（有色金属冶金专业论文）铈基抛光粉的制备过程研究.pdf

饰基抛光粉的制备过程研究 摘要 饰基抛光粉是一种优秀的抛光材料，它以其独特的抛光性能及质量， 广泛的 应用于光学玻璃、 电子产品等高科技领域。 饰基抛光粉的抛光性能是由于其特殊 的物理化学性质决定的， 而如何制备出性能优异的抛光粉，已经成为一项热门的 研究课题。 本课题从晶型稀土碳酸盐的制备过程开始研究， 选择适当的沉淀条件制备出 晶形较完整、 大小适中、 分布均匀的晶型碳酸饰沉淀。 并使用两种加氟方式 氟化钱法和硅氟酸法制备出不同的含氟稀土碳酸盐，并使用 s e m及 x r d对沉 淀产物的晶形、 尺寸及物相的进行分析对比， 得出使用氟化按法制备出的含氟碳 酸盐物相较为单一、且晶形较好。 在稀土碳酸盐的焙烧过程部分，首先研究了碳酸饰的分解、结晶、长大及冷 却过程。然后对碳酸饰、氟碳酸钟及混合碳酸稀土三种原料的焙烧产物进行 t g - d t a , s e m, x r d等测试和分析， 研究在不同的焙烧温度、 焙烧时间、 冷却 制度、 添加元素条件下， 焙烧产物的晶体形貌、 粒度大小、 物相组成及结晶子径 的大小。 最后， 还讨论了不同焙烧条件及添加元素与结晶子径大小的之间的关系。 在抛光粉的抛光性能研究部分， 对不同焙烧条件及不同添加元素制备出的焙 烧产物进行球磨、 筛分等工序处理后得到浆料， 再对各组抛光浆料进行抛光研磨， 测试出各个抛光粉样品的研削力。 分析研究了不同焙烧条件、 不同添加元素、 结 晶子径大小与抛光性能之间的关系， 经分析发现结晶子径直接影响到抛光性能的 优劣。 在上述分析基础上， 建立了抛光粉晶粒模型和结晶子径增大模型。 通过对 模型的计算和分析， 得出了抛光粉的抛光性能与其晶型结构、 结晶形状及结晶子 径大小密切相关。由以上分析，本文还就抛光粉的抛光机理提出了一些看法。 关键词饰基抛光粉晶型碳酸稀土焙烧过程结晶子径 抛光性能抛光机理 u s t u d y o n t h e p r e p a r a t i o n o f c e r i a - b a s e d p o l i s h i n g p o wd e r ab s t r a c t t h e c e r i a - b a s e d p o l is h i n g p o w d e r is a k in d o f m o s t o u t s t a n d in g p o lis h i n g m a t e r ia l . wit h it s u n iq u e p o l is h i n g p e rf o r m a n c e a n d q u a lit y , it is e x t e n s iv e ly a p p lie d t o h i- t e c h f ie ld s , s u c h a s t h e o p t i c a l g la s s , e le c t r o n ic p r o d u c t , e t c . t h e p o lis h i n g p e r f o r m a n c e o f c e r ia - b a s e d p o lis h in g p o w d e r is d e t e r m in e d b y it s s p e c ia l p h y s ic a l a n d c h e m ic a l p r o p e 郎 a n d h o w t o p r e p a r e t h e p o l is h i n g p o w d e r o f e x c e lle n t p e rf o r m a n c e , a lr e a d y b e c o m e a h o t s u b j e c t f o r r e s e a r c h . t h is s u b j e c t h a s b e e n s t u d ie d s in c e t h e p r e p a r a t io n c o u r s e o f c ry s t a lli n e r a r e e a rt h c a r b o n a t e . s e le c t in g p r o p e r p r e c i p it a t io n c o n d it io n , c ry s t a llin e c e r i u m c a r b o n a t e c a n b e p r e p a r e d w it h p e r f e c t s h a p e , s u it a b le s iz e a n d u n if o r m d is t r ib u t in g . u s in g t w o p r e c ip it a n t a g e n t s - - - a m m o n iu m fl u o r i n e a n d fl u o r o s ilic ic a c id t o a d d fl u o r i n e , d iff e r e n t r a r e e a rt h f lu o r o c a r b o n a t e s a r e p r o d u c e d . b y u s i n g s e m a n d x r d t o a n a ly s is a n d c o m p a r e t h e c o n f ig u r a t io n , s iz e a n d p h a s e c o m p o s it io n o f t w o c ry s t a l lin e p r e c ip it a t io n s , w e g e t t h e r e s u lt t h a t r a r e e a rt h f lu o r o c a r b o n a t e o f s im p le p h a s e c o m p o s it io n a n d p e r fe c t c ry s t a l s h a p e c a n b e p r o d u c e d w it h t h e p r e c ip it a n t a g e n t o f a m m o n iu m f lu o r in e . i n t h e c a lc in a t io n c o u r s e o f r a r e e a rt h c a r b o n a t e , t h e p r o c e s s e s o f d e c o m p o s it io n , c ry s t a ll iz a t io n , g r a in g r o w t h a n d c o o lin g h a v e b e e n s t u d ie d a t f ir s t . b y m e a n s o f t g - d t a， s e m， x r d e t c . , t h e p a rt ic le s c o n f ig u r a t io n , g r a i n s iz e , p h a s e c o m p o s it io n a n d c ry s t a l lit e s iz e o f c a lc in a t io n p r o d u c t s , w h ic h a r e p r e p a r e d b y c a lc in a t io n o f t h r e e m a t e r ia ls - - c e r iu m c a r b o n a t e , c e r iu m fl u o r o c a r b o n a t e a n d mix e d r a r e e a rt h c a r b o n a t e i n d iff e r e n t c a lc i n a t i o n t e m p e r a t u r e , c a lc in a t io n t im e , c o o l in g c o n d it io n a n d d iff e r e n t a d d in g e le m e n t s , h a v e b e e n s t u d ie d t o o . f in a l ly , t h e r e la t io n s h ip o f d iff e r e n t c a lc in a t io n c o n t io n a n d c ry s t a l lit e s iz e is a ls o d is c u s s e d . i i i i n t h e r e s e a r c h p a rt o f p o l is h in g p e r f o r m a n c e , a f t e r b a ll g r i n d in g a n d s ift i n g , t w o s e r ie s o f p o lis h in g p o w d e r s a m p le s c h a n g e d in t o p o l is h in g s iz in g m a t e r ia ls . a n d b y g r i n d in g t e s t , t h e g r in d in g c a p a c it y o f v a r io u s p o lis h in g s iz in g is o b t a i n e d . t h e n v ia a n a ly z in g t h e r e la t io n b e t w e e n p o lis h in g p e r f o r m a n c e a n d m a n y f a c t o r s s u c h a s d iff e r e n t c a lc in a t io n c o n d it io n , d iff e r e n t a d d in g e le m e n t s a n d c ry s t a llit e s iz e , w e d is c o v e r e d t h a t c ry s t a l lit e s iz e s t r a ig h t ly in fl u e n c e t h e p o l is h in g p e r f o r m a n c e o f t h e cer ia - b a s e d p o lis h in g p o w d e r . o n t h e b a s e s o f a n t e r io r a n a ly s is , p o lis h in g p o w d e r c ry s t a llin e g r a in m o d e l a n d c ry s t a ll it e s iz e g r o w t h m o d e l a r e s e t u p . t h r o u g h t h e c a lc u la t io n a n d a n a ly s is t o t h e m o d e l, t h e p o lis h in g p e r fo r m a n ce a r e c lo s e ly r e la t e d b y it s c ry s t a l s t r u c t u r e c ry s t a lliz a t io n s h a p e a n d c ry s t a l lit e s iz e . b y t h e a b o v e a n a ly s is , t h is p a p e r p u t s f o r w a r d s o m e v ie w s o n p o lis h in g m e c h a n is m o f t h e p o l is h i n g p o w d e r . k e y w o r d sc e r ia - b a s e d p o l is h i n g i c o u r s e o f c a lc i n a t io n p o l i s h i n g p e r fo r m a n c e c ry s t a l li n e r a r e e a r t h c a r b o n a t e c ry s t a ll it e s iz e p o l is h i n g m e c h a n is m n 二 t 二0口 尸明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。 论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外， 不包含其他人己经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学 位 论 文 作 者 签 名 : 冷 价 日期:0 - s . 3 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、 使用学 位论文的规定: 即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。 本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同 意网 上交流， 请在下 方签名:否则视为不同 意。 ) 学位论文作者签名: 签字日期: ? - + 5 . 3 . 导师签名 签字日期 : i 丈 远 :2 可 . 3 , t 第一章 绪论 1 . 1 饰基抛光粉材料简介 抛光是表面加工技术的重要工序，而抛光粉则是抛光加工过程中的关键材料 之一 n 。抛光粉的 基本成分多为三价和四价的 金属氧化物，如铁、饰、错、铝、 铬 等氧化 物粉 末。 红 粉( f e 2 0 3 ) 是历史上最早 应 用于 玻璃 抛光的 抛光粉， 十六世纪 就有文献记载， 在欧洲出 现了用人工制造的氧化铁粉抛光眼镜片的作坊，几百年 来红粉经过不断的改良 ， 直到二十世纪四 十年代， 它还是主要的玻璃抛光粉2 - 3 1 经过不断的实践，人们对抛光粉的认识不断深化。随着稀土工业的发展，稀 土应用领域不断扩大，人们开始尝试使用稀土氧化物作为抛光粉。目前，钟基抛 光粉是最广泛使用的 抛光粉。与其它抛光粉相比，饰基抛光粉具有很多优点:良 好的晶形，粒度小而均匀，化学活性强，抛光效率高，使用量小且寿命长，工件 合格率高， 易 清洗， 无 污染 等。因 此， 饰基抛光 粉也 被 称为“ 抛光粉之王” 4 1 1 .2 国内 外饰基抛光粉的发展 1 . 2 . 1 国 外饰基抛光粉的发展 稀土抛光粉开发的历史可追溯到第一次世界大战，美国和加拿大率先使用以 氧化饰为主要成分的 稀土抛光粉，用于高射炮的瞄准镜等精密军用机器的研磨， 取代了 氧化铁抛光粉 5 1 。 从1 9 3 3 年开始， 氧化钟作为玻璃抛光粉在欧洲得到应用。 到1 9 4 1 年左右， 饰基稀土抛光粉在欧美发达国 家得到了 广泛的推广2 1 。在6 07 0 年代，国 外在饰基抛光粉的 制备工艺和生产方法有较为集中的研究成果6 - 1 1 1 。到 8 09 0 年 代，国 外饰 基抛光粉的生 产及研究 达到 成熟 阶 段 12 - 1 4 1 在世界光学工业和电子工业需求量不断增长的历史背景下，饰基抛光粉的研 究、生产及应用在过去的 几十年里得到了飞速的发展。饰基抛光粉正成为一项世 界 性 产业， 表1 . 1 列 举了 国 内 外 生 产 稀土 抛 光 粉的 主 要 厂 家 3 1据 统 计1 9 9 5 年， 全世界的饰基稀土抛光粉的年生产能力为5 5 0 0 t ，实际产量5 0 0 0 t ，世界各国的总 消耗量4 8 0 0 t 。到了2 0 0 0 年，全世界用于抛光粉的稀土消费总量已达 1 1 5 0 0 t 。稀 土抛光粉材料的研究和发展不断的壮大，从而逐渐的 取代了红粉的主体地位。 1 第一章 绪论 1 . 1 饰基抛光粉材料简介 抛光是表面加工技术的重要工序，而抛光粉则是抛光加工过程中的关键材料 之一 n 。抛光粉的 基本成分多为三价和四价的 金属氧化物，如铁、饰、错、铝、 铬 等氧化 物粉 末。 红 粉( f e 2 0 3 ) 是历史上最早 应 用于 玻璃 抛光的 抛光粉， 十六世纪 就有文献记载， 在欧洲出 现了用人工制造的氧化铁粉抛光眼镜片的作坊，几百年 来红粉经过不断的改良 ， 直到二十世纪四 十年代， 它还是主要的玻璃抛光粉2 - 3 1 经过不断的实践，人们对抛光粉的认识不断深化。随着稀土工业的发展，稀 土应用领域不断扩大，人们开始尝试使用稀土氧化物作为抛光粉。目前，钟基抛 光粉是最广泛使用的 抛光粉。与其它抛光粉相比，饰基抛光粉具有很多优点:良 好的晶形，粒度小而均匀，化学活性强，抛光效率高，使用量小且寿命长，工件 合格率高， 易 清洗， 无 污染 等。因 此， 饰基抛光 粉也 被 称为“ 抛光粉之王” 4 1 1 .2 国内 外饰基抛光粉的发展 1 . 2 . 1 国 外饰基抛光粉的发展 稀土抛光粉开发的历史可追溯到第一次世界大战，美国和加拿大率先使用以 氧化饰为主要成分的 稀土抛光粉，用于高射炮的瞄准镜等精密军用机器的研磨， 取代了 氧化铁抛光粉 5 1 。 从1 9 3 3 年开始， 氧化钟作为玻璃抛光粉在欧洲得到应用。 到1 9 4 1 年左右， 饰基稀土抛光粉在欧美发达国 家得到了 广泛的推广2 1 。在6 07 0 年代，国 外在饰基抛光粉的 制备工艺和生产方法有较为集中的研究成果6 - 1 1 1 。到 8 09 0 年 代，国 外饰 基抛光粉的生 产及研究 达到 成熟 阶 段 12 - 1 4 1 在世界光学工业和电子工业需求量不断增长的历史背景下，饰基抛光粉的研 究、生产及应用在过去的 几十年里得到了飞速的发展。饰基抛光粉正成为一项世 界 性 产业， 表1 . 1 列 举了 国 内 外 生 产 稀土 抛 光 粉的 主 要 厂 家 3 1据 统 计1 9 9 5 年， 全世界的饰基稀土抛光粉的年生产能力为5 5 0 0 t ，实际产量5 0 0 0 t ，世界各国的总 消耗量4 8 0 0 t 。到了2 0 0 0 年，全世界用于抛光粉的稀土消费总量已达 1 1 5 0 0 t 。稀 土抛光粉材料的研究和发展不断的壮大，从而逐渐的 取代了红粉的主体地位。 1 表l i国内 外稀土抛光粉主要生产厂家 t a b l e . i d o m e s t i c a n d i n t e r n a t i o n a l m a i n m anu f a c t u r e r o f r a r e e a r t h p o l i s h i n g p o w d e r 国家或地区生产厂 公司)国内厂家 法国罗迪亚电 子与催化材料公司 爱沙尼亚 日本 韩国 俄罗斯 英国 美国 中国台湾 塞尔麦特公司 三井矿业冶金公司 清美化学工业公司 新日 本金属化学公司 东兆金属化学公司 戴伯克新材料公司 切列特兹机械厂 光学表面技术公司 wr .格雷斯. 戴维森分公司费罗公司 台 湾清美兴业股份有限公司 包头天骄清美稀土抛光粉有限公司 甘肃稀土公司 山东蓬莱有色金属材料总厂 山东单县稀土化工有限公司 广州珠江冶炼厂 哈尔滨华方稀土稀土工业有限公司 中国化学工业公司( 江苏) 浙江稀土公司 杭州临平稀土化工厂 成都木兰化工有限公司 安阳菲达实业总公司 稀土材料厂 表1 .2我国稀土抛光粉产能 及产量 t a b l e 1 . 2 t h e p r o d u c e and o u t p u t o f r a r e e a r 山p o l i s h i n g p o w d e r i n o u r c o u n t ry 时间( a ) 1 9 9 5 1 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 能 ( t. 7 0 0 8 0 0 a )实际 产量 ( v a ) 年增长率(肠) 1 8 0 0 2 0 0 0 汉441 拍3.，孙以 气、犷厂9 2 5 0 0 1 8 0 0 4 0 0 0 2 4 0 0 5 0 0 0 5 5 0 0 3 2 0 0 3 5 0 0 表1 . 3饰基抛光粉的品种、 规格及 质量 t a b l e 1 .3 v a r i e t y , s p e c i f i c a t i o n and q u a l i ty o f c e r i a - b a s e d p o l i s h i n g p o w d e r 高饰抛光粉 中柿抛光粉 低饰抛光粉 要9 8 / 0 )9 0 % 1 -6 一一一一一 - 6 . 5 - 8 力 0 . 4 -1 . 3 6 - 7 3 -6 5 - 90 . 5 - - 3 . 0 5 . 6 7 . 04 - - 8 r饰粉一 1 .a - 8 型等 7 3 9型等 7 7 1 . 7 9 5 . c - i . h - 5 0 0 等 1 . 2 .2国内饰基抛光粉的发展 作为稀土资源最为丰富的国家。我国从 1 9 5 8年开始研制氧化饰抛光粉，7 0 年代中期逐步走向 工业化生产阶段， 8 0 年代末已能生产三大类别的饰基稀土抛光 粉， 9 0 年代以 来在产能产量、生产技术、产品应用和市场开拓方面都取得了 很大 进展(2 - 3 1 。据不完全统计， 我国各种饰基稀土抛光粉的产能与产量发展状况见表 1 .2 (4 1 0 从表 1 .2 可知，我国稀土抛光粉产能及产量逐年增加，1 9 9 9 年后增长较快， 1 9 9 62 0 0 1 年的平均增长率3 5 . 6 % ，发展速度为世界之冠。 2 0 0 1 年我国 钟基稀土 抛光粉的年生产能力己 达5 0 0 0 1 ， 比1 9 9 5 年的7 0 0 1 增长6 .2 倍， 比1 9 9 0 年的4 0 0 1 增长了1 1 . 5 倍;2 0 0 1 产量达到3 2 0 0 1 ，比1 9 9 5 年的6 7 0 1 增长3 .8 倍，比1 9 9 0 年 的 2 3 0 1 增长了 1 2 .9倍;国内应用约为 1 0 0 0 1 :出口量约为 2 0 0 0 1 ，在国际市场占 有较大份额。产品主要以 低抛为主，高抛的产量很小， 在较高档次的抛光粉生产 上与国外相比有较大差距，在光学镜头及一些要求较高的器件抛光上仍需依赖进 口抛光粉。 1 . 3 饰基抛光粉的品种及质量 1 9 8 0 年以前， 我国的柿基稀土抛光粉仅有几个品种， 且规格不多。 1 9 9 0 年以 来，国内外用户对我国 稀土抛光粉的要求不断提高， 促进了 我国产品品种的发展 和质量的提高。 据了 解， 我国生产的高、 中、 低饰抛光粉共三大级别， 1 4 个品种， 2 4 个规 格， 基 本能 够 满 足国内 外用户 之需求 (4 1 。 具 体的品 种、 规格及 质量如表1 .3 . 表1 .3 中三大类别的饰基稀土抛光粉主要以c e 0 2 的含量高低而分级。 它们的 化学成分及物理性能不同，对各种工件的抛光效果也各异。与日 本、法国、美国 和德国相比，我国抛光粉品种及规格尚少。 这些国家的抛光粉品种较多，约有3 0 多种，4 05 0 个规格，且质量较好。 随着高新技术的发展，人们对材料表面平面化技术的要求越来越高，针对不 同抛光对象和技术要求的新型抛光粉的制备技术和生产已 经受到国内外的广泛关 注( 1 5 1 。 今后我国应该使产品 达到标准化和系列化的 要求， 提高产品的质量和增加 品种，以满足各种用户的要求。 1 . 4 饰基抛光粉的应用 在传统应用领域中， 抛光粉被分为玻璃抛光粉、 宝石抛光粉和大理石抛光粉。 作为 玻 璃抛光的 有红 粉( f e 2 o 3 ) , 饰基稀土抛光粉 ( c e 0 2 ) , 氧 化2 t7 ( z r 0 2 ) 三类， 其中 钟基抛光粉的抛光性能最好，氧化错居中，红粉最差:宝石抛光粉有三氧化二铬 3 1 . 2 .2国内饰基抛光粉的发展 作为稀土资源最为丰富的国家。我国从 1 9 5 8年开始研制氧化饰抛光粉，7 0 年代中期逐步走向 工业化生产阶段， 8 0 年代末已能生产三大类别的饰基稀土抛光 粉， 9 0 年代以 来在产能产量、生产技术、产品应用和市场开拓方面都取得了 很大 进展(2 - 3 1 。据不完全统计， 我国各种饰基稀土抛光粉的产能与产量发展状况见表 1 .2 (4 1 0 从表 1 .2 可知，我国稀土抛光粉产能及产量逐年增加，1 9 9 9 年后增长较快， 1 9 9 62 0 0 1 年的平均增长率3 5 . 6 % ，发展速度为世界之冠。 2 0 0 1 年我国 钟基稀土 抛光粉的年生产能力己 达5 0 0 0 t ， 比1 9 9 5 年的7 0 0 t 增长6 .2 倍， 比1 9 9 0 年的4 0 0 t 增长了1 1 . 5 倍;2 0 0 1 产量达到3 2 0 0 t ，比1 9 9 5 年的6 7 0 t 增长3 .8 倍，比1 9 9 0 年 的 2 3 0 t 增长了 1 2 .9倍;国内应用约为 1 0 0 0 t :出口量约为 2 0 0 0 t ，在国际市场占 有较大份额。产品主要以 低抛为主，高抛的产量很小， 在较高档次的抛光粉生产 上与国外相比有较大差距，在光学镜头及一些要求较高的器件抛光上仍需依赖进 口抛光粉。 1 . 3 饰基抛光粉的品种及质量 1 9 8 0 年以前， 我国的柿基稀土抛光粉仅有几个品种， 且规格不多。 1 9 9 0 年以 来，国内外用户对我国 稀土抛光粉的要求不断提高， 促进了 我国产品品种的发展 和质量的提高。 据了 解， 我国生产的高、 中、 低饰抛光粉共三大级别， 1 4 个品种， 2 4 个规 格， 基 本能 够 满 足国内 外用户 之需求 (4 1 。 具 体的品 种、 规格及 质量如表1 .3 . 表1 .3 中三大类别的饰基稀土抛光粉主要以c e 0 2 的含量高低而分级。 它们的 化学成分及物理性能不同，对各种工件的抛光效果也各异。与日 本、法国、美国 和德国相比，我国抛光粉品种及规格尚少。 这些国家的抛光粉品种较多，约有3 0 多种，4 05 0 个规格，且质量较好。 随着高新技术的发展，人们对材料表面平面化技术的要求越来越高，针对不 同抛光对象和技术要求的新型抛光粉的制备技术和生产已 经受到国内外的广泛关 注( 1 5 1 。 今后我国应该使产品 达到标准化和系列化的 要求， 提高产品的质量和增加 品种，以满足各种用户的要求。 1 . 4 饰基抛光粉的应用 在传统应用领域中， 抛光粉被分为玻璃抛光粉、 宝石抛光粉和大理石抛光粉。 作为 玻 璃抛光的 有红 粉( f e 2 o 3 ) , 饰基稀土抛光粉 ( c e 0 2 ) , 氧 化2 t7 ( z r 0 2 ) 三类， 其中 钟基抛光粉的抛光性能最好，氧化错居中，红粉最差:宝石抛光粉有三氧化二铬 3 1 . 2 .2国内饰基抛光粉的发展 作为稀土资源最为丰富的国家。我国从 1 9 5 8年开始研制氧化饰抛光粉，7 0 年代中期逐步走向 工业化生产阶段， 8 0 年代末已能生产三大类别的饰基稀土抛光 粉， 9 0 年代以 来在产能产量、生产技术、产品应用和市场开拓方面都取得了 很大 进展(2 - 3 1 。据不完全统计， 我国各种饰基稀土抛光粉的产能与产量发展状况见表 1 .2 (4 1 0 从表 1 .2 可知，我国稀土抛光粉产能及产量逐年增加，1 9 9 9 年后增长较快， 1 9 9 62 0 0 1 年的平均增长率3 5 . 6 % ，发展速度为世界之冠。 2 0 0 1 年我国 钟基稀土 抛光粉的年生产能力己 达5 0 0 0 t ， 比1 9 9 5 年的7 0 0 t 增长6 .2 倍， 比1 9 9 0 年的4 0 0 t 增长了1 1 . 5 倍;2 0 0 1 产量达到3 2 0 0 t ，比1 9 9 5 年的6 7 0 t 增长3 .8 倍，比1 9 9 0 年 的 2 3 0 t 增长了 1 2 .9倍;国内应用约为 1 0 0 0 t :出口量约为 2 0 0 0 t ，在国际市场占 有较大份额。产品主要以 低抛为主，高抛的产量很小， 在较高档次的抛光粉生产 上与国外相比有较大差距，在光学镜头及一些要求较高的器件抛光上仍需依赖进 口抛光粉。 1 . 3 饰基抛光粉的品种及质量 1 9 8 0 年以前， 我国的柿基稀土抛光粉仅有几个品种， 且规格不多。 1 9 9 0 年以 来，国内外用户对我国 稀土抛光粉的要求不断提高， 促进了 我国产品品种的发展 和质量的提高。 据了 解， 我国生产的高、 中、 低饰抛光粉共三大级别， 1 4 个品种， 2 4 个规 格， 基 本能 够 满 足国内 外用户 之需求 (4 1 。 具 体的品 种、 规格及 质量如表1 .3 . 表1 .3 中三大类别的饰基稀土抛光粉主要以c e 0 2 的含量高低而分级。 它们的 化学成分及物理性能不同，对各种工件的抛光效果也各异。与日 本、法国、美国 和德国相比，我国抛光粉品种及规格尚少。 这些国家的抛光粉品种较多，约有3 0 多种，4 05 0 个规格，且质量较好。 随着高新技术的发展，人们对材料表面平面化技术的要求越来越高，针对不 同抛光对象和技术要求的新型抛光粉的制备技术和生产已 经受到国内外的广泛关 注( 1 5 1 。 今后我国应该使产品 达到标准化和系列化的 要求， 提高产品的质量和增加 品种，以满足各种用户的要求。 1 . 4 饰基抛光粉的应用 在传统应用领域中， 抛光粉被分为玻璃抛光粉、 宝石抛光粉和大理石抛光粉。 作为 玻 璃抛光的 有红 粉( f e 2 o 3 ) , 饰基稀土抛光粉 ( c e 0 2 ) , 氧 化2 t7 ( z r 0 2 ) 三类， 其中 钟基抛光粉的抛光性能最好，氧化错居中，红粉最差:宝石抛光粉有三氧化二铬 3 ( c r 2 0 3 )钟 基稀土 抛光 粉、高 岭 土制备的a l - s i 尖金 石和莫 来石抛 光粉; 大理石 抛光 粉是 一 种灰白 色 超细 粉 体 混 合物， 主 要由a - a 1 2 0 3 ,s n o 2 和p b 组 成 3 ,1 5 1 随着高新技术的发展，特别是光学工业及电子工业的飞速发展，抛光粉的应 用水平不断提高， 其应用范围逐渐扩展到高科技领域和高精密功能性材料领域中。 目 前在我国，钟基抛光粉广泛用于平板玻璃、眼镜镜片及镜框、光学镜头、液晶 显示器、阴极射线管、示波管、集成电路基板、光掩模板、玻璃存储硬盘芯片、 半导 体晶 片、 各种 宝石、 精密金 属制品 及装 饰材料等 产品的 抛光 1 ,2 ,5 ,1 6 1 1 . 4 . 1 平板玻璃 自7 0 年代以来皮尔金顿浮法玻璃生产工艺在世界范围内的推广， 平板玻璃对 抛光粉的用量大大减少。 现在，只有少数特种玻璃如安全防弹玻璃、店铺橱窗玻 璃、 航空玻璃等需要抛光。今后，这方面的应用和消费水平不会有太大的变化。 1 . 4 . 2 光学玻璃 光学玻璃包括眼镜片、照相机、摄像机、复印机、望远镜、分析仪器及半导 体装置等用的精密透镜。尽管眼镜片的市场需求年增长率达 2 %， 但全世界眼镜 片加工厂对稀土抛光粉的需求在下降。 其原因是塑料镜片和隐形眼镜的市场在不 断扩大，玻璃镜片的市场份额在不断缩小。由 于照相机、摄像机、复印机等光学 产品的产量不断提高， 饰基抛光粉在该行业的消费水平呈稳定、 略有增长的趋势。 1 . 4 .3 阴极射线管 阴极射线管是饰基抛光粉的主要消费对象， 在2 0 0 0 年该领域的氧化饰消费量 约占总消费量的5 0 %。 在高效抛光粉新产品开发中， 抛光粉生产厂与阴极射线管 生产厂有紧密的合作关系。1 9 9 5 年，日本清美化学与中国最大的稀土生产企业包 头钢铁公司合作，在包头市成立了 一家中日 合资企业包头天骄清美稀土抛光粉有 限公司，生产稀土饰基抛光粉每年 1 2 0 0 t ，主要用于电视机阴极射线管领域。 1 . 4 . 4 液晶显示器 液晶 显示 器( l c d ) 由 于 其重量轻、 体形较薄、 辐射小 及能 耗低等优点，己 广 泛应用于便携式笔记本电脑、 移动电话、 p c机监视器、 彩电等电子信息产品。 预 计 l c d显示器的用量将超过 c r t ，成为电 子玻璃行业的龙头。日本昭和电工东 北金属化工公司生产的牌号为r o x的饰基抛光， 主要用于p c的液晶显示器的抛 光， 其月 产量将达2 0 0 t 。估计，日 本在液晶显示器生产上消耗的抛光粉约占 其市 场的5 0 % 15 1 。 在我国， l c d产业己 有了飞 速的发展，国内l c d生产厂家己 达6 0 4 赢热 烹 该颐 士学 位li lt- - 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 呈 二 全t 多家。i t o玻璃作为平面显示器的重要元件，是l c d的上游产品，国内有2 0 多 家生产企业专业生产i t o镀膜玻璃， 由 此可以看出饰基抛光粉在i t o玻璃抛光领 域会有广泛的应用前景。 1 . 4 . 5电子、计算机元件 电子、计算机元件的抛光是饰基抛光粉应用方面的新领域，尽管在此领域抛 光粉消费量比较少，但需求增长率最高。随着电子工业的飞速发展，许多电子元 件表面需要高质量的抛光，主要使用机械一 化学抛光技术。采用机械一 化学抛光的 元件包括玻璃存储硬盘芯片、液晶显示屏等。据统计，2 0 0 0年机械一 化学抛光粉 产量增长率超过1 0 0 % , 2 0 0 3 年需求量达4 0 0 0 t . 1 . 4 .6 特种玻璃 近年来，开发了抛光材料在光掩模基板、高密度纪录用磁盘基板等超精密度 光学电子原件的应用新领域，对饰基抛光粉材料提出了从量到质的转变及新的研 究课题。光掩模又称遮光膜，是用特种玻璃如硼硅酸盐玻璃制成，这种玻璃对抛 光要求极高，抛光后的玻璃表面需镀铬， 然后在玻璃上印制电 路，最后再将电路 投射到表面喷镀阻光层的半导体芯片上。该产品在电子行业有极大的发展前景。 高密度纪录用磁盘使用的是化学强化玻璃，这种磁盘上输入、输出的激光束直径 有1 - 2 r m ， 基板表面的 任何缺陷都会造成错误，因此对抛光要求极高。 在该领域 的应用，使饰基抛光粉的市场有所增加。 1 . 4 . 7 其它应用领域 除了上述应用领域外，饰基抛光粉还应用于各种宝石、钮扣等饰品及精密金 属制品的抛光。 随着许多新产品的开发应用， 饰基抛光粉的应用领域将不断扩大。 1 . 5 稀土钵基抛光粉的制备方法 目 前，我国生产稀土饰基抛光粉的原料有很多种， 不同的原料对应着不同的 制备工艺。从制备工艺来看，可以分为两大类:一是稀土固体原料焙烧法;二是 以 稀土可溶性盐为原料的 沉淀一 焙烧法【2 - 3 1 . 5 . 1 1 . 5 . 1 . 1 稀土固体原料焙烧法 高纯氧化饰焙烧法 以 高 纯氧 化n r ( c e 0 2 9 9 % ) 为 原料， 经 高 温焙 烧、 水淬、 分级、 过 滤、 烘 干 等 5 赢热 烹 该颐 士学 位li lt- - 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 呈 二 全t 多家。i t o玻璃作为平面显示器的重要元件，是l c d的上游产品，国内有2 0 多 家生产企业专业生产i t o镀膜玻璃， 由 此可以看出饰基抛光粉在i t o玻璃抛光领 域会有广泛的应用前景。 1 . 4 . 5电子、计算机元件 电子、计算机元件的抛光是饰基抛光粉应用方面的新领域，尽管在此领域抛 光粉消费量比较少，但需求增长率最高。随着电子工业的飞速发展，许多电子元 件表面需要高质量的抛光，主要使用机械一 化学抛光技术。采用机械一 化学抛光的 元件包括玻璃存储硬盘芯片、液晶显示屏等。据统计，2 0 0 0年机械一 化学抛光粉 产量增长率超过1 0 0 % , 2 0 0 3 年需求量达4 0 0 0 t . 1 . 4 .6 特种玻璃 近年来，开发了抛光材料在光掩模基板、高密度纪录用磁盘基板等超精密度 光学电子原件的应用新领域，对饰基抛光粉材料提出了从量到质的转变及新的研 究课题。光掩模又称遮光膜，是用特种玻璃如硼硅酸盐玻璃制成，这种玻璃对抛 光要求极高，抛光后的玻璃表面需镀铬， 然后在玻璃上印制电 路，最后再将电路 投射到表面喷镀阻光层的半导体芯片上。该产品在电子行业有极大的发展前景。 高密度纪录用磁盘使用的是化学强化玻璃，这种磁盘上输入、输出的激光束直径 有1 - 2 r m ， 基板表面的 任何缺陷都会造成错误，因此对抛光要求极高。 在该领域 的应用，使饰基抛光粉的市场有所增加。 1 . 4 . 7 其它应用领域 除了上述应用领域外，饰基抛光粉还应用于各种宝石、钮扣等饰品及精密金 属制品的抛光。 随着许多新产品的开发应用， 饰基抛光粉的应用领域将不断扩大。 1 . 5 稀土钵基抛光粉的制备方法 目 前，我国生产稀土饰基抛光粉的原料有很多种， 不同的原料对应着不同的 制备工艺。从制备工艺来看，可以分为两大类:一是稀土固体原料焙烧法;二是 以 稀土可溶性盐为原料的 沉淀一 焙烧法【2 - 3 1 . 5 . 1 1 . 5 . 1 . 1 稀土固体原料焙烧法 高纯氧化饰焙烧法 以 高 纯氧 化n r ( c e 0 2 9 9 % ) 为 原料， 经 高 温焙 烧、 水淬、 分级、 过 滤、 烘 干 等 5 赢热 烹 该颐 士学 位li lt- - 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 呈 二 全t 多家。i t o玻璃作为平面显示器的重要元件，是l c d的上游产品，国内有2 0 多 家生产企业专业生产i t o镀膜玻璃， 由 此可以看出饰基抛光粉在i t o玻璃抛光领 域会有广泛的应用前景。 1 . 4 . 5电子、计算机元件 电子、计算机元件的抛光是饰基抛光粉应用方面的新领域，尽管在此领域抛 光粉消费量比较少，但需求增长率最高。随着电子工业的飞速发展，许多电子元 件表面需要高质量的抛光，主要使用机械一 化学抛光技术。采用机械一 化学抛光的 元件包括玻璃存储硬盘芯片、液晶显示屏等。据统计，2 0 0 0年机械一 化学抛光粉 产量增长率超过1 0 0 % , 2 0 0 3 年需求量达4 0 0 0 t . 1 . 4 .6 特种玻璃 近年来，开发了抛光材料在光掩模基板、高密度纪录用磁盘基板等超精密度 光学电子原件的应用新领域，对饰基抛光粉材料提出了从量到质的转变及新的研 究课题。光掩模又称遮光膜，是用特种玻璃如硼硅酸盐玻璃制成，这种玻璃对抛 光要求极高，抛光后的玻璃表面需镀铬， 然后在玻璃上印制电 路，最后再将电路 投射到表面喷镀阻光层的半导体芯片上。该产品在电子行业有极大的发展前景。 高密度纪录用磁盘使用的是化学强化玻璃，这种磁盘上输入、输出的激光束直径 有1 - 2 r m ， 基板表面的 任何缺陷都会造成错误，因此对抛光要求极高。 在该领域 的应用，使饰基抛光粉的市场有所增加。 1 . 4 . 7 其它应用领域 除了上述应用领域外，饰基抛光粉还应用于各种宝石、钮扣等饰品及精密金 属制品的抛光。 随着许多新产品的开发应用， 饰基抛光粉的应用领域将不断扩大。 1 . 5 稀土钵基抛光粉的制备方法 目 前，我国生产稀土饰基抛光粉的原料有很多种， 不同的原料对应着不同的 制备工艺。从制备工艺来看，可以分为两大类:一是稀土固体原料焙烧法;二是 以 稀土可溶性盐为原料的 沉淀一 焙烧法【2 - 3 1 . 5 . 1 1 . 5 . 1 . 1 稀土固体原料焙烧法 高纯氧化饰焙烧法 以 高 纯氧 化n r ( c e 0 2 9 9 % ) 为 原料， 经 高 温焙 烧、 水淬、 分级、 过 滤、 烘 干 等 5 东 北 .羔 项 去 蒸 廉电 愁._- . . 一 一一 一一 第 一 章绪 a 工 序 制 备 高 饰 抛 光 粉 4 1 。 产 品 指 标: c e 0 2 9 9 % , r e 0 - 9 8 % ， 平 均 粒 度1 - 6 u m , 密 度6 .5 - 8 .o g / c m 3 。 该 方 法 较为 简 单， 且 产 品 纯 度 较 高， 但 原 料 成 本 太 高 ， 现 在 已很少采用。 1 . 5 . 1 . 2 氟碳饰精矿焙烧法 该方法以氟碳钟精矿为原料，采用固相反应法，经粉碎、焙烧、分级等工序 制备出低钟抛光粉。该工艺过程简单，操作较容易， 投资较少，原料价廉，成本 较 低。 但 存 在 很 多 缺 点 1 7 1 : 1 ) 精 矿中 的 稀 土 组 成 波 动 较 大， 以 致 使 产品 中 的 饰 含 量不稳定，其产品品质也随之变动;2 ) 稀土精矿中常含有牡和铀等放射性元素， 选矿过程中无法去除。放射性元素被带入到产品中，在生产和使用中带来污染; 3 ) 稀 土精矿中 还含有c a , b a , s r , n a , a l , f e , s i 等杂质元素。 含碱 土金 属和 碱 金属的原料在焙烧过程中，由 于局部过热阻碍正常的烧结过程，导致过热部分抛 光粉抛光能力低下，降低产品质量。由于上述缺点的存在，该工艺生产出的产品 档次较低， 应用范围较窄，已 逐渐被其它产品所取代。 文献 1 8 以山 东 徽山 氟碳饰 矿为原料， 经焙 烧