稀土抛光粉

      抛光粉通常由氧化铈、氧化鋁、氧化矽、氧化鐵、氧化锆、氧化鉻等組份組成，不同的材料的硬度不同，在水中的化學性質也不同，因此使用場合各不相同。氧化鋁和氧化鉻的莫氏硬度爲9,氧化铈和氧化锆爲7,氧化鐵更低。
      铈基稀土抛光粉是較爲重要的稀土産品之一。因其具有切削能力強，抛光時間短、抛光精度高、操作環境清潔等優點，故比其他抛光粉（如Fe2O3紅粉）的使用效果佳.目前該産品在我國發展較快，應用日廣，産量猛增，發展前景看好。
1.1稀土抛光粉的發展過程
      紅粉（氧化鐵）是曆史上較早使用的抛光材料，但它的抛光速度慢，而且鐵鏽色的污染也無法消除。随着稀土工業的發展，于二十世紀30年代，首先在歐洲出現了用稀土氧化物作抛光粉來抛光玻璃。在第二次世界大戰中，一個在伊利諾斯州羅克福德的WF和BarnesJ公司工作的雇員，于1943年提出了一種叫做巴林士粉（Barnesite）的稀土氧化物抛光粉，這種抛光粉很快在抛光精密光學儀器方面獲得成功。由于稀土抛光粉具有抛光效率高、質量好、污染小等優點，激起了美國等國家的群起研究。這樣，稀土抛光粉就以取代傳統抛光粉的趨勢迅速發展起來。
      國外于60年前開始生産稀土抛光粉，二十世紀90年代已形成各種标準化、系列化的産品達30多種規格牌号。
1.2稀土抛光粉的組成及分類
1.2.1以稀土抛光粉中CeO2量來劃分：
      稀土抛光粉的主要成分是CeO2,據其CeO2量的高低可将铈抛光粉分爲兩大類：一類是CeO2含量高的價高質優的高铈抛光粉，一般CeO2/TREO≥80%,另一類是CeO2含量低的廉價的低铈抛光粉，其铈含量在50%左右，或者低于50%,其餘由La2O3,Nd2O3,Pr6O11組成。
      對于高铈抛光粉來講，氧化铈的品位越高，抛光能力越大，使用壽命也增加，特别是硬質玻璃長時間循環抛光時（石英、光學鏡頭等），以使用高品位的铈抛光粉爲宜。低铈抛光粉一般含有50%左右的CeO2,其餘50%爲La2O3?SO3,Nd2O3?SO3,Pr6O11?SO3等堿性無水硫酸鹽或LaOF、NdOF、PrOF等堿性氟化物，此類抛光粉特點是成本低及初始抛光能力與高铈抛光粉比幾乎沒有兩樣，因而廣泛用于平闆玻璃、顯像管玻璃、眼鏡片等的玻璃抛光，但使用壽命難免要比高铈抛光粉低。
1.2.2以稀土抛光粉的大小及粒度分布來劃分：
      稀土抛光粉的粒度及粒度分布對抛光粉性能有重要影響。
      對于一定組分和加工工藝的抛光粉，平均顆粒尺寸越大，則玻璃磨削速度和表面粗糙度越大。在大多數情況下，顆粒尺寸約爲4μm的抛光粉磨削速度較大。相反地，如果抛光粉顆粒平均粒度較小，則磨削量減少，磨削速度降低，玻璃表面平整度提高，标準抛光粉一般有較窄的粒度分布，太細和太粗的顆粒很少，無大顆粒的抛光粉能抛光出高質量的表面，而細顆粒少的抛光粉能提高磨削速度。此外，稀土抛光粉也可以根據其添加劑的不同種類來劃分，稀土抛光粉生産技術屬于微粉工程技術，稀土抛光粉屬于超細粉體，國際上一般将超細粉體分3種：納米級（1nm~100nm）；亞微米級（100nm~1μm）；微米級（1μm~100μm），據此分類方法，稀土抛光粉可以分爲：納米級稀土抛光粉、亞微米級稀土抛光粉及微米級稀土抛光粉3類，通常我們使用的稀土抛光粉一般爲微米級，其粒度分布在1μm~10μm之間，稀土抛光粉根據其物理化學性質一般使用在玻璃抛光的後邊工序，進行精磨，因此其粒度分布一般不大于10μm,粒度大于10μm的抛光粉（包括稀土抛光粉）大多用在玻璃加工初期的粗磨。小于1μm的亞微米級稀土抛光粉，由于在液晶顯示器與電腦光盤領域的應用逐漸受到重視，産量逐年提高。納米級稀土抛光粉目前也已經問世，随着現代科學技術的發展，其應用前景不可預測，但目前其市場份額還很小，屬于研發階段。
1.3抛光粉的生産原料
      目前，我國生産铈系稀土抛光粉的原料有下列幾種：（1）氧化铈（CeO2），由混合稀土鹽類經分離後所得（w（CeO2）=99%）；（2）混合稀土氫氧化物（RE（OH）3），爲稀土精礦（w（REO）≥50%）化學處理後的中間原料（w（REO）=65%,w（CeO2）≥48%）；（3）混合氯化稀土（RECl3），從混合氯化稀土中萃取分離得到的少铕氯化稀土（主要含La,Ce,Pr和Nd,w（REO）≥45%,w（CeO2）≥50%）；（4）高品位稀土精礦（w（REO）≥60%,w（CeO2）≥48%），有内蒙古包頭混合型稀土精礦，山東微山和四川冕甯的氟碳铈礦精礦。
      以上原料中除第1種外，第2,3,4種均含輕稀土（w（REO）≈98%），且以CeO2爲主，w（CeO2）爲48%~50%.我國具有豐富的铈資源，據測算，其工業儲量約爲1800萬噸（以CeO2計），這爲今後我國持續發展稀土抛光粉奠定了堅實的基礎，也是我國獨有的一大優勢，并可促進我國稀土工業繼續高速發展。
1.4主要生産工藝及設備
1.4.1高铈系稀土抛光粉的生産
      以稀土混合物分離後的氧化铈爲原料，以物理化學方法加工成硬度大，粒度均勻、細小，呈面心立方晶體的粉末産品。其主要工藝過程爲：原料→高溫→煅燒→水淬→水力分級→過濾→烘幹→好的铈系稀土抛光粉産品。
主要設備有：煅燒爐，水淬槽，分級器，過濾機，烘幹箱。
主要指标：産品中w（REO）=99%,w（CeO2）=99%;稀土回收率約95%;平均粒經1μm~6μm（或粒度爲200目~300目），晶形完好。該産品适用于高速抛光。這種高铈抛光粉較早代替了古典抛光的氧化鐵粉（紅粉）。
1.4.2中铈系稀土抛光粉的制備
      用混合稀土氫氧化物（w（REO）=65%,w（CeO2）≥48%）爲原料，以化學方法預處理得稀土鹽溶液，加入中間體（沉澱劑）使轉化成w（CeO2）=80%~85%的中級铈系稀土抛光粉産品。其主要工藝過程爲：
原料→氧化→優溶→過濾→酸溶→沉澱→洗滌過濾→高溫煅燒→細磨篩分→中級铈系稀土抛光粉産品。主要設備：氧化槽，優溶槽，酸溶槽，沉澱槽，過濾機，煅燒爐，細磨篩分機及包裝機。
主要指标：産品中w（REO）=90%,w（CeO2）=80%~85%;稀土回收率約95%;平均粒度0.4μm~1.3μm.該産品适用于高速抛光，比好的铈稀土抛光粉進行高速抛光的性能更爲優良。
1.4.3低铈系稀土抛光粉的制備
以少铕氯化稀土（w（REO）≥45%,w（CeO2）≥48%）爲原料，以合成中間體（沉澱劑）進行複鹽沉澱等處理，可制備低級铈系稀土抛光粉産品。其主要工藝過程爲：
原料→溶解→複鹽沉澱→過濾洗滌→高溫煅燒→粉碎→細磨篩分→低級铈系稀土抛光粉産品。
主要設備：

溶解槽，沉澱槽，過濾機，煅燒爐，粉碎機，細磨篩分機。主要指标：産品中w（REO）=85%~90%,w（CeO2）=48%~50%;稀土回收率約95%;平均粒徑0.5μm~1.5μm（或粒度320目~400目）。該産品适合于光學玻璃等的高速抛光之用。用混合型的氟碳铈礦高品位稀土精礦（w（REO）≥60%,w（CeO2）≥48%）爲原料，直接用化學和物理的方法加工處理，如磨細、煅燒及篩分等可直接生産低級铈系稀土抛光粉産品。
其主要工藝過程爲：
原料→幹法細磨→配料→混粉→焙燒→磨細篩分→低級铈系稀土抛光粉産品。主要設備：球磨機，混料機，焙燒爐，篩分機等。主要指标：産品中w（REO）≥95%,w（CeO2）≥50%;稀土回收率≥95%;産品粒度爲1.5μm~2.5μm.該産品适合于眼鏡片、電視機顯象管的高速抛光之用。目前，國内生産的低級铈系稀土抛光粉的量較多，約占總産量的90%以上。
1.5稀土抛光粉的應用
      由于铈系稀土抛光粉具有較優的化學與物理性能，所以在工業制品抛光中獲得了廣泛的應用，如已在各種光學玻璃器件、電視機顯像管、光學眼鏡片、示波管、平闆玻璃、半導體晶片和金屬精密制品等的抛光。

      抛光是指利用機械、化學或電化學的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。是利用抛光工具和磨料顆粒或其他抛光介質對工件表面進行的修飾加工。

      抛光不能提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度，而是以得到光滑表面或鏡面光澤爲目的，有時也用以消除光澤（消光）。通常以抛光輪作爲抛光工具。抛光輪一般用多層帆布、毛氈或皮革疊制而成，兩側用金屬圓闆夾緊，其輪緣塗敷由微粉磨料和油脂等均勻混合而成的抛光劑。

      抛光時，高速旋轉的抛光輪（圓周速度在20米/秒以上）壓向工件，使磨料對工件表面産生滾壓和微量切削，從而獲得光亮的加工表面，表面粗糙度一般可達Ra0.63～0.01微米;當采用非油脂性的消光抛光劑時，可對光亮表面消光以改善外觀。 大批量生産軸承鋼球時，常采用滾筒抛光的方法。

      粗抛時将大量鋼球、石灰和磨料放在傾斜的罐狀滾筒中，滾筒轉動時，使鋼球與磨料等在筒内随機地滾動碰撞以達到去除表面凸鋒而減小表面粗糙度的目的，可去除0.01毫米左右的餘量。

      精抛時在木桶中裝入鋼球和毛皮碎塊，連續轉動數小時可得到耀眼光亮的表面。精密線紋尺的抛光是将加工表面浸在抛光液中進行的，抛光液由粒度爲W5～W0.5的氧化鉻微粉和乳化液混合而成。 抛光輪采用材質勻細經脫脂處理的木材或特制的細毛氈制成，其運動軌迹爲均勻稠密的網狀，抛光後的表面粗糙度不大于Ra0.01微米，在放大40倍的顯微鏡下觀察不到任何表面缺陷。此外還有電解抛光等方法。

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