稀土拋光粉

      拋光粉通常由氧化鈰、氧化鋁、氧化硅、氧化鐵、氧化鋯、氧化鉻等組份組成，不同的材料的硬度不同，在水中的化學(xué)性質(zhì)也不同，因此使用場(chǎng)合各不相同。氧化鋁和氧化鉻的莫氏硬度為9,氧化鈰和氧化鋯為7,氧化鐵更低。
      鈰基稀土拋光粉是較為重要的稀土產(chǎn)品之一。因其具有切削能力強(qiáng)，拋光時(shí)間短、拋光精度高、操作環(huán)境清潔等優(yōu)點(diǎn)，故比其他拋光粉（如Fe2O3紅粉）的使用效果佳.目前該產(chǎn)品在我國(guó)發(fā)展較快，應(yīng)用日廣，產(chǎn)量猛增，發(fā)展前景看好。
1.1稀土拋光粉的發(fā)展過(guò)程
      紅粉（氧化鐵）是歷史上較早使用的拋光材料，但它的拋光速度慢，而且鐵銹色的污染也無(wú)法消除。隨著稀土工業(yè)的發(fā)展，于二十世紀(jì)30年代，首先在歐洲出現(xiàn)了用稀土氧化物作拋光粉來(lái)拋光玻璃。在第二次世界大戰(zhàn)中，一個(gè)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）的稀土氧化物拋光粉，這種拋光粉很快在拋光精密光學(xué)儀器方面獲得成功。由于稀土拋光粉具有拋光效率高、質(zhì)量好、污染小等優(yōu)點(diǎn)，激起了美國(guó)等國(guó)家的群起研究。這樣，稀土拋光粉就以取代傳統(tǒng)拋光粉的趨勢(shì)迅速發(fā)展起來(lái)。
      國(guó)外于60年前開(kāi)始生產(chǎn)稀土拋光粉，二十世紀(jì)90年代已形成各種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的產(chǎn)品達(dá)30多種規(guī)格牌號(hào)。
1.2稀土拋光粉的組成及分類
1.2.1以稀土拋光粉中CeO2量來(lái)劃分：
      稀土拋光粉的主要成分是CeO2,據(jù)其CeO2量的高低可將鈰拋光粉分為兩大類：一類是CeO2含量高的價(jià)高質(zhì)優(yōu)的高鈰拋光粉，一般CeO2/TREO≥80%,另一類是CeO2含量低的廉價(jià)的低鈰拋光粉，其鈰含量在50%左右，或者低于50%,其余由La2O3,Nd2O3,Pr6O11組成。
      對(duì)于高鈰拋光粉來(lái)講，氧化鈰的品位越高，拋光能力越大，使用壽命也增加，特別是硬質(zhì)玻璃長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)拋光時(shí)（石英、光學(xué)鏡頭等），以使用高品位的鈰拋光粉為宜。低鈰拋光粉一般含有50%左右的CeO2,其余50%為L(zhǎng)a2O3?SO3,Nd2O3?SO3,Pr6O11?SO3等堿性無(wú)水硫酸鹽或LaOF、NdOF、PrOF等堿性氟化物，此類拋光粉特點(diǎn)是成本低及初始拋光能力與高鈰拋光粉比幾乎沒(méi)有兩樣，因而廣泛用于平板玻璃、顯像管玻璃、眼鏡片等的玻璃拋光，但使用壽命難免要比高鈰拋光粉低。
1.2.2以稀土拋光粉的大小及粒度分布來(lái)劃分：
      稀土拋光粉的粒度及粒度分布對(duì)拋光粉性能有重要影響。
      對(duì)于一定組分和加工工藝的拋光粉，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(shù)情況下，顆粒尺寸約為4μm的拋光粉磨削速度較大。相反地，如果拋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，標(biāo)準(zhǔn)拋光粉一般有較窄的粒度分布，太細(xì)和太粗的顆粒很少，無(wú)大顆粒的拋光粉能拋光出高質(zhì)量的表面，而細(xì)顆粒少的拋光粉能提高磨削速度。此外，稀土拋光粉也可以根據(jù)其添加劑的不同種類來(lái)劃分，稀土拋光粉生產(chǎn)技術(shù)屬于微粉工程技術(shù)，稀土拋光粉屬于超細(xì)粉體，國(guó)際上一般將超細(xì)粉體分3種：納米級(jí)（1nm~100nm）；亞微米級(jí)（100nm~1μm）；微米級(jí)（1μm~100μm），據(jù)此分類方法，稀土拋光粉可以分為：納米級(jí)稀土拋光粉、亞微米級(jí)稀土拋光粉及微米級(jí)稀土拋光粉3類，通常我們使用的稀土拋光粉一般為微米級(jí)，其粒度分布在1μm~10μm之間，稀土拋光粉根據(jù)其物理化學(xué)性質(zhì)一般使用在玻璃拋光的后邊工序，進(jìn)行精磨，因此其粒度分布一般不大于10μm,粒度大于10μm的拋光粉（包括稀土拋光粉）大多用在玻璃加工初期的粗磨。小于1μm的亞微米級(jí)稀土拋光粉，由于在液晶顯示器與電腦光盤(pán)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸受到重視，產(chǎn)量逐年提高。納米級(jí)稀土拋光粉目前也已經(jīng)問(wèn)世，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用前景不可預(yù)測(cè)，但目前其市場(chǎng)份額還很小，屬于研發(fā)階段。
1.3拋光粉的生產(chǎn)原料
      目前，我國(guó)生產(chǎn)鈰系稀土拋光粉的原料有下列幾種：（1）氧化鈰（CeO2），由混合稀土鹽類經(jīng)分離后所得（w（CeO2）=99%）；（2）混合稀土氫氧化物（RE（OH）3），為稀土精礦（w（REO）≥50%）化學(xué)處理后的中間原料（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銪氯化稀土（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%），有內(nèi)蒙古包頭混合型稀土精礦，山東微山和四川冕寧的氟碳鈰礦精礦。
      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為主，w（CeO2）為48%~50%.我國(guó)具有豐富的鈰資源，據(jù)測(cè)算，其工業(yè)儲(chǔ)量約為1800萬(wàn)噸（以CeO2計(jì)），這為今后我國(guó)持續(xù)發(fā)展稀土拋光粉奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也是我國(guó)獨(dú)有的一大優(yōu)勢(shì)，并可促進(jìn)我國(guó)稀土工業(yè)繼續(xù)高速發(fā)展。
1.4主要生產(chǎn)工藝及設(shè)備
1.4.1高鈰系稀土拋光粉的生產(chǎn)
      以稀土混合物分離后的氧化鈰為原料，以物理化學(xué)方法加工成硬度大，粒度均勻、細(xì)小，呈面心立方晶體的粉末產(chǎn)品。其主要工藝過(guò)程為：原料→高溫→煅燒→水淬→水力分級(jí)→過(guò)濾→烘干→好的鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。
主要設(shè)備有：煅燒爐，水淬槽，分級(jí)器，過(guò)濾機(jī)，烘干箱。
主要指標(biāo)：產(chǎn)品中w（REO）=99%,w（CeO2）=99%;稀土回收率約95%;平均粒經(jīng)1μm~6μm（或粒度為200目~300目），晶形完好。該產(chǎn)品適用于高速拋光。這種高鈰拋光粉較早代替了古典拋光的氧化鐵粉（紅粉）。
1.4.2中鈰系稀土拋光粉的制備
      用混合稀土氫氧化物（w（REO）=65%,w（CeO2）≥48%）為原料，以化學(xué)方法預(yù)處理得稀土鹽溶液，加入中間體（沉淀劑）使轉(zhuǎn)化成w（CeO2）=80%~85%的中級(jí)鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。其主要工藝過(guò)程為：
原料→氧化→優(yōu)溶→過(guò)濾→酸溶→沉淀→洗滌過(guò)濾→高溫煅燒→細(xì)磨篩分→中級(jí)鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。主要設(shè)備：氧化槽，優(yōu)溶槽，酸溶槽，沉淀槽，過(guò)濾機(jī)，煅燒爐，細(xì)磨篩分機(jī)及包裝機(jī)。
主要指標(biāo)：產(chǎn)品中w（REO）=90%,w（CeO2）=80%~85%;稀土回收率約95%;平均粒度0.4μm~1.3μm.該產(chǎn)品適用于高速拋光，比好的鈰稀土拋光粉進(jìn)行高速拋光的性能更為優(yōu)良。
1.4.3低鈰系稀土拋光粉的制備
以少銪氯化稀土（w（REO）≥45%,w（CeO2）≥48%）為原料，以合成中間體（沉淀劑）進(jìn)行復(fù)鹽沉淀等處理，可制備低級(jí)鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。其主要工藝過(guò)程為：
原料→溶解→復(fù)鹽沉淀→過(guò)濾洗滌→高溫煅燒→粉碎→細(xì)磨篩分→低級(jí)鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。
主要設(shè)備：

溶解槽，沉淀槽，過(guò)濾機(jī)，煅燒爐，粉碎機(jī)，細(xì)磨篩分機(jī)。主要指標(biāo)：產(chǎn)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）。該產(chǎn)品適合于光學(xué)玻璃等的高速拋光之用。用混合型的氟碳鈰礦高品位稀土精礦（w（REO）≥60%,w（CeO2）≥48%）為原料，直接用化學(xué)和物理的方法加工處理，如磨細(xì)、煅燒及篩分等可直接生產(chǎn)低級(jí)鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。
其主要工藝過(guò)程為：
原料→干法細(xì)磨→配料→混粉→焙燒→磨細(xì)篩分→低級(jí)鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。主要設(shè)備：球磨機(jī)，混料機(jī)，焙燒爐，篩分機(jī)等。主要指標(biāo)：產(chǎn)品中w（REO）≥95%,w（CeO2）≥50%;稀土回收率≥95%;產(chǎn)品粒度為1.5μm~2.5μm.該產(chǎn)品適合于眼鏡片、電視機(jī)顯象管的高速拋光之用。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的低級(jí)鈰系稀土拋光粉的量較多，約占總產(chǎn)量的90%以上。
1.5稀土拋光粉的應(yīng)用
      由于鈰系稀土拋光粉具有較優(yōu)的化學(xué)與物理性能，所以在工業(yè)制品拋光中獲得了廣泛的應(yīng)用，如已在各種光學(xué)玻璃器件、電視機(jī)顯像管、光學(xué)眼鏡片、示波管、平板玻璃、半導(dǎo)體晶片和金屬精密制品等的拋光。

      拋光是指利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)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。是利用拋光工具和磨料顆?；蚱渌麙伖饨橘|(zhì)對(duì)工件表面進(jìn)行的修飾加工。

      拋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為目的，有時(shí)也用以消除光澤（消光）。通常以拋光輪作為拋光工具。拋光輪一般用多層帆布、毛氈或皮革疊制而成，兩側(cè)用金屬圓板夾緊，其輪緣涂敷由微粉磨料和油脂等均勻混合而成的拋光劑。

      拋光時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪（圓周速度在20米/秒以上）壓向工件，使磨料對(duì)工件表面產(chǎn)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(dá)Ra0.63～0.01微米;當(dāng)采用非油脂性的消光拋光劑時(shí)，可對(duì)光亮表面消光以改善外觀。 大批量生產(chǎn)軸承鋼球時(shí)，常采用滾筒拋光的方法。

      粗拋時(shí)將大量鋼球、石灰和磨料放在傾斜的罐狀滾筒中，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使鋼球與磨料等在筒內(nèi)隨機(jī)地滾動(dòng)碰撞以達(dá)到去除表面凸鋒而減小表面粗糙度的目的，可去除0.01毫米左右的余量。

      精拋時(shí)在木桶中裝入鋼球和毛皮碎塊，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)小時(shí)可得到耀眼光亮的表面。精密線紋尺的拋光是將加工表面浸在拋光液中進(jìn)行的，拋光液由粒度為W5～W0.5的氧化鉻微粉和乳化液混合而成。 拋光輪采用材質(zhì)勻細(xì)經(jīng)脫脂處理的木材或特制的細(xì)毛氈制成，其運(yùn)動(dòng)軌跡為均勻稠密的網(wǎng)狀，拋光后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。此外還有電解拋光等方法。

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