CN111560520A - 一种从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法，属于废弃稀土荧光粉回收利用技术领域。将废弃荧光粉与碱按质量比为1：0.1~10混合均匀得到混合物；将得到的混合物在微波功率为1~5kW，升温至温度为300~800℃低温焙烧0.5~1h得到焙烧料；将焙烧料研磨成粉末然后按照液固比为1~6：1ml/g加入水溶液，在25~80℃水浸5~30min，固液分离后得到水浸渣和含铝水浸液，水浸渣重复水浸1~5次；将水浸渣按照液固比为5~10：1ml/g加入盐酸溶液，在温度为25~80℃下酸浸0.5~2h，固液分离后得到浸出渣和含稀土浸出液。本方法具有成本低、节能环保、稀土回收率高的优点。

Description

一种从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法
技术领域
本发明涉及一种从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法，属于废弃稀土荧光粉回收利用技术领域。
背景技术
稀土荧光灯由于其节能、环保的优势已广泛应用于国内外大多数国家的照明系统。目前，我国稀土荧光灯产量和使用量居世界首位。与此同时，我国每年废弃大量稀土荧光灯，这些废弃荧光灯大多数随生活垃圾进入填埋场被当作固体垃圾处理，这不仅造成荧光灯中汞的释放而污染环境，更造成稀土资源的极大浪费。稀土作为世纪新材料的重要原料，已在引火合金、永磁材料、能源材料、超导材料和发光材料等领域得到了广泛应用。虽然我国是世界上稀土资源最丰富的国家，但稀土是极为重要的战略物资，且人均占有量少。因此，从二次稀土资源废弃荧光粉中回收稀土元素对我国稀土资源的可持续发展、节约能源和保护环境，均具有重要的战略意义。
专利101985694A采用选择性氧化还原法从稀土荧光粉废料中回收钇、铕。其工艺过程为：对稀土荧光粉废料加水制浆后进行酸浸，滤液用氨水调pH值后再加入少量硫酸铵、还原锌粉或氯化钡，使铕优先沉淀析出，而富钇滤液萃取除去铁、锌等杂质后获得荧光级氯化钇溶液；铕渣经酸溶后得到富铕溶液，加锌粉充分反应后过滤，滤液经萃取、洗涤除杂后获得荧光级含铕料液；最后钇、铕溶液经草酸沉淀、低温灼烧后转化为氧化钇和氧化铕。选择性氧化还原法能得到优质的氧化钇和氧化铕产品，但其生产工序繁杂，回收成本高。
国内外在废旧荧光粉中回收稀土方面已有较多研究，但是由于荧光粉中蓝粉和绿粉属于镁铝尖晶石结构，采用常规的酸浸难以将破坏其结构，而通过碱法焙烧可以分解蓝粉和绿粉，但是通常需要在800℃以上的高温下焙烧数个小时，且荧光粉分解仍不彻底，稀土Tb、Ce浸出率仍较低，因此常规碱法焙烧工艺存在能耗大、成本高、碱用量大、稀土综合回收率不高的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法。本发明通过以下技术方案实现。
一种从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法，包括以下步骤：
第一步，碱的混合：
将废弃荧光粉与碱按质量比为1：0.1~10混合均匀得到混合物；
第二步，微波低温焙烧：
将第一步得到的混合物在微波功率为1~5kW，升温至温度为300~800℃低温焙烧0.5~1h得到焙烧料；
第三步，水浸除杂：
将第二步得到的焙烧料研磨成粉末然后按照液固比为1~6：1ml/g加入水溶液，在25~80℃水浸5~30min，固液分离后得到水浸渣和含铝水浸液，水浸渣重复水浸1~5次；
第四步，酸浸提取稀土元素：
将第三步得到的水浸渣按照液固比为5~10：1ml/g加入盐酸溶液，在温度为25~80℃下酸浸0.5~2h，固液分离后得到浸出渣和含稀土浸出液。
所述第一步中废弃荧光粉包括绿粉、蓝粉或其混合物。废弃荧光粉中主要包括以下稀土元素Eu2O30.1~4wt%，Tb4O71~8wt%，CeO21~10wt%。
所述第一步中碱为氢氧化钠、氢氧化钾、过氧化钠、碳酸钠中的一种或几种任意比例混合物。
所述第四步中盐酸溶液浓度为1~5mol/L。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用微波加热进行碱法焙烧，可以提高处理效率、促进荧光粉物相的分解、强化反应过程、降低反应活化能，与常规碱法焙烧方法相比，可以降低反应温度，缩短反应时间，减少焙烧过程中碱的用量，提高稀土浸出率。
2、本发明通过微波低温焙烧、水浸、酸浸等过程可以实现铝等杂质与稀土元素的高效分离，获得杂质含量低的稀土浸出液。
3、本方法具有成本低、节能环保、稀土回收率高的优点。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，该从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法，包括以下步骤：
第一步，碱的混合：
将10g废弃荧光粉（废弃荧光粉包括绿粉、蓝粉或其混合物；废弃荧光粉中主要包括以下稀土元素（Eu2O30.1wt%，Tb4O78wt%，CeO25wt%）与碱（氢氧化钠）按质量比为1：10混合均匀得到混合物；
第二步，微波低温焙烧：
将第一步得到的混合物在微波功率为5kW，升温至温度为500℃低温焙烧1h得到焙烧料；
第三步，水浸除杂：
将第二步得到的焙烧料研磨成粉末然后按照液固比为6：1ml/g加入水溶液，在80℃水浸5min，固液分离后得到水浸渣和含铝水浸液，水浸渣重复水浸1次；
第四步，酸浸提取稀土元素：
将第三步得到的水浸渣按照液固比为5：1ml/g加入盐酸溶液（盐酸溶液浓度为1mol/L），在温度为60℃下酸浸1h，固液分离后得到浸出渣和含稀土浸出液。
经检测含稀土浸出液中稀土元素的浓度，计算出稀土元素的浸出率分别为：Eu93%、Tb92%、Ce90%。
而同种废弃荧光粉采用常规的碱法焙烧工艺中稀土元素的浸出率分别为：Eu75%、Tb70%、Ce65%。可以看出本发明稀土回收率较高。
实施例2
如图1所示，该从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法，包括以下步骤：
第一步，碱的混合：
将10g废弃荧光粉（废弃荧光粉包括绿粉、蓝粉或其混合物；废弃荧光粉中主要包括以下稀土元素Eu2O34wt%，Tb4O71wt%，CeO21wt%）与碱（过氧化钠）按质量比为1：1混合均匀得到混合物；
第二步，微波低温焙烧：
将第一步得到的混合物在微波功率为1kW，升温至温度为300℃低温焙烧0.5h得到焙烧料；
第三步，水浸除杂：
将第二步得到的焙烧料研磨成粉末然后按照液固比为1：1ml/g加入水溶液，在25℃水浸30min，固液分离后得到水浸渣和含铝水浸液，水浸渣重复水浸5次；
第四步，酸浸提取稀土元素：
将第三步得到的水浸渣按照液固比为10：1ml/g加入盐酸溶液（盐酸溶液浓度为3mol/L），在温度为25℃下酸浸0.5h，固液分离后得到浸出渣和含稀土浸出液。
经检测含稀土浸出液中稀土元素的浓度，计算出稀土元素的浸出率分别为：Eu85%、Tb80%、Ce78%。
而同种废弃荧光粉采用常规的碱法焙烧工艺中稀土元素的浸出率分别为：Eu45%、Tb30%、Ce30%。可以看出本发明稀土回收率较高。
实施例3
如图1所示，该从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法，包括以下步骤：
第一步，碱的混合：
将10g废弃荧光粉（弃荧光粉包括绿粉、蓝粉或其混合物；废弃荧光粉中主要包括以下稀土元素Eu2O32wt%，Tb4O75wt%，CeO210wt%）与碱（质量比为1:1的氢氧化钠和碳酸钠）按质量比为1：5混合均匀得到混合物；
第二步，微波低温焙烧：
将第一步得到的混合物在微波功率为3kW，升温至温度为800℃低温焙烧0.8h得到焙烧料；
第三步，水浸除杂：
将第二步得到的焙烧料研磨成粉末然后按照液固比为4：1ml/g加入水溶液，在65℃水浸20min，固液分离后得到水浸渣和含铝水浸液，水浸渣重复水浸2次；
第四步，酸浸提取稀土元素：
将第三步得到的水浸渣按照液固比为7：1ml/g加入盐酸溶液（盐酸溶液浓度为5mol/L），在温度为80℃下酸浸1h，固液分离后得到浸出渣和含稀土浸出液。
经检测含稀土浸出液中稀土元素的浓度，计算出稀土元素的浸出率分别为：Eu97%、Tb95%、Ce92%。
而同种废弃荧光粉采用常规的碱法焙烧工艺中稀土元素的浸出率分别为：Eu85%、Tb85%、Ce80%。可以看出本发明稀土回收率较高。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，碱的混合：
将废弃荧光粉与碱按质量比为1：0.1~10混合均匀得到混合物；
第二步，微波低温焙烧：
将第一步得到的混合物在微波功率为1~5kW，升温至温度为300~800℃低温焙烧0.5~1h得到焙烧料；
第三步，水浸除杂：
将第二步得到的焙烧料研磨成粉末然后按照液固比为1~6：1ml/g加入水溶液，在25~80℃水浸5~30min，固液分离后得到水浸渣和含铝水浸液，水浸渣重复水浸1~5次；
第四步，酸浸提取稀土元素：
将第三步得到的水浸渣按照液固比为5~10：1ml/g加入盐酸溶液，在温度为25~80℃下酸浸0.5~2h，固液分离后得到浸出渣和含稀土浸出液。
2.根据权利要求1所述的从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法，其特征在于：所述第一步中废弃荧光粉包括绿粉、蓝粉或其混合物。
3.根据权利要求1所述的从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法，其特征在于：所述第一步中碱为氢氧化钠、氢氧化钾、过氧化钠、碳酸钠中的一种或几种任意比例混合物。
4.根据权利要求1所述的从废弃荧光粉中清洁高效提取稀土元素的方法，其特征在于：所述第四步中盐酸溶液浓度为1~5mol/L。
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