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，而被人們稱為"拋光粉之王".目前該產(chǎn)品在我國發(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)展過程
紅粉（氧化鐵）是歷史上最早使用的拋光材料，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)，激起了美國等國家的群起研究。這樣，稀土拋光粉就以取代傳統(tǒng)拋光粉的趨勢迅速發(fā)展起來。
國外于60年前開始生產(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。
目前，國外的稀土拋光粉生產(chǎn)廠家主要有15家（年生產(chǎn)能力為200噸以上者）。其中，法國羅地亞公司年生產(chǎn)能力為2200多噸。是目前世界上最大的稀土拋光粉生產(chǎn)廠家。美國的拋光粉年產(chǎn)量能力達(dá)1500噸以上。日本生產(chǎn)稀土拋光粉的原料采用氟碳鈰礦、粗氯化鈰和氯化稀土三種，工藝上各不相同。日本稀土拋光粉的生產(chǎn)在燒結(jié)設(shè)備和技術(shù)上均具特色。1968年，我國在上海躍龍化工廠首次研制成功稀土拋光粉。隨后西北光學(xué)儀器廠、云南光學(xué)儀器廠相繼采用獨(dú)居石為原料，研制成功不同類型稀土拋光粉。北京有色金屬研究總院、北京工業(yè)學(xué)院等單位于1976年研制并推廣了739型稀土拋光粉，1977年又研制成功了771型稀土拋光粉。1979年甘肅稀土公司研制成功了797型稀土拋光粉。目前國內(nèi)已有14個(gè)稀土拋光粉生產(chǎn)廠家（年生產(chǎn)能力達(dá)30噸以上者），最大的一家年生產(chǎn)能力為2220噸（包頭天驕清美稀土拋光粉有限公司）。但與國外相比仍有較大差距，主要是稀土拋光粉的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，還不能完全滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的拋光要求，因此必須迎頭趕上。
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。
對于高鈰拋光粉來講，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La2O3?SO3,Nd2O3?SO3,Pr6O11?SO3等堿性無水硫酸鹽或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劃分：
稀土拋光粉的粒度及粒度分布對拋光粉性能有重要影響。對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的拋光粉磨削速度最大。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，國際上一般將超細(xì)粉體分3種：納米級（1nm~100nm）；亞微米級（100nm~1μm）；微米級（1μm~100μm），據(jù)此分類方法，稀土拋光粉可以分為：納米級稀土拋光粉、亞微米級稀土拋光粉及微米級稀土拋光粉3類，通常我們使用的稀土拋光粉一般為微米級，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最后工序，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的亞微米級稀土拋光粉，由于在液晶顯示器與電腦光盤領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸受到重視，產(chǎn)量逐年提高。 納米級稀土拋光粉目前也已經(jīng)問世，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，但目前其市場份額還很小，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%.我國具有豐富的鈰資源，據(jù)測算，其工業(yè)儲量約為1800萬噸（以CeO2計(jì)），這為今后我國持續(xù)發(fā)展稀土拋光粉奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也是我國獨(dú)有的一大優(yōu)勢，并可促進(jìn)我國稀土工業(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。其主要工藝過程為：原料→高溫→煅燒→水淬→水力分級→過濾→烘干→高級鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。
主要設(shè)備有：煅燒爐，水淬槽，分級器，過濾機(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。這種高鈰拋光粉最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%的中級鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。其主要工藝過程為：
原料→氧化→優(yōu)溶→過濾→酸溶→沉淀→洗滌過濾→高溫煅燒→細(xì)磨篩分→中級鈰系稀土拋光粉產(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，比高級鈰稀土拋光粉進(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，可制備低級鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。其主要工藝過程為：
原料→溶解→復(fù)鹽沉淀→過濾洗滌→高溫煅燒→粉碎→細(xì)磨篩分→低級鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。
主要設(shè)備：溶解槽，沉淀槽，過濾機(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)低級鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。
其主要工藝過程為：
原料→干法細(xì)磨→配料→混粉→焙燒→磨細(xì)篩分→低級鈰系稀土拋光粉產(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，國內(nèi)生產(chǎn)的低級鈰系稀土拋光粉的量最多，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。
高鈰系稀土拋光粉，主要適用于精密光學(xué)鏡頭的高速拋光。實(shí)踐表明，該拋光粉的性能優(yōu)良，拋光效果較好，由于價(jià)格較高，國內(nèi)的使用量較少。
中鈰系稀土拋光粉，主要適用于光學(xué)儀器的中等精度中小球面鏡頭的高速拋光。該拋光粉與高鈰粉比較，可使拋光粉的液體濃度降低11%,拋光速率提高35%,制品的光潔度可提高一級，拋光粉的使用壽命可提高30%.目前國內(nèi)使用這種拋光粉的用量尚少，有待于今后繼續(xù)開發(fā)新用途。
低鈰系稀土拋光粉，如771型適用于光學(xué)眼鏡片及金屬制品的高速拋光；797型和C-1型適用于電視機(jī)顯象管、眼鏡片和平板玻璃等的拋光；H-500型和877型適用于電視機(jī)顯象管的拋光。此外，其它拋光粉用于對光學(xué)儀器，攝像機(jī)和照像機(jī)鏡頭等的拋光，這類拋光粉國內(nèi)用量最多，約占國內(nèi)總用量85%以上。
1.5 稀土拋光粉的市場
在稀土拋光粉的消費(fèi)中，日本是最大的消費(fèi)者，每年約生產(chǎn)3550噸~4000噸拋光粉，產(chǎn)值35億~40億日元，還從法國、美國和中國進(jìn)口部分拋光粉。其中最大的拋光粉消費(fèi)市場是彩電陰極射線管。二十世紀(jì)90年代中期，日本陰極射線管的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向海外，而平面顯示產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增加，對鈰基拋光粉的需求量也迅速增加。估計(jì)日本在液晶顯示用平面顯示器生產(chǎn)上消費(fèi)的拋光粉約占其市場的50%.90年代以來，日本將其陰極射線管用拋光粉的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備向海外轉(zhuǎn)移，如：日本清美化學(xué)從1989年開始在海外生產(chǎn)陰極射線管用鈰基拋光粉。
1989年在臺灣建立了一家獨(dú)資企業(yè)，1990年投入生產(chǎn)，目前的生產(chǎn)能力為每年1000噸。1997年又與我國包頭鋼鐵公司合資在包頭建立了一家專門生產(chǎn)彩電陰極射線管、電子管和平板玻璃拋光用拋光粉的企業(yè)。設(shè)計(jì)能力為每年1200噸，所用原料為高品位氟碳鈰礦和富鈰碳酸稀土。因此，新日本金屬化學(xué)公司的陰極射線管用拋光粉因受來自中國大陸和臺灣大量低價(jià)拋光粉的沖擊也有意從事用于液晶顯示用高性能拋光粉的生產(chǎn)。東北金屬化學(xué)公司計(jì)劃專門從事光學(xué)鏡頭和液晶顯示屏用拋光粉的生產(chǎn)。
高鈰系稀土拋光粉，主要適用于精密光學(xué)鏡頭的高速拋光。實(shí)踐表明，該拋光粉的性能優(yōu)良，拋光效果較好，由于價(jià)格較高，國內(nèi)的使用量較少。 中鈰系稀土拋光粉，主要適用于光學(xué)儀器的中等精度中小球面鏡頭的高速拋光。該拋光粉與高鈰粉比較，可使拋光粉的液體濃度降低11%,拋光速率提高35%,制品的光潔度可提高一級，拋光粉的使用壽命可提高30%.目前國內(nèi)使用這種拋光粉的用量尚少，有待于今后繼續(xù)開發(fā)新用途。
低鈰系稀土拋光粉，如771型適用于光學(xué)眼鏡片及金屬制品的高速拋光；797型和C-1型適用于電視機(jī)顯象管、眼鏡片和平板玻璃等的拋光；H-500型和877型適用于電視機(jī)顯象管的拋光。此外，其它拋光粉用于對光學(xué)儀器，攝像機(jī)和照像機(jī)鏡頭等的拋光，這類拋光粉國內(nèi)用量最多，約占國內(nèi)總用量85%以上。
5、稀土拋光粉的市場
在稀土拋光粉的消費(fèi)中，日本是最大的消費(fèi)者，每年約生產(chǎn)3550噸~4000噸拋光粉，產(chǎn)值35億~40億日元，還從法國、美國和中國進(jìn)口部分拋光粉。其中最大的拋光粉消費(fèi)市場是彩電陰極射線管。二十世紀(jì)90年代中期，日本陰極射線管的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向海外，而平面顯示產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增加，對鈰基拋光粉的需求量也迅速增加。估計(jì)日本在液晶顯示用平面顯示器生產(chǎn)上消費(fèi)的拋光粉約占其市場的50%.90年代以來，日本將其陰極射線管用拋光粉的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備向海外轉(zhuǎn)移，如：日本清美化學(xué)從1989年開始在海外生產(chǎn)陰極射線管用鈰基拋光粉。1989年在臺灣建立了一家獨(dú)資企業(yè)，1990年投入生產(chǎn)，目前的生產(chǎn)能力為每年1000噸。1997年又與我國包頭鋼鐵公司合資在包頭建立了一家專門生產(chǎn)彩電陰極射線管、電子管和平板玻璃拋光用拋光粉的企業(yè)。設(shè)計(jì)能力為每年1200噸，所用原料為高品位氟碳鈰礦和富鈰碳酸稀土。因此，新日本金屬化學(xué)公司的陰極射線管用拋光粉因受來自中國大陸和臺灣大量低價(jià)拋光粉的沖擊也有意從事用于液晶顯示用高性能拋光粉的生產(chǎn)。東北金屬化學(xué)公司計(jì)劃專門從事光學(xué)鏡頭和液晶顯示屏用拋光粉的生產(chǎn)。
6、結(jié)束語
我國的稀土拋光粉行業(yè)從無到有，從小到大，已走過了近50年的歷史。目前我國在生產(chǎn)、應(yīng)用、市場和技術(shù)設(shè)備等方面已取得很大的成就和發(fā)展，在世界同行業(yè)中已占主導(dǎo)地位，并成為世界稀土拋光粉的生產(chǎn)和供應(yīng)大國。今后要加快技術(shù)設(shè)備的創(chuàng)新，提高生產(chǎn)水平。要加速產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的進(jìn)程，要增加新品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，努力提高產(chǎn)品出口量，占領(lǐng)國際市場。
一種含Ce3+的稀土拋光粉及其制備方法 本發(fā)明提供了一種含Ce3+的稀土拋光粉及其制備方法。該稀土拋光粉的Ce3+/Ce（mol比）為0.5-20%.低價(jià)鈰在氧化鈰晶格中的存在，促進(jìn)了Ce4+與Ce3+之間的轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)了拋光過程中拋光粉與玻璃之間羥基水合物軟化層的形成，大大增強(qiáng)了粉體的拋光性能。稀土拋光粉中含Ce3+,拋光粉的懸浮性能好，分散性強(qiáng)，應(yīng)用到玻璃拋光中切削力大，對玻璃拋光面劃痕少，拋光平整度高。含Ce3+的稀土拋光粉制備工藝流程簡單，工藝容易控制，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
稀土拋光粉的發(fā)展歷程
從1940年開始，高氧化鈰含量的稀土拋光粉開始取代氧化鐵（即鐵紅）用于玻璃拋光，成為玻璃拋光加工過程中的關(guān)鍵工藝材料之一。與傳統(tǒng)拋光粉-鐵紅粉相比，稀土拋光粉具有拋光速度快、光潔度高和使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，而且能改變拋光質(zhì)量和操作環(huán)境。例如用氧化鈰拋光粉拋光透鏡，一分鐘完成的工作量，如用氧化鐵拋光粉則需要30~60分鐘。稀土拋光粉因其獨(dú)特的化學(xué)機(jī)械作用原理而帶來的高拋光效率，成為玻璃拋光材料的首選，被廣泛用于鏡片、光學(xué)元件（透鏡、棱鏡）、彩電玻殼、平板顯示器用電子玻璃、硅片、磁盤玻璃基片等產(chǎn)品的拋光加工。
根據(jù)鈰含量的不同，稀土拋光粉可分為高鈰（>90%）、富鈰（>70%）和低鈰（<70%）三種。根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域的不同，稀土拋光粉產(chǎn)品可分為微米級、亞微米級、納米級三類。
拋光粉的性能評介指標(biāo) 顆粒大小：決定了拋光精度和速度，一般用目數(shù)和平均顆粒大小來表征。過篩目數(shù)反映了最大顆粒的大小，平均粒度決定了拋光粉顆粒大小的整體水平。
硬度：硬度大的顆粒具有較快的切削率，加入助磨劑也可以提高切削率。
懸浮性：高速拋光要求拋光粉具有較好的懸浮性，顆粒形狀和大小對懸浮性有較大影響，片狀的拋光粉以及小顆粒的拋光粉的懸浮性較好。懸浮性的提高也可以通過加入懸浮劑來實(shí)現(xiàn)。
顆粒結(jié)構(gòu)：顆粒結(jié)構(gòu)是團(tuán)聚體顆粒還是單晶顆粒決定了拋光粉的耐磨性和流動性。團(tuán)聚體顆粒在拋光過程中會破碎，從而導(dǎo)致耐磨性下降，單晶顆粒具有好的耐磨性和流動性。
顏色：與原料中的鐠含量和溫度有關(guān)，鐠含量越高，拋光粉越顯棕紅色。低鈰拋光粉中含有大量的鐠，因而顯棕紅色。對純氧化鈰拋光粉，焙燒溫度高，拋光粉的顏色偏白紅，溫度低，顏色偏淺黃。
全球的稀土拋光粉生產(chǎn)總量約為2萬噸，生產(chǎn)廠家主要有四種類型：光學(xué)輔料公司、磨料磨具公司、稀土冶金公司、化工材料公司。其中，光學(xué)輔料公司的生產(chǎn)量最小，在2000噸以下，磨料磨具行業(yè)最大，在7000噸左右，稀土行業(yè)和化工行業(yè)各生產(chǎn)5000噸。我國的稀土拋光粉的生產(chǎn)量和應(yīng)用量大抵相等，每年生產(chǎn) 1萬噸左右，其中國內(nèi)自用8000噸，出口2000噸。
稀土拋光粉的作用機(jī)理
對氧化鈰拋光機(jī)理的解釋主要有以下幾種學(xué)說：（1）化學(xué)學(xué)說，即拋光過程是水、拋光劑、拋光模材料和玻璃之間化學(xué)作用的結(jié)果； （2）純機(jī)械作用學(xué)說，即拋光是研磨過程的繼續(xù)；（3）流變作用學(xué)說，即摩檫熱使玻璃表面產(chǎn)生塑性變形和流動，或者是熱軟化以致熔融而產(chǎn)生流動，拋光過程是玻璃表面分子重新分布而形成平整表面的過程；（4）機(jī)械、物理化學(xué)學(xué)說，即拋光過程是一機(jī)械的、物理化學(xué)作用的綜合過程；許多專家認(rèn)為，拋光是一機(jī)械的、物理化學(xué)的、化學(xué)的綜合，其中機(jī)械作用是基本的，化學(xué)作用是重要的，而流變現(xiàn)象是存在的。氧化鈰之所以是極有效的拋光用化合物，是因?yàn)樗苡没瘜W(xué)分解和機(jī)械摩擦二種形式同時(shí)拋光玻璃。在拋光過程中，氧化鈰拋光粉有兩種作用，即機(jī)械作用與膠體化學(xué)作用，這兩種作用是同時(shí)出現(xiàn)的。拋光的初始階段，是CeO2去除表面凹凸層的過程，因而呈現(xiàn)出新的拋光面，這時(shí)機(jī)械作用是主要的。同時(shí)，由于拋光混合物中有水，在拋光過程中形成H3O+ 離子，在玻璃表面H3O+離子與Na+離子相互交換而與玻璃形成水解化合物；同時(shí)由于CeO2拋光劑具有多價(jià)的性質(zhì)，Ce（III）/Ce（IV）的氧化還原反應(yīng)會破壞硅酸鹽晶格，并通過化學(xué)吸附作用，使玻璃表面與拋光劑接觸的物質(zhì)（包括玻璃及水解化合物）被氧化或形成（…Ce-O-Si…）絡(luò)合物而被除去。
稀土拋光粉的生產(chǎn)加工的因素有以下三個(gè)方面：
原料選用：
生產(chǎn)拋光粉的原料按含鈰量分為三種：高鈰拋光粉用硝酸鈰或氯化鈰生產(chǎn)，硝酸鈰生產(chǎn)的拋光粉顆粒性能更好；富鈰拋光粉采用鑭鈰氯化物生產(chǎn)，所得拋光粉為白色；低鈰拋光粉采用混合碳酸稀土或氟碳鈰礦生產(chǎn)，顏色為棕紅色。
沉淀方式：
沉淀過程決定了拋光粉晶粒的大小和形狀，最終影響稀土拋光粉的拋光速度、耐磨性、流動性等應(yīng)用性能。可采用草酸和碳酸氫銨兩種沉淀劑生產(chǎn)拋光粉，草酸鹽得到的拋光粉具有單晶結(jié)構(gòu)，粉體具有良好的流動性，易于沉降，便用水力方法進(jìn)行分級；碳酸鹽得到的拋光粉呈片狀團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，懸浮性較好，但耐磨性、流動性不如草酸鹽生產(chǎn)的拋光粉，但因生產(chǎn)成本較低而得到廣泛采用。
分級方式：
拋光粉在應(yīng)用前均需進(jìn)行分級，一般有水力沉降、濕式篩分、干式篩分、水力懸流分級、氣流分級等方式。草酸鹽生產(chǎn)的拋光粉一般采用濕式篩分或水力懸流分級；碳酸鹽制得的拋光粉大多采用氣流分級方式實(shí)現(xiàn)。
（1）稀土拋光作用
稀土拋光粉具有拋光速度快、光潔度高和使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)拋光粉-鐵紅粉相比，不污染環(huán)境，易于從沾著物上除去等優(yōu)點(diǎn)。用氧化鈰拋光粉拋光透鏡，一分鐘完成的工作量，如用氧化鐵拋光粉則需要30~60分鐘。所以，稀土拋光粉具有用量少、拋光速度快以及拋光效率高的優(yōu)點(diǎn)。而且能改變拋光質(zhì)量和操作環(huán)境。一般稀土玻璃拋光粉主要用富鈰氧化物。氧化鈰之所以是極有效的拋光用化合物，是因?yàn)樗苡没瘜W(xué)分解和機(jī)械摩擦二種形式同時(shí)拋光玻璃。稀土鈰拋光粉廣泛用于照相機(jī)、攝影機(jī)鏡頭、電視顯像管、眼鏡片等的拋光。目前我國有稀土拋光粉廠幾十家，生產(chǎn)規(guī)模上百噸的十余家。中外合資包頭天驕清美稀土拋光粉有限公司是我國目前最大的稀土拋光粉廠之一，年生產(chǎn)能力1200噸，產(chǎn)品銷往國內(nèi)外。
在稀土拋光粉的消費(fèi)中，日本是最大的消費(fèi)者，每年約生產(chǎn)3550~4000噸拋光粉，產(chǎn)值35~40億日元，還從法國、美國和中國進(jìn)口部分拋光粉，其中最大的拋光粉消費(fèi)市場是彩電陰極射線管。
90年代中期，日本陰極射線管的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向海外，而平面顯示產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增加，對鈰基拋光粉的需求量也迅速增加，估計(jì)日本在液晶顯示用平面顯示器生產(chǎn)上消費(fèi)的拋光粉約占其市場的50%.90年代以來，日本將其陰極射線管用拋光粉的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備向海外轉(zhuǎn)移，如：日本清美化學(xué)從1989年開始在海外生產(chǎn)陰極射線管用鈰基拋光粉，1989年在臺灣建立了一家獨(dú)資企業(yè)，1990年投入生產(chǎn)，目前的生產(chǎn)能力為每年1000噸，1997年又與我國包頭鋼鐵公司合資在包頭建立了一家專門生產(chǎn)彩電陰極射線管、電子管和平板玻璃拋光粉的企業(yè)，設(shè)計(jì)能力為每年1200噸，所用原料為高品位氟碳鈰礦和富鈰碳酸稀土，因此，新日本金屬化學(xué)公司的陰極射線管用拋光粉因受來自中國大陸和臺灣大量低價(jià)拋光粉的沖擊，也有意從事用于液晶顯示用高性能拋光粉的生產(chǎn)。東北金屬化學(xué)公司計(jì)劃專門從事光學(xué)鏡頭和液晶顯示屏用拋光粉的生產(chǎn)，據(jù)悉，昭和電工計(jì)劃投資5億日元擴(kuò)大其鈰基拋光粉的生產(chǎn)能力，以滿足電器設(shè)備和半導(dǎo)體裝置等市場的需求，其獨(dú)資公司東北金屬化工公司將投資2.5億日元以擴(kuò)大鈰基研磨劑的生產(chǎn)能力，其產(chǎn)品牌號為ROX,用于PC的液晶顯示屏和硬盤的玻璃基體拋光，可望使其月產(chǎn)量達(dá)200噸，成為日本同行中的大戶，其銷售目標(biāo)是2002年達(dá)20億日元，昭和電工還將長野縣投資2.5億日元建一新廠，生產(chǎn)用于半導(dǎo)體的化學(xué)機(jī)械拋光粉，產(chǎn)品牌號為GPL,預(yù)計(jì)月產(chǎn)能力為200噸，2002年的銷售額將達(dá)30億日元。
二、拋光粉的介紹
1、拋光粉的材料
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。氧化鈰與硅酸鹽玻璃的化學(xué)活性較高，硬度也相當(dāng)，因此廣泛用于玻璃的拋光。 為了增加氧化鈰的拋光速度，通常在氧化鈰拋光粉加入氟以增加磨削率。鈰含量較低的混合稀土拋光粉通常摻有3－8的氟；純氧化鈰拋光粉通常不摻氟。 對ZF或F系列的玻璃來說，因?yàn)楸旧碛捕容^小，而且材料本身的氟含量較高，因此因選用不含氟的拋光粉為好。
2、對拋光粉的基本要求
（1）微粉粒度均勻一致，在允許的范圍之內(nèi)；
（2）有較高的純度，不含機(jī)械雜質(zhì)；
（3）有良好的分散性和吸附性，以保證加工過程的均勻和高效；
（4）粉末顆粒有一定的晶格形態(tài)，破碎時(shí)形成銳利的尖角，以提高拋光效率；
（5）有合適的硬度和密度，和水有很好的浸潤性和懸浮性，因?yàn)閽伖夥坌枰c水混合
3、氧化鈰的顆粒度
粒度越大的氧化鈰，磨削力越大，越適合于較硬的材料，ZF玻璃應(yīng)該用偏細(xì)的拋光粉。要注意的是，所有的氧化鈰的顆粒度都有一個(gè)分布問題，平均粒徑或中位徑D50的大小只決定了拋光速度的快慢，而最大粒徑Dmax決定了拋光精度的高低。因此，要得到高精度要求，必須控制拋光粉的最大顆粒。
4、拋光粉的硬度
拋光粉的真實(shí)硬度與材料有關(guān)，如氧化鈰的硬度就是莫氏硬度7左右，各種氧化鈰都差不多。但不同的氧化鈰體給人感覺硬度不同，是因?yàn)檠趸嫆伖夥弁ǔ閳F(tuán)聚體，附圖為一個(gè)拋光粉團(tuán)聚體的電鏡照片。由于燒成溫度不同，團(tuán)聚體的強(qiáng)度也不一樣，因此使用時(shí)會有硬度不一樣的感覺。當(dāng)然，有的拋光粉中加入氧化鋁等較硬的材料，表現(xiàn)出來的磨削率和耐磨性都會提高。
5、拋光漿料的濃度
拋光過程中漿料的濃度決定了拋光速度,濃度越大拋光速度越高。使用小顆粒拋光粉時(shí)，漿料濃度因適當(dāng)調(diào)低。
6、拋光模的選擇
拋光模應(yīng)該用軟一點(diǎn)的。應(yīng)該指出的是，很多聚氨酯拋光片中添加了氧化鈰拋光粉。這些拋光粉的最大顆粒度同樣決定了最終的拋光精度。依我之間，最好使用不加拋光粉的拋光模。
影響拋光粉性能的指標(biāo)
1、粉體的粒度大小：決定了拋光精度和速度，常用多少目和粉體的平均粒度大小來。過篩的篩網(wǎng)目數(shù)能掌握粉體相對的粒度的值，平均粒度決定了拋光粉顆粒大小的整體水平。
2、粉體莫氏硬度：硬度相對大的粉體具有較快的切削效果，同時(shí)添加一些助磨劑等等也同樣能提高切削效果；不同的應(yīng)用領(lǐng)域會有很大出入，包括自身加工工藝。
3、粉體懸浮性：好的粉要求拋光粉要有較好的懸浮性，粉體的形狀和粒度大小對懸浮性能具有一定的影響，片形及粒度細(xì)些的拋光粉的懸浮性相對的要好一些，但不是決對的。拋光粉懸浮性能的提高也可通過加懸浮液（劑）來改善。
4、粉體的晶型：粉體的晶型是團(tuán)聚在一起的單晶顆粒，決定了粉體的切削性、耐磨性及流動性。粉體團(tuán)聚在一起的單晶顆粒在拋光過程中分離（破碎），使其切削性、耐磨性逐漸下降，不規(guī)則的六邊形晶型顆粒具有良好的切削性、耐磨性和流動性。
5、外觀顏色：原料中Pr的含量及灼燒溫度等因素有關(guān)，鐠含量越高，其粉體顯棕紅色。低鈰拋光粉中含有大量的鐠（鈰鐠料），使其顯棕紅色。高鈰拋光粉，灼燒溫度越高，其顯偏白粉色，溫度低（900度左右），其顯淡黃色。
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，而被人們稱為"拋光粉之王".目前該產(chǎn)品在我國發(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)展過程
紅粉（氧化鐵）是歷史上最早使用的拋光材料，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)，激起了美國等國家的群起研究。這樣，稀土拋光粉就以取代傳統(tǒng)拋光粉的趨勢迅速發(fā)展起來。
國外于60年前開始生產(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。
目前，國外的稀土拋光粉生產(chǎn)廠家主要有15家（年生產(chǎn)能力為200噸以上者）。其中，法國羅地亞公司年生產(chǎn)能力為2200多噸。是目前世界上最大的稀土拋光粉生產(chǎn)廠家。美國的拋光粉年產(chǎn)量能力達(dá)1500噸以上。日本生產(chǎn)稀土拋光粉的原料采用氟碳鈰礦、粗氯化鈰和氯化稀土三種，工藝上各不相同。日本稀土拋光粉的生產(chǎn)在燒結(jié)設(shè)備和技術(shù)上均具特色。1968年，我國在上海躍龍化工廠首次研制成功稀土拋光粉。隨后西北光學(xué)儀器廠、云南光學(xué)儀器廠相繼采用獨(dú)居石為原料，研制成功不同類型稀土拋光粉。北京有色金屬研究總院、北京工業(yè)學(xué)院等單位于1976年研制并推廣了739型稀土拋光粉，1977年又研制成功了771型稀土拋光粉。1979年甘肅稀土公司研制成功了797型稀土拋光粉。目前國內(nèi)已有14個(gè)稀土拋光粉生產(chǎn)廠家（年生產(chǎn)能力達(dá)30噸以上者），最大的一家年生產(chǎn)能力為2220噸（包頭天驕清美稀土拋光粉有限公司）。但與國外相比仍有較大差距，主要是稀土拋光粉的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，還不能完全滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的拋光要求，因此必須迎頭趕上。
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。
對于高鈰拋光粉來講，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La2O3?SO3,Nd2O3?SO3,Pr6O11?SO3等堿性無水硫酸鹽或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劃分：
稀土拋光粉的粒度及粒度分布對拋光粉性能有重要影響。對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的拋光粉磨削速度最大。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，國際上一般將超細(xì)粉體分3種：納米級（1nm~100nm）；亞微米級（100nm~1μm）；微米級（1μm~100μm），據(jù)此分類方法，稀土拋光粉可以分為：納米級稀土拋光粉、亞微米級稀土拋光粉及微米級稀土拋光粉3類，通常我們使用的稀土拋光粉一般為微米級，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最后工序，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的亞微米級稀土拋光粉，由于在液晶顯示器與電腦光盤領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸受到重視，產(chǎn)量逐年提高。 納米級稀土拋光粉目前也已經(jīng)問世，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，但目前其市場份額還很小，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%.我國具有豐富的鈰資源，據(jù)測算，其工業(yè)儲量約為1800萬噸（以CeO2計(jì)），這為今后我國持續(xù)發(fā)展稀土拋光粉奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也是我國獨(dú)有的一大優(yōu)勢，并可促進(jìn)我國稀土工業(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。其主要工藝過程為：原料→高溫→煅燒→水淬→水力分級→過濾→烘干→高級鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。
主要設(shè)備有：煅燒爐，水淬槽，分級器，過濾機(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。這種高鈰拋光粉最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%的中級鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。其主要工藝過程為：
原料→氧化→優(yōu)溶→過濾→酸溶→沉淀→洗滌過濾→高溫煅燒→細(xì)磨篩分→中級鈰系稀土拋光粉產(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，比高級鈰稀土拋光粉進(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，可制備低級鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。其主要工藝過程為：
原料→溶解→復(fù)鹽沉淀→過濾洗滌→高溫煅燒→粉碎→細(xì)磨篩分→低級鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。
主要設(shè)備：溶解槽，沉淀槽，過濾機(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)低級鈰系稀土拋光粉產(chǎn)品。
其主要工藝過程為：
原料→干法細(xì)磨→配料→混粉→焙燒→磨細(xì)篩分→低級鈰系稀土拋光粉產(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，國內(nèi)生產(chǎn)的低級鈰系稀土拋光粉的量最多，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。
高鈰系稀土拋光粉，主要適用于精密光學(xué)鏡頭的高速拋光。實(shí)踐表明，該拋光粉的性能優(yōu)良，拋光效果較好，由于價(jià)格較高，國內(nèi)的使用量較少。
中鈰系稀土拋光粉，主要適用于光學(xué)儀器的中等精度中小球面鏡頭的高速拋光。該拋光粉與高鈰粉比較，可使拋光粉的液體濃度降低11%,拋光速率提高35%,制品的光潔度可提高一級，拋光粉的使用壽命可提高30%.目前國內(nèi)使用這種拋光粉的用量尚少，有待于今后繼續(xù)開發(fā)新用途。
低鈰系稀土拋光粉，如771型適用于光學(xué)眼鏡片及金屬制品的高速拋光；797型和C-1型適用于電視機(jī)顯象管、眼鏡片和平板玻璃等的拋光；H-500型和877型適用于電視機(jī)顯象管的拋光。此外，其它拋光粉用于對光學(xué)儀器，攝像機(jī)和照像機(jī)鏡頭等的拋光，這類拋光粉國內(nèi)用量最多，約占國內(nèi)總用量85%以上。
1.5 稀土拋光粉的市場
在稀土拋光粉的消費(fèi)中，日本是最大的消費(fèi)者，每年約生產(chǎn)3550噸~4000噸拋光粉，產(chǎn)值35億~40億日元，還從法國、美國和中國進(jìn)口部分拋光粉。其中最大的拋光粉消費(fèi)市場是彩電陰極射線管。二十世紀(jì)90年代中期，日本陰極射線管的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向海外，而平面顯示產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增加，對鈰基拋光粉的需求量也迅速增加。估計(jì)日本在液晶顯示用平面顯示器生產(chǎn)上消費(fèi)的拋光粉約占其市場的50%.90年代以來，日本將其陰極射線管用拋光粉的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備向海外轉(zhuǎn)移，如：日本清美化學(xué)從1989年開始在海外生產(chǎn)陰極射線管用鈰基拋光粉。
1989年在臺灣建立了一家獨(dú)資企業(yè)，1990年投入生產(chǎn)，目前的生產(chǎn)能力為每年1000噸。1997年又與我國包頭鋼鐵公司合資在包頭建立了一家專門生產(chǎn)彩電陰極射線管、電子管和平板玻璃拋光用拋光粉的企業(yè)。設(shè)計(jì)能力為每年1200噸，所用原料為高品位氟碳鈰礦和富鈰碳酸稀土。因此，新日本金屬化學(xué)公司的陰極射線管用拋光粉因受來自中國大陸和臺灣大量低價(jià)拋光粉的沖擊也有意從事用于液晶顯示用高性能拋光粉的生產(chǎn)。東北金屬化學(xué)公司計(jì)劃專門從事光學(xué)鏡頭和液晶顯示屏用拋光粉的生產(chǎn)。
高鈰系稀土拋光粉，主要適用于精密光學(xué)鏡頭的高速拋光。實(shí)踐表明，該拋光粉的性能優(yōu)良，拋光效果較好，由于價(jià)格較高，國內(nèi)的使用量較少。 中鈰系稀土拋光粉，主要適用于光學(xué)儀器的中等精度中小球面鏡頭的高速拋光。該拋光粉與高鈰粉比較，可使拋光粉的液體濃度降低11%,拋光速率提高35%,制品的光潔度可提高一級，拋光粉的使用壽命可提高30%.目前國內(nèi)使用這種拋光粉的用量尚少，有待于今后繼續(xù)開發(fā)新用途。
低鈰系稀土拋光粉，如771型適用于光學(xué)眼鏡片及金屬制品的高速拋光；797型和C-1型適用于電視機(jī)顯象管、眼鏡片和平板玻璃等的拋光；H-500型和877型適用于電視機(jī)顯象管的拋光。此外，其它拋光粉用于對光學(xué)儀器，攝像機(jī)和照像機(jī)鏡頭等的拋光，這類拋光粉國內(nèi)用量最多，約占國內(nèi)總用量85%以上。
5、稀土拋光粉的市場
在稀土拋光粉的消費(fèi)中，日本是最大的消費(fèi)者，每年約生產(chǎn)3550噸~4000噸拋光粉，產(chǎn)值35億~40億日元，還從法國、美國和中國進(jìn)口部分拋光粉。其中最大的拋光粉消費(fèi)市場是彩電陰極射線管。二十世紀(jì)90年代中期，日本陰極射線管的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向海外，而平面顯示產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增加，對鈰基拋光粉的需求量也迅速增加。估計(jì)日本在液晶顯示用平面顯示器生產(chǎn)上消費(fèi)的拋光粉約占其市場的50%.90年代以來，日本將其陰極射線管用拋光粉的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備向海外轉(zhuǎn)移，如：日本清美化學(xué)從1989年開始在海外生產(chǎn)陰極射線管用鈰基拋光粉。1989年在臺灣建立了一家獨(dú)資企業(yè)，1990年投入生產(chǎn)，目前的生產(chǎn)能力為每年1000噸。1997年又與我國包頭鋼鐵公司合資在包頭建立了一家專門生產(chǎn)彩電陰極射線管、電子管和平板玻璃拋光用拋光粉的企業(yè)。設(shè)計(jì)能力為每年1200噸，所用原料為高品位氟碳鈰礦和富鈰碳酸稀土。因此，新日本金屬化學(xué)公司的陰極射線管用拋光粉因受來自中國大陸和臺灣大量低價(jià)拋光粉的沖擊也有意從事用于液晶顯示用高性能拋光粉的生產(chǎn)。東北金屬化學(xué)公司計(jì)劃專門從事光學(xué)鏡頭和液晶顯示屏用拋光粉的生產(chǎn)。
6、結(jié)束語
我國的稀土拋光粉行業(yè)從無到有，從小到大，已走過了近50年的歷史。目前我國在生產(chǎn)、應(yīng)用、市場和技術(shù)設(shè)備等方面已取得很大的成就和發(fā)展，在世界同行業(yè)中已占主導(dǎo)地位，并成為世界稀土拋光粉的生產(chǎn)和供應(yīng)大國。今后要加快技術(shù)設(shè)備的創(chuàng)新，提高生產(chǎn)水平。要加速產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的進(jìn)程，要增加新品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，努力提高產(chǎn)品出口量，占領(lǐng)國際市場。
一種含Ce3+的稀土拋光粉及其制備方法 本發(fā)明提供了一種含Ce3+的稀土拋光粉及其制備方法。該稀土拋光粉的Ce3+/Ce（mol比）為0.5-20%.低價(jià)鈰在氧化鈰晶格中的存在，促進(jìn)了Ce4+與Ce3+之間的轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)了拋光過程中拋光粉與玻璃之間羥基水合物軟化層的形成，大大增強(qiáng)了粉體的拋光性能。稀土拋光粉中含Ce3+,拋光粉的懸浮性能好，分散性強(qiáng)，應(yīng)用到玻璃拋光中切削力大，對玻璃拋光面劃痕少，拋光平整度高。含Ce3+的稀土拋光粉制備工藝流程簡單，工藝容易控制，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
稀土拋光粉的發(fā)展歷程
從1940年開始，高氧化鈰含量的稀土拋光粉開始取代氧化鐵（即鐵紅）用于玻璃拋光，成為玻璃拋光加工過程中的關(guān)鍵工藝材料之一。與傳統(tǒng)拋光粉-鐵紅粉相比，稀土拋光粉具有拋光速度快、光潔度高和使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，而且能改變拋光質(zhì)量和操作環(huán)境。例如用氧化鈰拋光粉拋光透鏡，一分鐘完成的工作量，如用氧化鐵拋光粉則需要30~60分鐘。稀土拋光粉因其獨(dú)特的化學(xué)機(jī)械作用原理而帶來的高拋光效率，成為玻璃拋光材料的首選，被廣泛用于鏡片、光學(xué)元件（透鏡、棱鏡）、彩電玻殼、平板顯示器用電子玻璃、硅片、磁盤玻璃基片等產(chǎn)品的拋光加工。
根據(jù)鈰含量的不同，稀土拋光粉可分為高鈰（>90%）、富鈰（>70%）和低鈰（<70%）三種。根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域的不同，稀土拋光粉產(chǎn)品可分為微米級、亞微米級、納米級三類。
拋光粉的性能評介指標(biāo) 顆粒大小：決定了拋光精度和速度，一般用目數(shù)和平均顆粒大小來表征。過篩目數(shù)反映了最大顆粒的大小，平均粒度決定了拋光粉顆粒大小的整體水平。
硬度：硬度大的顆粒具有較快的切削率，加入助磨劑也可以提高切削率。
懸浮性：高速拋光要求拋光粉具有較好的懸浮性，顆粒形狀和大小對懸浮性有較大影響，片狀的拋光粉以及小顆粒的拋光粉的懸浮性較好。懸浮性的提高也可以通過加入懸浮劑來實(shí)現(xiàn)。
顆粒結(jié)構(gòu)：顆粒結(jié)構(gòu)是團(tuán)聚體顆粒還是單晶顆粒決定了拋光粉的耐磨性和流動性。團(tuán)聚體顆粒在拋光過程中會破碎，從而導(dǎo)致耐磨性下降，單晶顆粒具有好的耐磨性和流動性。
顏色：與原料中的鐠含量和溫度有關(guān)，鐠含量越高，拋光粉越顯棕紅色。低鈰拋光粉中含有大量的鐠，因而顯棕紅色。對純氧化鈰拋光粉，焙燒溫度高，拋光粉的顏色偏白紅，溫度低，顏色偏淺黃。
全球的稀土拋光粉生產(chǎn)總量約為2萬噸，生產(chǎn)廠家主要有四種類型：光學(xué)輔料公司、磨料磨具公司、稀土冶金公司、化工材料公司。其中，光學(xué)輔料公司的生產(chǎn)量最小，在2000噸以下，磨料磨具行業(yè)最大，在7000噸左右，稀土行業(yè)和化工行業(yè)各生產(chǎn)5000噸。我國的稀土拋光粉的生產(chǎn)量和應(yīng)用量大抵相等，每年生產(chǎn) 1萬噸左右，其中國內(nèi)自用8000噸，出口2000噸。
稀土拋光粉的作用機(jī)理
對氧化鈰拋光機(jī)理的解釋主要有以下幾種學(xué)說：（1）化學(xué)學(xué)說，即拋光過程是水、拋光劑、拋光模材料和玻璃之間化學(xué)作用的結(jié)果； （2）純機(jī)械作用學(xué)說，即拋光是研磨過程的繼續(xù)；（3）流變作用學(xué)說，即摩檫熱使玻璃表面產(chǎn)生塑性變形和流動，或者是熱軟化以致熔融而產(chǎn)生流動，拋光過程是玻璃表面分子重新分布而形成平整表面的過程；（4）機(jī)械、物理化學(xué)學(xué)說，即拋光過程是一機(jī)械的、物理化學(xué)作用的綜合過程；許多專家認(rèn)為，拋光是一機(jī)械的、物理化學(xué)的、化學(xué)的綜合，其中機(jī)械作用是基本的，化學(xué)作用是重要的，而流變現(xiàn)象是存在的。氧化鈰之所以是極有效的拋光用化合物，是因?yàn)樗苡没瘜W(xué)分解和機(jī)械摩擦二種形式同時(shí)拋光玻璃。在拋光過程中，氧化鈰拋光粉有兩種作用，即機(jī)械作用與膠體化學(xué)作用，這兩種作用是同時(shí)出現(xiàn)的。拋光的初始階段，是CeO2去除表面凹凸層的過程，因而呈現(xiàn)出新的拋光面，這時(shí)機(jī)械作用是主要的。同時(shí)，由于拋光混合物中有水，在拋光過程中形成H3O+ 離子，在玻璃表面H3O+離子與Na+離子相互交換而與玻璃形成水解化合物；同時(shí)由于CeO2拋光劑具有多價(jià)的性質(zhì)，Ce（III）/Ce（IV）的氧化還原反應(yīng)會破壞硅酸鹽晶格，并通過化學(xué)吸附作用，使玻璃表面與拋光劑接觸的物質(zhì)（包括玻璃及水解化合物）被氧化或形成（…Ce-O-Si…）絡(luò)合物而被除去。
稀土拋光粉的生產(chǎn)加工的因素有以下三個(gè)方面：
原料選用：
生產(chǎn)拋光粉的原料按含鈰量分為三種：高鈰拋光粉用硝酸鈰或氯化鈰生產(chǎn)，硝酸鈰生產(chǎn)的拋光粉顆粒性能更好；富鈰拋光粉采用鑭鈰氯化物生產(chǎn)，所得拋光粉為白色；低鈰拋光粉采用混合碳酸稀土或氟碳鈰礦生產(chǎn)，顏色為棕紅色。
沉淀方式：
沉淀過程決定了拋光粉晶粒的大小和形狀，最終影響稀土拋光粉的拋光速度、耐磨性、流動性等應(yīng)用性能。可采用草酸和碳酸氫銨兩種沉淀劑生產(chǎn)拋光粉，草酸鹽得到的拋光粉具有單晶結(jié)構(gòu)，粉體具有良好的流動性，易于沉降，便用水力方法進(jìn)行分級；碳酸鹽得到的拋光粉呈片狀團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，懸浮性較好，但耐磨性、流動性不如草酸鹽生產(chǎn)的拋光粉，但因生產(chǎn)成本較低而得到廣泛采用。
分級方式：
拋光粉在應(yīng)用前均需進(jìn)行分級，一般有水力沉降、濕式篩分、干式篩分、水力懸流分級、氣流分級等方式。草酸鹽生產(chǎn)的拋光粉一般采用濕式篩分或水力懸流分級；碳酸鹽制得的拋光粉大多采用氣流分級方式實(shí)現(xiàn)。
（1）稀土拋光作用
稀土拋光粉具有拋光速度快、光潔度高和使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)拋光粉-鐵紅粉相比，不污染環(huán)境，易于從沾著物上除去等優(yōu)點(diǎn)。用氧化鈰拋光粉拋光透鏡，一分鐘完成的工作量，如用氧化鐵拋光粉則需要30~60分鐘。所以，稀土拋光粉具有用量少、拋光速度快以及拋光效率高的優(yōu)點(diǎn)。而且能改變拋光質(zhì)量和操作環(huán)境。一般稀土玻璃拋光粉主要用富鈰氧化物。氧化鈰之所以是極有效的拋光用化合物，是因?yàn)樗苡没瘜W(xué)分解和機(jī)械摩擦二種形式同時(shí)拋光玻璃。稀土鈰拋光粉廣泛用于照相機(jī)、攝影機(jī)鏡頭、電視顯像管、眼鏡片等的拋光。目前我國有稀土拋光粉廠幾十家，生產(chǎn)規(guī)模上百噸的十余家。中外合資包頭天驕清美稀土拋光粉有限公司是我國目前最大的稀土拋光粉廠之一，年生產(chǎn)能力1200噸，產(chǎn)品銷往國內(nèi)外。
在稀土拋光粉的消費(fèi)中，日本是最大的消費(fèi)者，每年約生產(chǎn)3550~4000噸拋光粉，產(chǎn)值35~40億日元，還從法國、美國和中國進(jìn)口部分拋光粉，其中最大的拋光粉消費(fèi)市場是彩電陰極射線管。
90年代中期，日本陰極射線管的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向海外，而平面顯示產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增加，對鈰基拋光粉的需求量也迅速增加，估計(jì)日本在液晶顯示用平面顯示器生產(chǎn)上消費(fèi)的拋光粉約占其市場的50%.90年代以來，日本將其陰極射線管用拋光粉的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備向海外轉(zhuǎn)移，如：日本清美化學(xué)從1989年開始在海外生產(chǎn)陰極射線管用鈰基拋光粉，1989年在臺灣建立了一家獨(dú)資企業(yè)，1990年投入生產(chǎn)，目前的生產(chǎn)能力為每年1000噸，1997年又與我國包頭鋼鐵公司合資在包頭建立了一家專門生產(chǎn)彩電陰極射線管、電子管和平板玻璃拋光粉的企業(yè)，設(shè)計(jì)能力為每年1200噸，所用原料為高品位氟碳鈰礦和富鈰碳酸稀土，因此，新日本金屬化學(xué)公司的陰極射線管用拋光粉因受來自中國大陸和臺灣大量低價(jià)拋光粉的沖擊，也有意從事用于液晶顯示用高性能拋光粉的生產(chǎn)。東北金屬化學(xué)公司計(jì)劃專門從事光學(xué)鏡頭和液晶顯示屏用拋光粉的生產(chǎn)，據(jù)悉，昭和電工計(jì)劃投資5億日元擴(kuò)大其鈰基拋光粉的生產(chǎn)能力，以滿足電器設(shè)備和半導(dǎo)體裝置等市場的需求，其獨(dú)資公司東北金屬化工公司將投資2.5億日元以擴(kuò)大鈰基研磨劑的生產(chǎn)能力，其產(chǎn)品牌號為ROX,用于PC的液晶顯示屏和硬盤的玻璃基體拋光，可望使其月產(chǎn)量達(dá)200噸，成為日本同行中的大戶，其銷售目標(biāo)是2002年達(dá)20億日元，昭和電工還將長野縣投資2.5億日元建一新廠，生產(chǎn)用于半導(dǎo)體的化學(xué)機(jī)械拋光粉，產(chǎn)品牌號為GPL,預(yù)計(jì)月產(chǎn)能力為200噸，2002年的銷售額將達(dá)30億日元。
二、拋光粉的介紹
1、拋光粉的材料
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。氧化鈰與硅酸鹽玻璃的化學(xué)活性較高，硬度也相當(dāng)，因此廣泛用于玻璃的拋光。 為了增加氧化鈰的拋光速度，通常在氧化鈰拋光粉加入氟以增加磨削率。鈰含量較低的混合稀土拋光粉通常摻有3－8的氟；純氧化鈰拋光粉通常不摻氟。 對ZF或F系列的玻璃來說，因?yàn)楸旧碛捕容^小，而且材料本身的氟含量較高，因此因選用不含氟的拋光粉為好。
2、對拋光粉的基本要求
（1）微粉粒度均勻一致，在允許的范圍之內(nèi)；
（2）有較高的純度，不含機(jī)械雜質(zhì)；
（3）有良好的分散性和吸附性，以保證加工過程的均勻和高效；
（4）粉末顆粒有一定的晶格形態(tài)，破碎時(shí)形成銳利的尖角，以提高拋光效率；
（5）有合適的硬度和密度，和水有很好的浸潤性和懸浮性，因?yàn)閽伖夥坌枰c水混合
3、氧化鈰的顆粒度
粒度越大的氧化鈰，磨削力越大，越適合于較硬的材料，ZF玻璃應(yīng)該用偏細(xì)的拋光粉。要注意的是，所有的氧化鈰的顆粒度都有一個(gè)分布問題，平均粒徑或中位徑D50的大小只決定了拋光速度的快慢，而最大粒徑Dmax決定了拋光精度的高低。因此，要得到高精度要求，必須控制拋光粉的最大顆粒。
4、拋光粉的硬度
拋光粉的真實(shí)硬度與材料有關(guān)，如氧化鈰的硬度就是莫氏硬度7左右，各種氧化鈰都差不多。但不同的氧化鈰體給人感覺硬度不同，是因?yàn)檠趸嫆伖夥弁ǔ閳F(tuán)聚體，附圖為一個(gè)拋光粉團(tuán)聚體的電鏡照片。由于燒成溫度不同，團(tuán)聚體的強(qiáng)度也不一樣，因此使用時(shí)會有硬度不一樣的感覺。當(dāng)然，有的拋光粉中加入氧化鋁等較硬的材料，表現(xiàn)出來的磨削率和耐磨性都會提高。
5、拋光漿料的濃度
拋光過程中漿料的濃度決定了拋光速度,濃度越大拋光速度越高。使用小顆粒拋光粉時(shí)，漿料濃度因適當(dāng)調(diào)低。
6、拋光模的選擇
拋光模應(yīng)該用軟一點(diǎn)的。應(yīng)該指出的是，很多聚氨酯拋光片中添加了氧化鈰拋光粉。這些拋光粉的最大顆粒度同樣決定了最終的拋光精度。依我之間，最好使用不加拋光粉的拋光模。
影響拋光粉性能的指標(biāo)
1、粉體的粒度大小：決定了拋光精度和速度，常用多少目和粉體的平均粒度大小來。過篩的篩網(wǎng)目數(shù)能掌握粉體相對的粒度的值，平均粒度決定了拋光粉顆粒大小的整體水平。
2、粉體莫氏硬度：硬度相對大的粉體具有較快的切削效果，同時(shí)添加一些助磨劑等等也同樣能提高切削效果；不同的應(yīng)用領(lǐng)域會有很大出入，包括自身加工工藝。
3、粉體懸浮性：好的粉要求拋光粉要有較好的懸浮性，粉體的形狀和粒度大小對懸浮性能具有一定的影響，片形及粒度細(xì)些的拋光粉的懸浮性相對的要好一些，但不是決對的。拋光粉懸浮性能的提高也可通過加懸浮液（劑）來改善。
4、粉體的晶型：粉體的晶型是團(tuán)聚在一起的單晶顆粒，決定了粉體的切削性、耐磨性及流動性。粉體團(tuán)聚在一起的單晶顆粒在拋光過程中分離（破碎），使其切削性、耐磨性逐漸下降，不規(guī)則的六邊形晶型顆粒具有良好的切削性、耐磨性和流動性。
5、外觀顏色：原料中Pr的含量及灼燒溫度等因素有關(guān)，鐠含量越高，其粉體顯棕紅色。低鈰拋光粉中含有大量的鐠（鈰鐠料），使其顯棕紅色。高鈰拋光粉，灼燒溫度越高，其顯偏白粉色，溫度低（900度左右），其顯淡黃色。
