【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于稀土固废资源化，涉及一种稀土废料基抗菌陶瓷及其制备方法和应用。
技术介绍
1、稀土抛光粉粒度均匀、硬度适中、抛蚀量高、划伤率低，使用寿命长、过程清洁环保，广泛应用于光学和电子领域的抛光，如玻璃、液晶屏、精密光学仪器、电子器件等。我国稀土抛光粉消费量每年平均以20％的速度增长，随之废稀土抛光粉的排放量也逐年增加，目前每年稀土抛光粉产生量已超过5万吨以上。失效后的稀土抛光粉转化为废弃稀土抛光粉废料，抛光粉废料中的稀土元素含量通常在20％以上，主要为轻稀土ce、la，并包含被抛蚀工件产生的废渣和沉淀剂、凝絮剂等有机物。复杂的组分导致稀土ce、la的回收困难，且部分抛光粉废料含铅/锌等重金属污染物。此外，抛光粉废料中所含的轻稀土价格低廉，对于含reo为80％的抛光粉废料，其价格不到1000元/吨，而低稀土的含量(reo＜55％)的抛光粉废料，抛光粉废料回收企业无法实现盈利，只能对其进行堆弃处理，加上历史遗留堆存的抛光粉废料约有几十万吨，造成资源的浪费和环境的污染，急需开发低品位抛光粉废料的资源化利用技术。
2、cn 108531735 a、cn102115822a、cn 109534472 a通过高温焙烧、酸碱浸出等方式实现了高稀土含量的抛光粉废料中稀土的提取。然而这些工艺的酸/碱消耗量大、生产成本高和尾渣危害的利用问题仍未解决。因此对于抛光粉废料的整体利用显得尤为重要。
3、抗菌陶瓷可以大大减少消毒剂的使用、保障安全卫生环境。现有抗菌陶瓷主要为添加昂贵的银元素，或者有毒有害的重金属元素，这无疑增加
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种稀土废料基抗菌陶瓷及其制备方法和应用，本专利技术利用抛光粉废料中的铈作为抗菌陶瓷活性组分，原料成本低，制备的抗菌陶瓷为微晶玻璃结构，实现了稀土废料的高效率的无害化和资源化。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种稀土废料基抗菌陶瓷的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、(1)将ce基抛光粉废料和载体材料混合，得到混合物料；
5、(2)将所述混合物料熔融后成型或水淬，经后处理，得到半成品陶瓷；
6、(3)对所述半成品陶瓷进行酸浸处理，得到所述稀土废料基抗菌陶瓷。
7、本专利技术利用ce基抛光粉废料制备抗菌陶瓷，ce基抛光粉废料中的ce元素作为活性组分，为抗菌陶瓷提供良好的抗菌活性；其中，ceo2、sio2、cao、al2o3、fe2o3、na2co3可以构成机械强度高的陶瓷结构，作为抗菌活性组分的载体。本专利技术将抛光粉废料固化为玻璃，避免了抛光粉废料中有害元素的扩散，添加量高且适合大批量生产，具有优异的工业应用前景，实现了低值抛光粉废料高值利用的难题。
8、优选地，步骤(1)所述ce基抛光粉废料中ceo2的质量分数≥20％。
9、优选地，步骤(1)所述载体材料包括sio2、al2o3、cao、fe2o3和na2co3中的任意一种或至少两种的组合，优选为sio2、al2o3、cao、fe2o3和na2co3；
10、优选地，所述ce基抛光粉废料中ceo2、sio2、al2o3、cao、fe2o3和na2co3的摩尔比为(5～55):(0～40):(0～8):(5～35):(0～8):(0～5)，例如：5:1:1:5:2:1、20:0:2:10:6:2、30:15:3:15:2:3、50:25:5:20:5:3或55:40:8:35:8:5等。
11、优选地，步骤(2)所述熔融的温度为800～1400℃，例如：800℃、900℃、1000℃、1200℃或1400℃等。
12、优选地，所述熔融的时间为5～120min，例如：5min、10min、20min、50min或120min等。
13、优选地，步骤(2)所述成型后的后处理包括晶化和退火。
14、优选地，所述晶化的温度为300～900℃，例如：300℃、400℃、500℃、800℃或900℃等。
15、优选地，所述晶化的时间为30～180min，例如：30min、50min、100min、150min或180min等。
16、优选地，所述退火得到抗菌陶瓷板。
17、优选地，步骤(2)所述水淬后的后处理包括晶化和球磨。
18、优选地，所述水淬的降温速率为0.05～2℃/min，例如：0.05℃/min、0.1℃/min、0.5℃/min、1℃/min或2℃/min等。
19、优选地，所述晶化的温度为300～900℃，例如：300℃、400℃、500℃、800℃或900℃等。
20、优选地，所述晶化的时间为30～180min，例如：30min、50min、100min、150min或180min等。
21、优选地，所述球磨得到抗菌陶瓷粉末。
22、优选地，步骤(3)所述酸浸处理的酸溶液包括盐酸、次氯酸、亚氯酸、氯酸、高氯酸、第一混酸或第二混酸中的任意一种或至少两种的组合。
23、优选地，所述第一混酸为硝酸与氯盐的组合物。
24、优选地，所述第二混酸为硫酸与氯盐的组合物。
25、优选地，步骤(3)所述酸浸处理的酸液中氢离子浓度为0.01～2mol/l，例如：0.01mol/l、0.5mol/l、1mol/l、1.5mol/l或2mol/l等。
26、优选地，所述酸浸处理的时间为0.5～60min，例如：0.5min、1min、5min、20min或60min等。
27、第二方面，本专利技术提供了一种稀土废料基抗菌陶瓷，所述稀土废料基抗菌陶瓷通过如第一方面所述方法制得。
28、本专利技术所述方法制得稀土废料基抗菌陶瓷为微晶玻璃结构。铈既可以作为活性组分，又可以增强陶瓷的机械强度和结构稳定性，且抛光粉废料中的杂质sio2、al2o3、cao、fe2o3和na2co3等也可以作为抗菌陶瓷的有效组分，此外微晶玻璃结构也可以一定程度的抑制可能存在的重金属释放，实现了稀土废料的高效率的无害化和资源化。
29、第三方面，本专利技术提供了一种如第二方面所述稀土废料基抗菌陶瓷的应用，所述稀土废料基抗菌陶瓷用于日用建筑陶瓷和/或抗菌器皿。
30、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
31、(1)本专利技术采用了无毒无害的铈作为抗菌活性组分，且经过高温活化和酸侵蚀使抗菌活性位点充分暴露，具有优异的抗菌活性，且采用抛光粉废料，进一步降低抗菌陶瓷的生产成本。
32、(2)本专利技术所述方法制得陶瓷板抑菌圈厚度可达12mm以上，维氏硬度可达800hv以上，制得陶瓷粉末抑菌率可达98％。
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1.一种稀土废料基抗菌陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述Ce基抛光粉废料中CeO2的质量分数≥20％。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述载体材料包括SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3或Na2CO3中的任意一种或至少两种的组合，优选为SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3和Na2CO3；
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述熔融的温度为800～1400℃；
5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述成型后的后处理包括晶化和退火；
6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述水淬后的后处理包括晶化和球磨；
7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述酸浸处理的酸溶液包括盐酸、次氯酸、亚氯酸、氯酸、高氯酸、第一混酸或第二混酸中的任意一种或至少两种的组合；
8.如权利要求1-7任一项所
9.一种稀土废料基抗菌陶瓷，其特征在于，所述稀土废料基抗菌陶瓷通过如权利要求1-8任一项所述方法制得。
10.一种如权利要求9所述稀土废料基抗菌陶瓷的应用，其特征在于，所述稀土废料基抗菌陶瓷用于日用建筑陶瓷和/或抗菌器皿。
...【技术特征摘要】
1.一种稀土废料基抗菌陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述ce基抛光粉废料中ceo2的质量分数≥20％。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述载体材料包括sio2、al2o3、cao、fe2o3或na2co3中的任意一种或至少两种的组合，优选为sio2、al2o3、cao、fe2o3和na2co3；
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述熔融的温度为800～1400℃；
5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述成型后的后处理包括晶化和退火；
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【专利技术属性】
技术研发人员：李国标，程书平，王东，王志，肖万海，林勇，卞士亮，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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