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在全球资源短缺日益严峻的情况下,LED因其能耗低和寿命长等特点广泛应用于照明市场。目前绝大多数LED企业都采用蓝宝石作为衬底,而碳化硼是研磨蓝宝石的主要磨料,因此随着LED及蓝宝石行业的不断发展,碳化硼的需求量不断增大,同时产生的研磨废料也越来越多。研磨废料中主要成分是碳化硼,若不能有效处理,只能损失掉。从制备方面,传统碳化硼制备方法复杂、能耗高;从应用方面,碳化硼广泛应用于陶瓷、磨料、核工业材料、军用防护材料及涂层等领域。因此如果将废料中的碳化硼回收,不仅可以实现资源二次利用,减少污染,又降低碳化硼生产成本,具有极高的经济效益。本文的目的是探索一条从蓝宝石研磨废料中回收碳化硼的工艺路线,实现碳化硼的回收。本文以云南蓝晶科技股份有限公司提供的W5和J240型研磨废料为研究对象,主要研究内容和研究结果如下:(1)研磨废料的物性研究。将预处理后的W5和J240型废料进行分析检测,得出两种研磨废料中主要物相是碳化硼,主要杂质是氧化铁和氧化铝。W5型废料中杂质氧化铁含量为0.97%,氧化铝的含量为8.45%;J240型废料中杂质氧化铁和氧化铝的含量分别为3.78%和8.20%。(2)研磨废料去除氧化铁的研究。通过单因素实验,确定了去除氧化铁的优化条件。在硫酸体积分数为20%,温度50℃,反应时间40min,液固比6:1,搅拌速率400r/min的优化条件下,W5废料中氧化铁的含量由0.97%降低到0.156%;J240废料在硫酸体积分数为15%,温度50℃,反应时间20min,液固比4:1,搅拌速率400r/min的优化条件下,氧化铁的含量由3.78%降低到0.095%。(3)研磨废料去除氧化铁的动力学分析。通过动力学讨论,得出W5和J240废料中氧化铁的浸出过程符合收缩未反应芯模型。前者主要由固体产物层内扩散控制控制,其表观活化能为25.94kJ/mol;后者主要由化学反应控制,其表观活化能为35.09kJ/mol。(4)研磨废料去除氧化铝的研究。通过考察温度、浓度、液固比及时间等因素对氧化铝去除率的影响,得出在超声酸浸和微波酸浸条件下氧化铝去除率明显比常规酸浸的效果好,并通过实验分别得到超声酸浸和微波酸浸的优化条件。(5)酸浸优化方案的对比。通过对比常规酸浸、超声酸浸和微波酸浸优化条件下的除杂效果,得出微波酸浸的效果最优。W5废料微波酸浸的优化条件是:硫酸体积分数30%,液固比为6:1,温度为150℃,时间为50min,在此优化条件下,W5废料中氧化铝含量降至1.948%,氧化铁的含量降至0.098%;J240废料微波酸浸的优化条件是:硫酸体积分数30%,液固比为6:1,温度为150℃,时间为70min,此时J240废料中氧化铝含量降至1.981%,氧化铁含量降至0.038%。并对比酸浸前后两种废料的XRD及SEM/EDS图,更直观地反映出酸浸效果。