本发明属于危险固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种废弃稀土抛光粉的回收方法。
背景技术：
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材料表面加工技术中最为重要的工序是抛光工艺，而抛光粉则是抛光加工过程中的关键材料之一，对被抛光产品的质量影响较大。稀土抛光粉作为重要的光学玻璃抛光材料，具有诸多优点，如：良好的晶形、化学活性好、较高的密度和硬度、抛光效率高、层光度稳定和使用寿命长等特性，而被人称为“抛光粉之王”，并逐渐取代了其它的抛光粉材料而在抛光工业中得到快速的发展，广泛应用于光学光电玻璃、饰品、建材、模具及精密仪器的精磨。
随着光学与电子信息科学技术的快速发展，光学玻璃需求量逐年增加，带动了稀土抛光粉行业的发展。2005年，全球稀土抛光粉的市场需求量约为2万吨，我国的稀土抛光粉消费量在1～1.1万吨左右，我国稀土抛光粉的用量约占世界总消费量的一半，成为世界稀土抛光粉生产和使用大国。2011年，我国稀土抛光粉用量达到了2万吨，2017年我国稀土抛光粉的消费量有望达到10万吨以上。我国作为稀土生产大国，稀土抛光粉的生产具有得天独厚的优势，带动了抛光行业的发展壮大，然而随着稀土抛光粉用量的增加，废弃稀土抛光粉产生量也逐年递增，由于废弃稀土抛光粉中不仅含有抛光粉原料，而且还含有光学玻璃的成分，在光学玻璃中含有大量的铅元素，根据相关的研究结果表明，含铅玻璃的毒性大，虽然是以玻璃体形态存在，一旦进入水体或者土壤中，将对水体和土壤造成污染，通过食物链进入人体，最终对人的身体健康造成伤害。鉴于稀土的不可再生性和重金属对于环境的污染，若能将其回收再利用，对于可持续发展和环境保护具有重要的意义。
中国专利(公开号为CN104371555A)描述的是采用硝酸和过氧化氢在加热的条件下将废弃稀土抛光粉中的稀土氧化物进行溶解，用氨水调节溶液的pH值，然后在加热的条件下加入过氧化氢和Ce(OH)4的悬浊液使稀土沉淀，经分离焙烧后得到稀土氧化物。该专利在浸出稀土元素的过程中会消耗大量的硝酸，同时铅也会溶出，造成铅的损失，不适于用于重金属铅和稀土元素的提取。中国专利(公开号为CN101613802A)描述的是采用真空碳热还原法在高温和真空条件下，使玻璃的网络结构遭到破坏，利用碳将玻璃中的铅还原出来。该专利需要较高的温度条件(温度为1000℃)和真空(系统压力为10Pa)等苛刻的反应条件和配套的生产设备，很难实现工业化生产。中国专利(公开号为CN102051487A)描述的是将废弃CRT玻璃粉、活性炭和强碱混合，经熔融反应后，分离出粗铅、碱液和碱渣，然后用稀盐酸浸洗碱渣提取出残余的铅，此专利不是通过深度还原技术将铅还原，而且还需要采用盐酸对碱渣进行后处理，这一过程消耗了大量盐酸。经分析该专利不适用于稀土、金属铅和硅的分离。
技术实现要素：
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本发明目的是提供一种废弃稀土抛光粉的回收方法，该方法实现了废弃稀土抛光粉的无害化、减量化和资源化处理，符合我国发展循环经济和节能减排的目标。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种废弃稀土抛光粉的回收方法，包括以下步骤：
(1)取废弃稀土抛光粉、还原剂和强碱，混合均匀，得到混合物；其中：所述废弃稀土抛光粉中含有二氧化铈和玻璃粉，所述的玻璃粉中含有氧化铅和二氧化硅；添加量按摩尔比，废弃稀土抛光粉中氧化铅∶还原剂中固体碳＝(1∶1.24)～(1∶3.52)；废弃稀土抛光粉中二氧化硅∶强碱＝(1∶5.05)～(1∶9.47)；
(2)将混合物放置于反应容器中，进行还原反应，获得还原产物；其中：还原反应温度为600～800℃，还原反应时间为60～240min；
(3)将还原产物水淬至室温，获得冷却产物；
(4)将冷却产物进行旋液分离，得到富稀土料和硅酸盐水溶液的混合物，以及金属铅；
(5)硅酸盐水溶液和富稀土料的混合物经过过滤，得到硅酸盐水溶液和富稀土料。
所述的步骤(1)中，废弃稀土抛光粉粒度在20μm以下。
所述的步骤(1)中，还原剂粒度在120目以下。
所述的步骤(1)中，还原剂为活性炭粉、焦炭粉或煤粉中的一种。
所述的步骤(1)中，强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
所述的步骤(1)中，硅酸盐水溶液为硅酸钠水溶液或硅酸钾水溶液。
所述的步骤(1)中，混合操作在混料机中进行。
所述的步骤(2)中，混合物放置于氧化镁坩埚内，将氧化镁坩埚放置于反应容器中，进行还原反应。
所述的步骤(2)中，反应容器为加热炉。
所述的步骤(2)中，加热炉为马弗炉。
还原过程中，涉及的主要反应如下：
PbO+C＝Pb+CO
2PbO+C＝2Pb+CO2
PbO+CO＝Pb+CO2
SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O
SiO2+2KOH＝K2SiO3+H2O
采用本专利技术可以使废弃稀土抛光粉中稀土、铅和硅元素可以有效分离。
本发明提供的方法主要过程的基本原理如下：
废弃稀土抛光粉中铅元素是以网络修饰体形式存在于玻璃粉中，稀土以氧化物形式独立存在。而本专利通过加入强碱来破坏玻璃体的网络结构，借助强碱与二氧化硅反应生成低熔点的硅酸盐相，将氧化铅从稳定的玻璃相网络结构中释放出来，以达到强化玻璃粉中铅元素低温深度还原的目的，并利用低温还原技术控制铅元素在还原过程中的挥发行为，通过强碱破坏玻璃相网络结构的同时，为强化铅元素低温深度还原技术提供良好的热力学条件；另一方面，强碱与二氧化硅反应所形成的低熔点硅酸盐相在还原过程中不仅创造了一个熔融液态环境，还为金属铅的聚合生长提供了一个良好动力学条件，同时由于熔融态硅酸盐相体系的存在，既可以阻止氧向内扩散，又还可以有效抑制金属铅的挥发，进而提高金属铅的收得率；活性炭粉、焦炭粉和煤粉是公知的还原剂，其主要用于深度还原废弃稀土抛光粉中铅元素形成金属铅；旋液分离技术主要是借助物质的比重差异，在旋液分离过程中所产生的离心力大小不同，进而实现了废弃稀土抛光粉中稀土、铅和硅元素的有效分离，最终达到废弃稀土抛光粉的综合利用目的。
本发明的有益效果：
(1)本发明能够有效的回收废弃稀土抛光粉中二氧化铈和含铅玻璃粉(铅和硅元素)，不仅可以解决废弃稀土抛光粉中重金属铅元素对环境的污染，而且还实现了废弃稀土抛光粉中有价组元的资源化利用；
(2)通过本发明的原料配比，以及还原反应时间的设定，使得还原反应更彻底，能将氧化铅全部还原成金属铅。
(3)经本发明处理后，铅的回收率将达到99.9％以上，富稀土料和硅酸盐水溶液中铅总量低于0.05％，得到的硅酸盐水溶液经浓缩结晶处理可作为工业原料使用。从而实现了含铅废弃稀土抛光粉的无害化、减量化和资源化处理目的，符合我国发展循环经济和节能减排的目标。
附图说明：
图1本发明的废弃稀土抛光粉的回收方法工艺流程图。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的目的在于提供一种将含铅的废弃稀土抛光粉资源化利用的新技术，下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例1～5中：
将废弃稀土抛光粉进行破碎、研磨和干燥，粒度在20μm以下；
废弃稀土抛光粉的化学组成，如表1所示；
活性炭粉、焦炭粉或煤粉粒度均在120目以下。
表1
实施例1
一种废弃稀土抛光粉的回收方法，包括以下步骤：
(1)称取废弃稀土抛光粉10.013g、焦炭粉(固定碳含量为89％)0.194g和氢氧化钠17.842g，在混料机内混合均匀，得到混合物；其中：按摩尔比，废弃稀土抛光粉中氧化铅∶还原剂中固体碳＝1∶2.06；按摩尔比，废弃稀土抛光粉中二氧化硅∶氢氧化钠＝1∶5.05；
(2)将混合物放置于氧化镁坩埚内，将氧化镁坩埚放置于马弗炉中，进行还原反应，还原反应温度为800℃，还原反应时间为120min，获得还原产物；
(3)将还原产物水淬至室温，获得冷却产物；
(4)将冷却产物进行旋液分离，得到富稀土料和硅酸钠水溶液的混合物，以及金属铅；用清水冲洗金属铅的表面，烘干后称量金属铅的质量为1.433g，金属铅的回收率为98.8％；
(5)硅酸钠水溶液和富稀土料的混合物通过过滤，得到硅酸钠水溶液和富稀土料，富稀土料中CeO2的含量为12.2％，铅的含量低于0.05％。
实施例2
一种废弃稀土抛光粉的回收方法，包括以下步骤：
(1)称取废弃稀土抛光粉10.012g、活性炭粉(固定碳含量为99％)0.104g和氢氧化钠17.840g，在混料机内混合均匀，得到混合物；其中：按摩尔比，废弃稀土抛光粉中氧化铅∶还原剂中固体碳＝1∶1.24；按摩尔比，废弃稀土抛光粉中二氧化硅∶氢氧化钠＝1∶5.05；
(2)将混合物放置于氧化镁坩埚内，将氧化镁坩埚放置于马弗炉中，进行还原反应，还原反应温度为650℃，还原反应时间为120min，获得还原产物；
(3)将还原产物水淬至室温，获得冷却产物；
(4)将冷却产物进行旋液分离，得到富稀土料和硅酸钠水溶液的混合物，以及金属铅；用清水冲洗金属铅的表面，烘干后称量金属铅的质量为1.431g，金属铅的回收率为98.7％；
(5)硅酸钠水溶液和富稀土料的混合物通过过滤，得到硅酸钠水溶液和富稀土料，富稀土料中CeO2的含量为16.51％，铅的含量低于0.05％。
实施例3
一种废弃稀土抛光粉的回收方法，包括以下步骤：
(1)称取废弃稀土抛光粉10.011g、煤粉(固定碳含量为71％)0.152g和氢氧化钠24.273g，在混料机内混合均匀，得到混合物；其中：按摩尔比，废弃稀土抛光粉中氧化铅∶还原剂中固体碳＝1∶1.29；按摩尔比，废弃稀土抛光粉中二氧化硅∶氢氧化钠＝1∶6.87；
(2)将混合物放置于氧化镁坩埚内，将氧化镁坩埚放置于马弗炉中，进行还原反应，还原反应温度为800℃，还原反应时间为120min，获得还原产物；
(3)将还原产物水淬至室温，获得冷却产物；
(4)将冷却产物进行旋液分离，得到富稀土料和硅酸钠水溶液的混合物，以及金属铅；用清水冲洗金属铅的表面，烘干后称量金属铅的质量为1.427g，金属铅的回收率为98.4％；
(5)硅酸钠水溶液和富稀土料的混合物通过过滤，得到硅酸钠水溶液和富稀土料，富稀土料中CeO2的含量为17.5％，铅的含量低于0.05％。
实施例4
一种废弃稀土抛光粉的回收方法，包括以下步骤：
(1)称取废弃稀土抛光粉10.006g、活性炭粉(固定碳含量为99％)0.296g和氢氧化钠33.41g，在混料机内混合均匀，得到混合物；其中：按摩尔比，废弃稀土抛光粉中氧化铅∶还原剂中固体碳＝1∶3.52；按摩尔比，废弃稀土抛光粉中二氧化硅∶氢氧化钠＝1∶9.47；
(2)将混合物放置于氧化镁坩埚内，将氧化镁坩埚放置于马弗炉中，进行还原反应，还原反应温度为600℃，还原反应时间为240min，获得还原产物；
(3)将还原产物水淬至室温，获得冷却产物；
(4)将冷却产物进行旋液分离，得到富稀土料和硅酸钠水溶液的混合物，以及金属铅；用清水冲洗金属铅的表面，烘干后称量金属铅的质量为1.432g，金属铅的回收率为98.8％；
(5)硅酸钠水溶液和富稀土料的混合物通过过滤，得到硅酸钠水溶液和富稀土料，富稀土料中CeO2的含量为16.63％，铅的含量低于0.05％。
实施例5
一种废弃稀土抛光粉的回收方法，包括以下步骤：
(1)称取废弃稀土抛光粉10.021g、活性炭粉(固定碳含量为99％)0.184g和氢氧化钾40.791g，在混料机内混合均匀，得到混合物；其中：按摩尔比，废弃稀土抛光粉中氧化铅∶还原剂中固体碳＝1∶2.19；按摩尔比，废弃稀土抛光粉中二氧化硅∶氢氧化钾＝1∶8.24；
(2)将混合物放置于氧化镁坩埚内，将氧化镁坩埚放置于马弗炉中，进行还原反应，还原反应温度为750℃，还原反应时间为60min，获得还原产物；
(3)将还原产物水淬至室温，获得冷却产物；
(4)将冷却产物进行旋液分离，得到富稀土料和硅酸钾水溶液的混合物，以及金属铅；用清水冲洗金属铅的表面，烘干后称量金属铅的质量为1.431g，金属铅的回收率为98.6％；
(5)硅酸钾水溶液和富稀土料的混合物通过过滤，得到硅酸钾水溶液和富稀土料，富稀土料中CeO2的含量为16.6％，铅的含量低于0.05％。