背景及概述^[1]

拋光粉的基本成分是一些金屬氧化物，如鐵、鈰、鋯、鋁、鈦、鉻等金屬氧化物。根據(jù)用途有玻璃拋光粉，寶石拋光粉和大理石拋光粉等。作為玻璃行業(yè)常用的拋光粉有三氧化二鐵(又稱紅粉)、鈰基稀土拋光粉、氧化鋯三類，其中鈰基稀土拋光粉被譽(yù)為的拋光材料；寶石拋光粉有三氧化二鉻，氧化鈰和用高嶺土制備的AL-Si尖晶石和莫來(lái)石拋光粉；大理石拋光粉是一種灰白色超細(xì)粉體的混合物，主要由a-Al2O3，SnO2和Pb組成。拋光粉作為玻璃，寶石和大理石行業(yè)中的拋光材料屬傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，但隨著高科技的發(fā)展，特別是近年來(lái)，被廣泛地應(yīng)用于高科技領(lǐng)域和高精密功能性材料的拋光當(dāng)中(如光電信息材料、集成電路中的光掩模、高密度記錄磁盤玻璃基板的制造等)。為了達(dá)到高精密功能性材料所要求的條件，所要求的拋光粉產(chǎn)品的物性各不相同，其制備工藝也相應(yīng)的在發(fā)生變化。在制備工藝、性能和應(yīng)用等方面還存在著諸多問(wèn)題，需要不斷改進(jìn)和提高。因此尋求它們性質(zhì)之間的相互關(guān)系、匹配關(guān)系、工藝條件就成為了研究的重點(diǎn)。

種類^[2]

常用的拋光粉源于以鈰為主的混合稀土，輔之以氟化物、石英、鈣、鋇、鐵和少量其它雜質(zhì)。拋光粉的制備工藝和生產(chǎn)方法在60～70年代有較為集中的研究成果，常用的制備工藝是使稀土富集物在固態(tài)下發(fā)生化學(xué)變化，從而轉(zhuǎn)化成機(jī)械和化學(xué)性能均穩(wěn)定的化合物。其稀土氧化物含量為40～70%(含氧化鈰30～65%)，粒度為1～4微米。這種拋光粉價(jià)格相對(duì)便宜，切削率高，應(yīng)用較廣。主要用于陰極射線管、平板玻璃和鏡片的拋光。第二類氧化鈰基拋光粉是用化學(xué)沉淀法生產(chǎn)

的，所得的稀土沉淀經(jīng)煅燒成為穩(wěn)定的氧化物，并磨成細(xì)粉。常含稀土氧化物70～100%(含氧化鈰40～100%)，這類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是成分均一，顆粒的尺寸和形狀一致性好，但價(jià)格較高，主要用于光學(xué)玻璃、光掩膜和液晶顯示屏的拋光。高鈰拋光粉(含氧化鈰99%以上)用于特種玻璃的拋光。其顆粒形狀和硬度均勻，純度高，因而拋出的表面均一，無(wú)缺陷，無(wú)雜質(zhì)污染。常用于精密光學(xué)儀器、激光晶體和半導(dǎo)體元件的拋光。稀土拋光粉與同類稀土產(chǎn)品的要求不同。就拋光粉而言，雖然對(duì)化學(xué)純度也有要求，但不是決定因素，而決定因素是其物理性質(zhì)。所以，稀土拋光粉的制備是在一定化學(xué)含量的基礎(chǔ)上必須賦予其應(yīng)有的物理特性，如：粒度大小及其均勻性、晶體性質(zhì)、硬度、比重等等。這些性質(zhì)必須在其制備過(guò)程中(包括沉淀與煅燒)加以調(diào)控，首先是產(chǎn)生拋光粉的母體化合物(即各種稀土鹽類化合物)及其沉淀加工過(guò)程。因?yàn)樗鼈儧Q定產(chǎn)品的粒度特征和晶體特性，如氫氧化鈰、碳酸鈰和草酸鈰，它們的煅燒產(chǎn)品無(wú)論在粒度還是拋光性能上均有較大的差別。

制備^[1]

1. 稀土拋光粉的制備工藝

稀土拋光粉是得很細(xì)的氧化物，在拋光過(guò)程中有去除表面缺陷的能力，產(chǎn)生光滑的表面。粗結(jié)晶的拋光粉不適合使用，必須將它磨成不擦傷表面的細(xì)度。的方法是制成草酸鹽、碳酸或氫氧化物等沉淀，然后煅燒成氧化物，煅燒溫度剛好能使沉淀物分解，同時(shí)又能防止燒結(jié)和晶體的快速成長(zhǎng)。煅燒后往往進(jìn)行第二次研磨和煅燒。

制備優(yōu)質(zhì)高效稀土拋光粉，關(guān)鍵是通過(guò)在制備過(guò)程中選擇合適的中間體及合理的工藝條件來(lái)達(dá)到改善稀土拋光粉物化性能的目的。制備原料有單氟碳鈰礦、氫氧化稀土(富鈰)，稀土鹽類包括氯化稀土、草酸稀土、碳酸棉稀土等。從制備工藝來(lái)看，可以分為兩大類：一是以稀土精礦為原料的固相反應(yīng)法；由礦石直接制備拋光粉可省掉繁雜的化學(xué)提取過(guò)程，而使生產(chǎn)成本大大降低。如使用氟碳鈰鑭礦作原料，先煅燒，再磨礦可以得到較好的拋光粉，礦中的氟和硅對(duì)于保證產(chǎn)品的拋光效果起著重要作用。二是以稀土可溶性鹽為原料的沉淀一煅燒法。在沉淀法中，可以有多種途徑，也更適合于通過(guò)調(diào)配化學(xué)組份來(lái)提高拋光性能，如加入氟硅酸進(jìn)行共沉淀生產(chǎn)的拋光粉，加入硅灰石的高硅含量拋光粉等等，這些工藝和產(chǎn)品在六、七十年代就有較好的發(fā)展。而后又開(kāi)發(fā)了一些以添加氟、硅等元素的產(chǎn)品。從八十年代到九十年代，開(kāi)展的工作不多，只見(jiàn)有一些零星的報(bào)道，還停留在以稀土精礦為原料的制備工藝。產(chǎn)品以低拋為主，而高拋的產(chǎn)量小，這類拋光粉無(wú)論是制備工藝還是市場(chǎng)都比較成熟。然而在較高檔次的拋光粉生產(chǎn)上與國(guó)外相比仍有較大差距，特別是九十年代研制的聚氨酯高速拋光粉，國(guó)內(nèi)大多數(shù)拋光粉產(chǎn)品均滿足不了其應(yīng)用要求。為保證拋光質(zhì)量，大多數(shù)企業(yè)均采用進(jìn)口拋光粉。另外，新近出現(xiàn)的附壁效應(yīng)在稀十拋光粉工藝精密氣流分級(jí)的應(yīng)用方面，還很少有報(bào)道。

2. 寶石拋光粉制備工藝

用高嶺土制備寶石拋光粉，其制備工藝主要是根據(jù)高嶺土在不同的煅燒溫度過(guò)程中發(fā)生的相變，而得到硬度不同的拋光粉。由于煅燒過(guò)程中，生成的非晶質(zhì)SiO2和方石英會(huì)影響拋光能力，所以為得到純凈的寶石拋光粉，常在煅燒前，按一定比例加入Al(OH)3或者Al2O3，使非晶質(zhì)SiO2和方石英轉(zhuǎn)化為AI-Si尖晶石和莫來(lái)石。

應(yīng)用^[3]

1. CRT用稀土拋光粉的應(yīng)用前景

雖然近年來(lái)LCD顯示器的比例不斷上升，但CRT顯示器以其全視角、真色彩、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，使其在某些領(lǐng)域一直處于壟斷地位，我國(guó)已成為CRT制造、生產(chǎn)和銷售大國(guó)，在相關(guān)技術(shù)上也已經(jīng)趕上或超過(guò)日本、歐美等技術(shù)強(qiáng)國(guó)。未來(lái)幾年內(nèi)雖然在發(fā)達(dá)國(guó)家CRT的使用數(shù)量會(huì)逐年減少，但CRT仍然以其成熟的優(yōu)點(diǎn)在世界范圍內(nèi)占有一席之地，并且總量不會(huì)有大幅的減少，將會(huì)有較為平衡的穩(wěn)定期，因此陰極射線管玻璃用的稀土拋光粉的需求量將維持現(xiàn)有水平，并有穩(wěn)定發(fā)展的空間。而對(duì)電子工業(yè)拋光的需求，將達(dá)到5000噸～6000噸。就目前國(guó)內(nèi)稀土拋光粉生產(chǎn)而言，由于技術(shù)水平和設(shè)備的局限性，重復(fù)建設(shè)太多，而且大都集中在普通玻璃的拋光，已經(jīng)供大于求，不斷的重復(fù)建設(shè)必然引起惡性競(jìng)爭(zhēng)，造成國(guó)家稀土資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。而真正的精加工用拋光粉幾乎全部依靠進(jìn)口，而且價(jià)格昂貴。進(jìn)入了出口稀土原料，再進(jìn)口購(gòu)入精加工產(chǎn)品，將污染留在了國(guó)內(nèi)，利潤(rùn)卻轉(zhuǎn)到國(guó)外的怪圈。因此，必須加快稀土在高新技術(shù)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)研究和產(chǎn)業(yè)化步伐，使稀土資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

2. 平面顯示器用稀土拋光粉的應(yīng)用前景

電子信息技術(shù)作為高科技的典型代表，對(duì)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)十分顯著，隨著全球經(jīng)濟(jì)和信息的一體化，世界范圍內(nèi)激烈的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)了電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展。FPD(平板顯示)技術(shù)自上世紀(jì)90年代開(kāi)始迅速發(fā)展，并逐步走向成熟，由于其具有清晰度高、圖像色彩好、環(huán)保、省電、輕薄、便于攜帶等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于家用電器、電腦和通信產(chǎn)品中，具有廣闊的市場(chǎng)前景。隨著平板顯示技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，平板顯示產(chǎn)品的市場(chǎng)也隨之不斷的擴(kuò)大，并對(duì)傳統(tǒng)的CRT產(chǎn)品形成了強(qiáng)烈的沖擊和挑戰(zhàn)，TFT-LCD將成為FPD技術(shù)的主流，新建產(chǎn)品線將向大尺寸市場(chǎng)集中，液晶電視將成為TFT-LCD的主要增長(zhǎng)點(diǎn)?？v觀TFT-LCD的發(fā)展史，五年一個(gè)飛躍，十五年前，上個(gè)世紀(jì)80年代末期TFT-LCD品首先在日本問(wèn)世并引領(lǐng)了顯示時(shí)代革命性的變化；十年前，該產(chǎn)業(yè)在臺(tái)灣地區(qū)快速的發(fā)展；五年前，技術(shù)開(kāi)始向我國(guó)大陸轉(zhuǎn)移，如今我國(guó)大陸共有3條建成投產(chǎn)的5代線。LCD和PDP等平面顯示產(chǎn)品的發(fā)展，同樣也帶動(dòng)了稀土拋光粉應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬。

主要參考資料

[1] 稀土拋光材料的生產(chǎn)、應(yīng)用及其新進(jìn)展

[2] 稀土拋光粉的應(yīng)用及發(fā)展簡(jiǎn)介①

[3] 拋光粉制備工藝的研究