CN104357665B - 一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于资源循环再利用领域，具体涉及一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的方法及设备。传统废旧稀土荧光粉回收方法因含有机物和玻璃杂质，致稀土回收率低、回收成本高。本发明公开了一种废旧稀土荧光粉富集、余热利用的方法及其设备。废旧稀土荧光粉低温焙烧去除有机物杂质，然后经振动筛分-风选双模物理去除玻璃渣杂质，达到废旧稀土荧光粉富集和除杂的目的。同时焙烧的余热和风选过程中物料释放的余热直接用于酸解液。本发明提供的方法及设备提高了稀土荧光粉的富集效率和回收率，实现了余热综合利用，具有经济、环保、适合工业化生产的特点。
Description
技术领域
本发明属于资源循环再利用领域，具体涉及一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的方法及设备。
背景技术
收集的废旧稀土荧光粉一般含玻璃渣(以二氧化硅计)约25％，其中稀土荧光粉颗粒小于10μm，而玻璃渣大于30μm。硅杂质元素在废旧稀土荧光粉碱熔后酸解时形成硅铝胶体，不仅降低稀土元素的浸出率，而且导致稀土萃取效率低，造成稀土回收率低、回收成本高。
现有的废旧稀土荧光粉回收文献主要集中在稀土元素回收，如中国发明专利CN101150032公开了一种回收处理废弃荧光灯的方法，包括荧光灯的切割，汞的回收，灯头金属的回收以及稀土荧光粉中的稀土元素的火法分离。该方法能将废旧荧光灯合理的很好地拆解以及分类，但火法处理具有能耗较高以及污染较大的问题。CN101942298A公开了再生灯用稀土三基色荧光粉的方法，经过过筛、去除磁性物质杂质的荧光粉，再洗涤干燥中还原气氛中还原得到再生的荧光粉直接应用于灯的再制造。该方法工艺简单，经济环保，但由于荧光粉的长期使用以及回收处理，导致回收的荧光粉质量有所下降。
同时中国发明专利ZL201210144094.0公开了一种从废旧稀土发光材料中回收稀土的方法，采用湿法回收方法，浸出及萃取分离最终获得单一高纯的稀土氧化物，但对废旧稀土荧光粉的纯度要求较高，若含有玻璃渣杂质，稀土回收率将会降低。CN103773357A公开了一种去除废旧稀土荧光粉中玻璃渣和硅铝氧化物的方法，采用预烧处理，物理筛分和化学溶解硅的综合方法去除废旧稀土荧光粉中的玻璃渣和硅铝氧化物。该方法预烧处理后，废旧稀土荧光粉将出窑炉后将冷却至室温再进行下一步工序，同时该发明涉及化学方法，产生相应的废水。处理后采用湿法工艺回收稀土元素仍会有少量的硅元素无法完全除尽，不利于稀土的完全回收。
为了更加环保地解决废旧稀土荧光粉的稀土荧光粉的富集难题，本发明公开了低温焙烧，振动筛分-空气重力分选双物理模式协同除玻璃渣，达到稀土荧光粉的高效富集。低温焙烧的余热通过本发明设计的余热回收装置进行回收用于加热后续酸解工序。本发明具有高效稀土荧光粉的富集、工艺清洁环保、降低了生产成本，适合工业化生产等特点。
发明内容
本发明目的是提供一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的方法及设备，采用低温焙烧，振动筛分-风选双模物理协同除玻璃渣，达到稀土荧光粉的高效富集，提高稀土回收率。同时余热综合利用设备合理利用物料预烧和分选余热用于酸解液加热，本工艺环保清洁，生产成本低。
一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的设备，所述设备由辊道窑、振动筛分-风选双模物理分选装置、酸解槽和负压装置四部分组成；其中辊道窑和振动筛分-风选双模物理分选装置由传送机连接，所述辊道窑的冷却区(2)和振动筛分-风选双模物理分选装置的余热由回收管道(16)传送至酸解槽。
进一步地，所述辊道窑还具有焙烧区(1)，所述焙烧区(1)长度为10m-20m，冷却区(2)长度为5m-10m；所述辊道窑冷却区(2)窑炉壁上方设有冷风进口(3)，所述冷风进口(3)设有空气过滤装置，以及铺装换热金属网格槽(4)。
进一步地，所述振动筛分-风选双模物理分选装置由密闭容器构成，所述密闭容器内包括保温层(6)、振动筛分装置(7)、波纹管(8)、风口(9)、鼓风机(10)、玻璃落料滑槽(11)、荧光粉落料滑槽(12)和空气分选管道(15)，所述密闭容器内侧依次设定波纹管(8)及保温层(6)，所述振动筛分装置(7)设置在密闭容器内底侧，所述振动筛分装置(7)通过玻璃落抖滑槽(11)连接设置在密闭容器外侧的玻璃储箱(13)，所述振动筛分装置(7)通过荧光粉落料滑槽(12)连接设置在密闭容器外侧的荧光粉储箱(14)。
进一步地，所述振动筛分装置(7)为1级或多级筛分，筛孔为100目-300目；振动筛分装置(7)与水平呈10°-30°。
进一步地，所述振动筛分装置(7)高的一端与容器壁连接处为斜面。
进一步地，所述风口(9)设置在振动筛上方5cm-15cm处。
一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的方法，应用于上述的设备，包括以下步骤：
(1)将废旧稀土荧光粉在辊道窑焙烧区进行焙烧处理，随后进入冷却区快速冷却，将余热进行回收用于加热酸解液；
(2)从冷却区出来的废旧稀土荧光粉经振动筛分-风选双模物理分选富集稀土荧光粉并去除玻璃渣，同时将回收的余热用于加热酸解液。
进一步地，所述步骤(1)焙烧温度为400℃-700℃，物料推进速度为0.5m/min-2m/min，冷却区出料温度为100℃-200℃。
本发明通过在振动筛分及分选双物理模式下进行废旧稀土荧光粉的富集，有效去除玻璃杂质，工艺过程环保清洁，有利于提高稀土回收率，具有工业化连续生产等特点。同时通过本发明余热综合利用的设备能够回收部分余热，有效降低稀土回收成本。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程图。
附图2为本发明的余热综合再利用装置示意图。
其中，1、焙烧区，2、冷却区，3、冷风入口，4、换热金属网格槽，5、出料传送机，6、保温层，7、振动筛分装置，8、波纹管，9、鼓风管道，10、鼓风机，11、玻璃落料滑槽，12、荧光粉落料滑槽，13、玻璃储箱，14、荧光粉储箱，15、空气分选管道，16、余热回收管道，17、负压泵，18、搅拌器，19、酸解槽。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
废旧稀土荧光粉在辊道窑进行焙烧处理，焙烧温度为400℃，推进速度为0.5m/min，焙烧区长度为10m，冷却区长度为5m，出窑温度为200℃。焙烧后传送经振动筛分-重力风选双模物理分选，在协同方式下共同处理，振动筛分为2级筛分，筛孔分别为200目和300目。振动筛和收集槽与水平呈10°，在振动筛上方10cm处，安置鼓风管道，出风为水平方向，振动筛倾斜高的一端与容器壁连接处为斜面。同时焙烧的余热和风选过程中物料释放的余热由负压装置收集用于加热酸解液。经过上述方法分选得到的稀土荧光粉纯度为96.37％，杂质硅元素含量低于2％，分选筛上玻璃渣纯度为96.25％，稀土荧光粉损失率低于2％，余热回收率为83.18％。
实施例2
废旧稀土荧光粉在辊道窑进行焙烧处理，焙烧温度为500℃，推进速度为1m/min，焙烧区长度为15m，冷却区长度为6m，出窑温度为180℃。焙烧后传送经振动筛分-重力风选双模物理分选，在协同方式下共同处理，振动筛分为3级筛分，筛孔分别为100目、200目和300目。振动筛和收集槽与水平呈20°，在振动筛上方15cm处，安置鼓风管道，出风为水平方向，振动筛倾斜高的一端与容器壁连接处为斜面。同时焙烧的余热和风选过程中物料释放的余热由负压装置收集用于加热酸解液。经过上述方法分选得到的稀土荧光粉纯度为97.25％，杂质硅元素含量低于2％，分选筛上玻璃渣纯度为94.15％，稀土荧光粉损失率低于2％，余热回收率为81.78％。
实施例3
废旧稀土荧光粉在辊道窑进行焙烧处理，焙烧温度为600℃，推进速度为1.5m/min，焙烧区长度为20m，冷却区长度为7m，出窑温度为160℃。焙烧后传送经振动筛分-重力风选双模物理分选，在协同方式下共同处理，振动筛分为4级筛分，筛孔分别为100目、150目、200目和300目。振动筛和收集槽与水平呈30°，在振动筛上方5cm处，安置鼓风管道，出风为水平方向，振动筛倾斜高的一端与容器壁连接处为斜面。同时焙烧的余热和风选过程中物料释放的余热由负压装置收集用于加热酸解液。经过上述方法分选得到的稀土荧光粉纯度为96.83％，杂质硅元素含量低于2％，分选筛上玻璃渣纯度为94.31％，稀土荧光粉损失率低于2％，余热回收率为81.72％。
实施例4
废旧稀土荧光粉在辊道窑进行焙烧处理，焙烧温度为700℃，推进速度为2m/min，焙烧区长度为15m，冷却区长度为8m，出窑温度为140℃。焙烧后传送经振动筛分-重力风选双模物理分选，在协同方式下共同处理，振动筛分为1级筛分，筛孔为300目。振动筛和收集槽与水平呈20°，在振动筛上方10cm处，安置鼓风管道，出风为水平方向，振动筛倾斜高的一端与容器壁连接处为斜面。同时焙烧的余热和风选过程中物料释放的余热由负压装置收集用于加热酸解液。经过上述方法分选得到的稀土荧光粉纯度为96.86％，杂质硅元素含量低于2％，分选筛上玻璃渣纯度为92.65％，稀土荧光粉损失率低于2％，余热回收率为86.18％。
实施例5
废旧稀土荧光粉在辊道窑进行焙烧处理，焙烧温度为600℃，推进速度为1m/min，焙烧区长度为10m，冷却区长度为9m，出窑温度为120℃。焙烧后传送经振动筛分-重力风选双模物理分选，在协同方式下共同处理，振动筛分为2级筛分，筛孔分别为100目和300目。振动筛和收集槽与水平呈30°，在振动筛上方15cm处，安置鼓风管道，出风为水平方向，振动筛倾斜高的一端与容器壁连接处为斜面。同时焙烧的余热和风选过程中物料释放的余热由负压装置收集用于加热酸解液。经过上述方法分选得到的稀土荧光粉纯度为97.31％，杂质硅元素含量低于2％，分选筛上玻璃渣纯度为97.03％，稀土荧光粉损失率低于2％，余热回收率为86.08％。
实施例6
废旧稀土荧光粉在辊道窑进行焙烧处理，焙烧温度为500℃，推进速度为0.5m/min，焙烧区长度为15m，冷却区长度为10m，出窑温度为100℃。焙烧后传送经振动筛分-重力风选双模物理分选，在协同方式下共同处理，振动筛分为3级筛分，筛孔分别为100目、200目和300目。振动筛和收集槽与水平呈10°，在振动筛上方5cm处，安置鼓风管道，出风为水平方向，振动筛倾斜高的一端与容器壁连接处为斜面。同时焙烧的余热和风选过程中物料释放的余热由负压装置收集用于加热酸解液。经过上述方法分选得到的稀土荧光粉纯度为97.57％，杂质硅元素含量低于2％，分选筛上玻璃渣纯度为94.97％，稀土荧光粉损失率低于2％，余热回收率为86.82％。
实施例7
废旧稀土荧光粉在辊道窑进行焙烧处理，焙烧温度为400℃，推进速度为1.5m/min，焙烧区长度为20m，冷却区长度为8m，出窑温度为150℃。焙烧后传送经振动筛分-重力风选双模物理分选，在协同方式下共同处理，振动筛分为4级筛分，筛孔分别为100目、150目200目和300目。振动筛和收集槽与水平呈30°，在振动筛上方10cm处，安置鼓风管道，出风为水平方向，振动筛倾斜高的一端与容器壁连接处为斜面。同时焙烧的余热和风选过程中物料释放的余热由负压装置收集用于加热酸解液。经过上述方法分选得到的稀土荧光粉纯度为97.15％，杂质硅元素含量低于2％，分选筛上玻璃渣纯度为97.20％，稀土荧光粉损失率低于2％，余热回收率为85.04％。
实施例8
废旧稀土荧光粉在辊道窑进行焙烧处理，焙烧温度为700℃，推进速度为1.5m/min，焙烧区长度为15m，冷却区长度为5m，出窑温度为200℃。焙烧后传送经振动筛分-重力风选双模物理分选，在协同方式下共同处理，振动筛分为2级筛分，筛孔分别为150目和300目。振动筛和收集槽与水平呈20°，在振动筛上方15cm处，安置鼓风管道，出风为水平方向，振动筛倾斜高的一端与容器壁连接处为斜面。同时焙烧的余热和风选过程中物料释放的余热由负压装置收集用于加热酸解液。经过上述方法分选得到的稀土荧光粉纯度为98.01％，杂质硅元素含量低于2％，分选筛上玻璃渣纯度为98.15％，稀土荧光粉损失率低于2％，余热回收率为87.14％。
Claims (7)
1.一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的设备，其特征在于：所述设备由辊道窑、振动筛分-风选双模物理分选装置、酸解槽和负压装置四部分组成；其中辊道窑和振动筛分-风选双模物理分选装置由传送机连接，所述辊道窑的冷却区(2)和振动筛分-风选双模物理分选装置的余热由回收管道(16)传送至酸解槽；
所述振动筛分-风选双模物理分选装置由密闭容器构成，所述密闭容器内包括保温层(6)、振动筛分装置(7)、波纹管(8)、风口(9)、鼓风机(10)、玻璃落料滑槽(11)、荧光粉落料滑槽(12)和空气分选管道(15)，所述密闭容器内侧依次设定波纹管(8)及保温层(6)，所述振动筛分装置(7)设置在密闭容器内底侧，所述振动筛分装置(7)通过玻璃落抖滑槽(11)连接设置在密闭容器外侧的玻璃储箱(13)，所述振动筛分装置(7)通过荧光粉落料滑槽(12)连接设置在密闭容器外侧的荧光粉储箱(14)。
2.根据权利要求1所述的一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的设备，其特征在于：所述辊道窑还具有焙烧区(1)，所述焙烧区(1)长度为10m-20m，冷却区(2)长度为5m-10m；所述辊道窑冷却区(2)窑炉壁上方设有冷风进口(3)，所述冷风进口(3)设有空气过滤装置，以及铺装换热金属网格槽(4)。
3.根据权利要求1所述的一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的设备，其特征在于：所述振动筛分装置(7)为1级或多级筛分，筛孔为100目-300目；振动筛分装置(7)与水平呈10°-30°。
4.根据权利要求3所述的一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的设备，其特征在于：所述振动筛分装置(7)高的一端与容器壁连接处为斜面。
5.根据权利要求2所述的一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的设备，其特征在于：所述风口(9)设置在振动筛上方5cm-15cm处。
6.根据权利要求1所述的一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的设备，其特征在于：所述设备应用以下方法进行废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用，所述方法包括以下步骤：
(1)将废旧稀土荧光粉在辊道窑焙烧区进行焙烧处理，随后进入冷却区快速冷却，将余热进行回收用于加热酸解液；
(2)从冷却区出来的废旧稀土荧光粉经振动筛分-风选双模物理分选富集稀土荧光粉并去除玻璃渣，同时将回收的余热用于加热酸解液。
7.根据权利要求6所述的一种废旧稀土荧光粉富集及余热综合利用的设备，其特征在于：所述步骤(1)焙烧温度为400℃-700℃，物料推进速度为0.5m/min-2m/min，冷却区出料温度为100℃-200℃。
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