稀土抛光粉制备工艺优化及性能研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0301

无机盐工业 ›› 2025, Vol. 57 ›› Issue (6): 56-63.doi: 10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0301

稀土抛光粉制备工艺优化及性能研究

贾培杰¹^,³^,⁴(), 胡艳宏²^,³^,⁴, 柳召刚¹^,³^,⁴(), 吴锦绣¹^,³^,⁴, 段金胜¹^,³^,⁴, 范君昌¹^,³^,⁴, 李沂霖¹^,³^,⁴

1.内蒙古科技大学稀土产业学院，内蒙古包头 014010
2.内蒙古科技大学材料科学与工程学院，内蒙古包头 014010
3.内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室，内蒙古包头 014010
4.轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室，内蒙古包头 014010

收稿日期:2024-05-29 出版日期:2025-06-10 发布日期:2024-07-16
通讯作者: 柳召刚，教授，硕士生导师，研究方向为稀土湿法冶金及轻稀土应用；E-mail：liuzg65@163.com。
作者简介:贾培杰（1998— ），男，硕士研究生，研究方向为无机材料粉体制备研究；E-mail：2201829819@qq.com。
基金资助:
北方稀土项目(BFXT-2022-D-0053);内蒙古自治区直属高校基本科研业务费资助

Study on preparation process optimization and properties of rare earth polishing powder

JIA Peijie¹^,³^,⁴(), HU Yanhong²^,³^,⁴, LIU Zhaogang¹^,³^,⁴(), WU Jinxiu¹^,³^,⁴, DUAN Jinsheng¹^,³^,⁴, FAN Junchang¹^,³^,⁴, LI Yilin¹^,³^,⁴

1. School of Rare Earth Industry，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou 014010，China
2. School of Materials Science and Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou 014010，China
3. Key Laboratory of Rare Earth Hydrometallurgy and Light Rare Earth Application，Inner Mongolia Autonomous Region，Baotou 014010，China
4. Key Laboratory of Green Extraction and Efficient Utilization of Light Rare Earth Resources，Ministry of Education，Baotou 014010，China

Received:2024-05-29 Published:2025-06-10 Online:2024-07-16

摘要/Abstract

摘要：

为了研究制备工艺对稀土抛光粉抛光性能的影响，以氯化铈为铈源，碳酸氢铵为沉淀剂，采用并加法制备稀土抛光粉的前驱体。所制前驱体经过高温焙烧处理后可以得到最终的抛光粉产品。在研究过程中，对制备参数进行探究，其中包括稀土溶液浓度、滴加速率、搅拌速率、沉淀温度、聚乙二醇分散剂（PEG-1000）的使用量、陈化温度及陈化时间。经过系统的实验和分析，确定了最佳的制备条件：氯化稀土溶液质量浓度为225 g/L、滴加速率为2.5 mL/min、搅拌速率为500 r/min、沉淀温度为45 ℃、分散剂添加量为2%（质量分数）、陈化温度为45 ℃、陈化时间为4 h。在最佳条件下，制备得到的前驱体的粒度D₅₀为1.229 μm，而最终抛光粉的粒度D₅₀为1.087 μm。此外，抛光粉的均齐度R达到了1.85，抛蚀量也达到了0.473 2 mg/（cm²·min）。与传统生产抛光粉的方法相比，该方法省去了球磨或气流粉碎的工序，直接得到了符合客户需求的稀土抛光粉。该研究的制备工艺不仅提高了生产效率，还优化了产品的质量和性能，对于工业应用具有重要的实际意义和应用价值。

关键词: 稀土抛光粉, 制备工艺, 粒度, 抛光性能

Abstract:

In order to study the influence of the preparation process on the polishing performance of rare earth polishing powder，cerium chloride was used as the cerium source and ammonium bicarbonate was used as the precipitant to prepare the precursor of rare earth polishing powder by the parallel addition method.This precursor could get the final polishing powder product after high temperature roasting treatment.During the study，the preparation parameters were carefully explored，including the concentration of rare earth solution，adding rate，stirring rate，precipitation temperature，the amount of polyethylene glycol dispersant（PEG-1000） used，aging temperature and aging time.After systematic experiments and analyses，the optimal preparation conditions were determined：the concentration of the rare earth chloride solution was 225 g/L，the drop acceleration rate was 2.5 mL/min，the stirring rate was 500 r/min，the precipitation temperature was 45 ℃，the amount of dispersing agent was 2%，the aging temperature was 45 ℃，and the aging time was 4 h.Under the optimal conditions，the particle size D₅₀ of the precursor was 1.229 μm，and the particle size D₅₀ of the final polishing powder was 1.087 μm.In addition，the homogeneity R of the polishing powder reached 1.85，and the polishing etching amount reached 0.473 2 mg/（cm²·min）.Compared with the traditional method of producing polishing powder，the present method eliminated the process of ball milling or air flow pulverization，and directly obtained the rare earth polishing powder that met the customer's demand.The preparation process of this research not only improved the production efficiency，but also optimized the quality and performance of the product，which was of great practical significance and application value for industrial applications.

Key words: rare earth polishing powder, preparation process, particle size, polishing performance

中图分类号:

TQ133.3

贾培杰, 胡艳宏, 柳召刚, 吴锦绣, 段金胜, 范君昌, 李沂霖. 稀土抛光粉制备工艺优化及性能研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(6): 56-63.

JIA Peijie, HU Yanhong, LIU Zhaogang, WU Jinxiu, DUAN Jinsheng, FAN Junchang, LI Yilin. Study on preparation process optimization and properties of rare earth polishing powder[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2025, 57(6): 56-63.

图/表 12

图1

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图9

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表1

参考文献 18

1	LV Chao， LIU Yanlong， LI Guannan，et al.Numeral simulation of solution mixing effect and product preparation effect in the process of preparing cerium oxide by microwave heating［J］.Case Studies in Thermal Engineering，2024，60：104741.
2	ZHAI Yongqing， ZHANG Shaoyang， PANG Hui.Preparation，characterization and photocatalytic activity of CeO₂ nanocrystalline using ammonium bicarbonate as precipitant［J］.Materials Letters，2007，61（8/9）：1863-1866.
3	MA Ying， WANG Baorong， LI Lina，et al.Study on the preparation process of large particle cerium oxide［J］.Journal of Rare Earths，2010，28：136-138.
4	王宗俊.微波辅助下水热法和溶胶凝胶法制备纳米CeO₂及其性能研究［D］.赣州：江西理工大学，2017.
	WANG Zongjun.Preparation and properties of nano-CeO₂ by microwave-assisted hydrothermal method and Sol-gel method［D］.Ganzhou：Jiangxi University of Science and Technology，2017.
5	贾慧灵，徐阳，吴锦绣，等.制备条件对二氧化铈稀土抛光粉性能的影响［J］.稀土，2022，43（4）：37-45.
	JIA Huiling， XU Yang， WU Jinxiu，et al.Effect of preparation conditions on the properties of cerium oxide polishing powder［J］.Chinese Earths Rare，2022，43（4）：37-45.
6	杨小海，李安，宫慧勇，等.不同沉淀剂制备氧化铈抛光粉［J］.铜业工程，2023（2）：86-91.
	YANG Xiaohai， LI An， GONG Huiyong，et al.Cerium oxide polishing powder prepared from different precipitating agent［J］.Copper Engineering，2023（2）：86-91.
7	TSAI M S.Powder synthesis of nano grade cerium oxide via homogenous precipitation and its polishing performance［J］.Materials Science and Engineering：B，2004，110（2）：132-134.
8	柳召刚，李梅，史振学，等.草酸盐沉淀法制备超细氧化铈的研究［J］.中国稀土学报，2008，26（5）：666-670.
	LIU Zhaogang， LI Mei， SHI Zhenxue，et al.Synthesis of cerium oxide ultrafine powers by oxalate precipitation［J］.Journal of the Chinese Rare Earth Society，2008，26（5）：666-670.
9	雷心瑜，孙恒辉，袁新强，等.硅溶胶包覆制备核壳结构VO₂（M）@SiO₂研究［J］.无机盐工业，2024，56（6）：46-54.
	LEI Xinyu， SUN Henghui， YUAN Xinqiang，et al.Study on preparation of core-shell structure VO₂（M）@SiO₂ by silica sol-gel coating［J］.Inorganic Chemicals Industry，2024，56（6）：46-54.
10	杨朝霞，张保国，阳小帆，等.高分散稳定性CeO₂抛光液的制备及其抛光性能研究［J］.稀土，2022，43（2）：128-136.
	YANG Zhaoxia， ZHANG Baoguo， YANG Xiaofan，et al.Research on preparation of CeO₂ polishing slurry with high dispersion stability and its polishing performance［J］.Chinese Rare Earths，2022，43（2）：128-136.
11	徐慧敏，王建彬，李庆安，等.碳化硅晶片的化学机械抛光技术研究进展［J］.现代制造工程，2022（6）：153-161，116.
	XU Huimin， WANG Jianbin， LI Qing’an，et al.Research progress of chemical mechanical polishing technology of silicon carbide wafer［J］.Modern Manufacturing Engineering，2022（6）：153-161，116.
12	余欢，彭阳峰，高玮，等.氧化铈抛光液在醇-水体系中的分散悬浮性及其抛光性能研究［J］.稀土，2023，44（5）：13-21.
	YU Huan， PENG Yangfeng， GAO Wei，et al.Study on the dispersion stability and polishing performance of CeO₂ polishing solution in alcohol-water system［J］.Chinese Rare Earths，2023，44（5）：13-21.
13	孙加营，方杨飞，张一波，等.CuO修饰CeO₂纳米复合磨料的制备及抛光性能［J］.材料导报，2023，37（3）：114-118.
	SUN Jiaying， FANG Yangfei， ZHANG Yibo，et al.Preparation and polishing properties of CuO-modified CeO₂ nanocomposite abrasives［J］.Materials Reports，2023，37（3）：114-118.
14	ZHANG Zefang， ZHANG Wenjuan， ZHANG Shanduan，et al.Chemical mechanical polishing of aluminum alloys using alumina-based slurry［J］.Tribology，2019，39（1）：109-117.
15	尹雪岭，李梅，柳召刚，等.碳酸氢铵沉淀法制备氧化铈抛光粉［J］.有色金属（冶炼部分），2011（12）：43-45，49.
	YIN Xueling， LI Mei， LIU Zhaogang，et al.Synthesis of cerium oxide polishing powder by ammonium bicarbonate precipitation［J］.Nonferrous Metals（Extractive Metallurgy），2011（12）：43-45， 49.
16	刘翠翠，李梅，胡艳宏，等.聚苯乙烯磺酸钠调控制备球状碳酸铈颗粒研究［J］.无机盐工业，2012，44（8）：13-15.
	LIU Cuicui， LI Mei， HU Yanhong，et al.Research in preparation of spherical Ce₂（CO₃）₃ particles under control of PSS［J］.Inorganic Chemicals Industry，2012，44（8）：13-15.
17	牛兆煜，王升，赵磊.某稀土抛光粉项目职业病危害因素识别及防护措施现状调查［C］//2015中国金属学会冶金安全与健康分会预防医学专业委员会学术交流会论文集.包头，2015：35-44.
18	王晶，金彦章，王振波.氟化物掺入对稀土抛光粉性能的影响［J］.无机盐工业，2019，51（4）：37-41.
	WANG Jing， JIN Yanzhang， WANG Zhenbo.Effect of fluoride doping on properties of rare earth polishing powders［J］.Inorganic Chemicals Industry，2019，51（4）：37-41.

实验条件		抛光前质量/g	抛光后质量/g	质量差/ mg	抛蚀量/（mg·cm^-2·min^-1）
实验制备	样品I	17.419 0	17.320 9	98.10	0.462 6
	样品II	17.416 3	17.313 7	102.60	0.483 8
	平均	17.417 7	17.317 3	100.35	0.473 2
工业制备		17.436 9	17.369 7	67.20	0.316 8

[1]	李永翔, 刘晨曦, 李云东, 马航, 梅连平, 党辉, 孙智, 万邦隆. 黑磷制备工艺研究进展[J]. 无机盐工业, 2025, 57(3): 18-29.
[2]	郭凯花, 范雨薪, 杨静, 赵文立, 贾原媛, 王彦飞. 光卤石原矿品位对其冷分解结晶氯化钾过程影响浅析[J]. 无机盐工业, 2024, 56(8): 9-18.
[3]	甘顺鹏, 丁定, 孙成高, 蒋世鹏, 管俊芳. 地下原生高钠光卤石矿冷分解结晶工艺研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(1): 67-72.
[4]	刘航,柳建新,孙迎胜,邓俊辉,陈金建,高春雨. 基于动态光散射下纳米二氧化硅分散性的影响因素研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(8): 74-79.
[5]	刘壮,安继民,李永军,陈星,赵毅刚,翟瑞国. 碱洗氧化工艺中杂质对硫酸钠结晶粒度的影响[J]. 无机盐工业, 2022, 54(4): 123-127.
[6]	王智娟,韦昌桃. 工业级磷酸二氢铵生产工艺研究进展[J]. 无机盐工业, 2021, 53(6): 118-122.
[7]	张慧捷,常越凡,李宗儒,薛永强. 不同粒度八棱柱形纳米铜的制备研究[J]. 无机盐工业, 2021, 53(6): 145-149.
[8]	叶为辉,吕琪,龙长江. 高密度类球形碱式碳酸镍快速制备工艺研究[J]. 无机盐工业, 2021, 53(5): 69-72.
[9]	陈默,沙作良. 用“冷分解-筛分法”生产氯化钾的新工艺研究[J]. 无机盐工业, 2021, 53(1): 65-67.
[10]	邱占疆,秦学政,秦学红,苑少强,杨跃辉. 锆英砂球磨过程中颗粒分布的分形研究[J]. 无机盐工业, 2020, 52(5): 56-58.
[11]	陈雯,龙翔,李海艳,杨辉,贾贵发,金娅秋. 激光粒度仪测定气相氧化法二氧化钛粒径的研究[J]. 无机盐工业, 2020, 52(2): 69-71.
[12]	王喜恒,孙文哲,张玲. 四氟化硅生产工艺研究进展[J]. 无机盐工业, 2020, 52(1): 35-38.
[13]	李志强,杨立斌,沙作良,王彦飞,朱亮,赵晓昱. 氯化钾间歇冷却结晶生长规律及粒度控制实验研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(8): 33-36.
[14]	魏潇1，廖辉伟1，陈宁2，董明甫2，黄先东2，黄玉西2. 铬酸钠碳化母液制备氢氧化铬工艺优化及三氧化二铬粒度分布的影响[J]. 无机盐工业, 2019, 51(11): 36-41.
[15]	吴健春，路瑞芳，刘婵，邢慧晋. 水解偏钛酸粒度分布影响因素分析[J]. 无机盐工业, 2019, 51(11): 50-53.

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