁雜質(zhì)的脫除效率。上述的研磨處理，可以通過各種方式進行。所述過篩處理可以采用30～60目篩進行。

可以理解，當所述硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉中包括較大的顆粒時，所述步驟s202之后，還可以包括對所述硅鋁雜質(zhì)的稀土拋光粉進行破碎處理的步驟。經(jīng)過破碎處理，可以使的脫水干燥過程中水分脫除的更加徹底。

在一個實施例中，所述步驟s104可以包括以下步驟：

s302，提供反應(yīng)容器，將濃度為0.25摩爾/升至1.75摩爾/升的堿溶液以及廢棄拋光粉加入所述反應(yīng)容器中，所述堿溶液中的堿與所述廢棄拋光粉的質(zhì)量比為0.75～1.5；

s304，加熱所述反應(yīng)器使得所述反應(yīng)器內(nèi)的溫度為85攝氏度至95攝氏度，使所述反應(yīng)容器中發(fā)生浸出反應(yīng)，浸出反應(yīng)時間為65分鐘至105分鐘。

所述反應(yīng)容器不限，可以根據(jù)實際反應(yīng)的廢棄拋光粉的量選擇磁力攪拌恒溫加熱器。選擇具有加熱功能的反應(yīng)容器，以便于加熱。

在一個實施例中，所述浸出反應(yīng)過程中，所述堿溶液中的堿與所述廢棄拋光粉的質(zhì)量比為0.75-1.25，所述浸出反應(yīng)時間為80分鐘至100分鐘，所述堿溶液的濃度為1摩爾/升至1.25摩爾/升。本實施例中，上述浸出反應(yīng)過程中的參數(shù)選擇，可以使得本實施例中的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法具有較高的硅鋁脫除率。

在一個實施例中，所述步驟s106可以通過通入冷水的方式給所述浸出反應(yīng)后的混合液降溫。當所述浸出反應(yīng)在反應(yīng)容器中發(fā)生時，所述步驟s106包括以下步驟：

s402，提供溫度為0攝氏度至10攝氏度的清洗水；

s404，將所述清洗水通入所述反應(yīng)容器中，以將浸出反應(yīng)后的混合液降溫至室溫從而獲得反應(yīng)后的浸出液。

所述清洗水優(yōu)選為去離子水，或者自來水，避免引入鋁離子，影響了硅鋁雜質(zhì)的脫除效率。所述清洗水通入所述反應(yīng)容器中，可以快速將所述浸出反應(yīng)后的混合液降溫。優(yōu)選地，控制所述浸出反應(yīng)后的混合液在5分鐘至10分鐘內(nèi)降溫至室溫。在反應(yīng)溫度較高的情況下(90℃左右)，隨時間的增長，硅鋁會發(fā)生“二次沉淀”反應(yīng)。因此，通過控制所述浸出反應(yīng)后的混合液降溫的時間在5分鐘至10分鐘內(nèi)，可以避免溶液中的硅鋁再次結(jié)合生成硅鋁沉淀，從而提高硅鋁的脫除效率?？梢岳斫?，在給所述浸出反應(yīng)后的混合液降溫時，可以先停止對所述反應(yīng)容器加熱。

在一個實施例中，所述步驟s108可以包括以下步驟：

s502，提供離心裝置和真空抽濾裝置；

s504，將所述反應(yīng)后的浸出液倒入所述離心裝置中，對所述反應(yīng)后的浸出液進行離心處理；以及

s506，將離心處理后的所述浸出液倒入所述真空抽濾裝置中，對所述浸出液進行抽濾處理。

所述離心裝置為低速離心分離機，用于將所述反應(yīng)后的浸出液在低速離心機中，轉(zhuǎn)速3000-5000r/min進行離心處理10-15min，從而可以實現(xiàn)所述反應(yīng)后的浸出液中的固液分離。所述真空抽濾裝置為真空泵與抽濾瓶相結(jié)合，用于對所述浸出液進行抽濾處理。所述反應(yīng)后的浸出液先經(jīng)過離心處理后，再進行抽濾處理可以提高所述硅鋁雜質(zhì)的脫除效率。可以理解，在工業(yè)生產(chǎn)中，可以不經(jīng)過離心，直接進行抽濾，或者輸送至板框壓濾機，濾去水分。

在一個實施例中，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液，所述廢棄拋光粉除了硅鋁雜質(zhì)外，還含有一定比例的稀土元素。具體地，所述廢棄拋光粉的成分組成如下表：

圖2為本申請一個實施例中的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法中堿比對脫除雜質(zhì)的影響圖。圖2中的堿比為堿溶液中的堿與所述廢棄拋光粉的質(zhì)量比。圖2中，堿濃度為2mol/l，反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時間為30min。當堿比為1時，硅和鋁的脫除率均達到最大值，分別為33.66％和95.28％。堿比過低時，溶液中的oh^－不足以與樣品中的硅鋁反應(yīng)。在堿比為0.5時，硅鋁的脫除率僅為20.25％和63.46％。隨著堿比的升高，oh^－分別于硅鋁化合物進行充分反應(yīng)，脫除率呈升高的趨勢，并在堿比為1時達到最大值。堿比為1時，溶解到溶液中al濃度較高，達到95.28％。堿比繼續(xù)增加，硅、鋁脫除率均有下降趨勢，鋁脫除率的下降趨勢較為明顯。根據(jù)阿布拉莫夫的na2o-al2o3-cao-sio2-h2o系相圖可知，鋁的存在會影響硅的溶解度，導(dǎo)致硅的脫除率并不理想。同時堿比增大，由相圖知，硅鋁會反應(yīng)形成結(jié)晶，而使得兩者的脫除率均有所下降。因此，將堿比設(shè)定為1，即能得到相對理想的脫除效果。

圖3為本申請一個實施例中的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法中浸出時間對脫除雜質(zhì)的影響圖。圖3中，堿濃度2mol/l，堿比1，反應(yīng)溫度90℃。由圖3可以得出，在堿浸過程中，在10～90min反應(yīng)時間內(nèi)，隨反應(yīng)時間延長，硅鋁脫除率變化趨勢相似，均不斷升高。在反應(yīng)時間為90min時，廢棄拋光粉中的硅鋁雜質(zhì)與氫氧化鈉的反應(yīng)就已經(jīng)接近平衡，硅鋁脫除率達到最大值(52.35％、76.85％)。繼續(xù)延長反應(yīng)時間，硅鋁脫除率不再升高，且有下降的趨勢。在堿比，溫度和堿濃度不變的條件下，反應(yīng)時間過長(超過90min)，會使得硅鋁結(jié)合形成“二次沉淀”。因此，反應(yīng)時間確定為90min較為適宜。

圖4為本申請一個實施例中的的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法中溫度對雜質(zhì)脫除的影響圖。圖4中，堿濃度2mol/l，堿比2，反應(yīng)時間為30min。由圖4可知，在0-90℃范圍內(nèi)，隨溫度升高，氫氧化鈉浸出液中離子運動加劇，對硅鋁脫除率有促進作用。反應(yīng)溫度在90℃時，硅和鋁的脫除率達到最大值，分別為57.57％，75.10％。溫度繼續(xù)升高，硅鋁脫除率呈現(xiàn)下降趨勢。主要是由于，在100℃時，硅鋁雜質(zhì)會與naoh生成類似于沸石的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致廢棄拋光粉中的si和al脫除率降低。

sio2(s,非晶質(zhì))+2oh^-(aq)→sio3^-(aq)+h2o(l)(1)

根據(jù)溫元凱文算法，可以計算出不同溫度下相應(yīng)反應(yīng)的吉布斯能變。在30℃～130℃以上，硅鋁雜質(zhì)與naoh的反應(yīng)的吉布斯自由能變始終為負值。而反應(yīng)(3)隨吉布斯自由能變會隨溫度升高而急劇減小，因此，較高的溫度會使溶液中的溶解的硅鋁化合物離子，又重新結(jié)合生成硅鋁復(fù)鹽。因此，在90℃浸出效果相對理想，溫度過高，不僅對設(shè)備要求高，而且增加能耗，經(jīng)濟成本相應(yīng)增加?；谏鲜隼碛?，溫度在85℃～95℃范圍內(nèi)最為合適。優(yōu)選的溫度為90℃。

圖5為本申請一個實施例中的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法中堿濃度對雜質(zhì)脫除的影響圖。圖5中，反應(yīng)時間為90min，堿比為1，反應(yīng)溫度為90℃。由圖5可知，當堿濃度在0-0.5mol/l之間，隨著堿濃度的升高，體系中oh^-濃度增大，樣品與堿接觸反應(yīng)的幾率就越大，硅鋁脫除率明顯升高。樣品中鋁雜質(zhì)溶于堿生成alo^2-，廢棄拋光粉樣品中的硅以硅酸鈉形式進入溶液。當na2sio3濃度超過溶液的平衡濃度后，如果溶液中有足夠濃度的alo^2-，就會生成水合鋁硅酸鈉結(jié)晶沉淀物，而使得硅鋁雜質(zhì)的在溶液中溶解率下降。

na2o·nsio2+2naalo2+h2o→na2o·a2o3·nsio2+naoh(4)

在堿濃度為0.5mol/l時，硅脫除率達到最大(98.71％)。鋁脫除率在堿濃度為1mol/l時，達到最大值97.93％。為實現(xiàn)同樣理想的硅鋁脫除效果，將naoh濃度確定在1mol/l時，硅鋁脫除率分別達到95.37％、97.93％。

綜合以上內(nèi)容，本發(fā)明一個實施例中的脫除廢棄拋光粉中硅鋁雜質(zhì)的方法，所述浸出反應(yīng)過程中，所述堿溶液中的堿與所述廢棄拋光粉的質(zhì)量比為1，所述浸出反應(yīng)溫度為90攝氏度，所述浸出反應(yīng)時間為90分鐘，所述堿溶液的濃度為1摩爾/升。在上述條件下，硅鋁脫除率分別為95.37％、97.93％。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本申請的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本申請專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本申請的保護范圍。因此，本申請專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。