DD246551A1

DD246551A1 - Verfahren zur rueckgewinnung von seltenerdverbindungen aus fluoreszenzlampen

Info

Publication number: DD246551A1
Application number: DD86287676A
Authority: DD
Inventors: Eva M Kirmse; Ulf Schilbach; Herfried Richter
Original assignee: Paedagogische Hochschule Wolfg
Priority date: 1986-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1987-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft die Abtrennung von Leuchtstoffen aus unbrauchbar gewordenen Fluoreszenzlampen und die Rueckgewinnung von Seltenerdverbindungen aus derartigen Leuchtstoff-Abfaellen. Das erfindungsgemaesse Verfahren beinhaltet die Zerkleinerung der Glaskoerper der Lampen, das Abtrennen der dabei anfallenden Leuchtstoff-Pulver und Glaspulver durch Sieben, verbunden mit dem Waschen der groben Glasstuecke mit Wasser, und das Aufloesen der Leuchtstoffe mit Salz- oder Salpetersaeure, wobei die Seltenen Erden aus den filtrierten Loesungen durch Faellung als Hydroxide und nachfolgend als Oxalate von Verunreinigungen an anderen Metallverbindungen gereinigt werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Abtrennung von Leuchtstoffen aus unbrauchbar gewordenen oder fehlproduzierten Fluoreszenzlampen und die Rückgewinnung von Seltenerdverbindungen aus derartigen Leuchtstoff-Abfällen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die für die Herstellung von Fluoreszenzlampen, insbesondere energiesparende Niederdruck-Quecksilberdampf- . Entladungslampen mit Licht, welches dem Spektrum des normalen Tageslichtes entspricht, verwendeten Gemische von Rot-, Grün-und Blauleuchtstoffen (Dreibandenleuchtstoffe) enthalten Verbindungen einzelner Seltenerdelemente als Wirtsgitter oder Aktivatoren.

Wichtige Leuchtstoffe für Fluoreszenzlampen sind z. B. Mg(PO₃I₂ (Wirtsgitter):Ce³⁺ (Aktivator-Ion), Y₂O₃:Eu²⁺, SrAI₂O₄:Eu²⁺, YVO₄:Eu²⁺, Sr₃(PO₄)₂:Eu²⁺, Sr₂P₂O₇:Eu²⁺, Sr₅(PO₄I₃CI

Dreibandenleuchtstoffe folgender Zusammensetzung werden beschrieben: Y₂O₃:Eu :> (Rotleuchtstoff, Emissions-Peak 611 nm) '

060,67TbC₃₃MgAI₁₁O-Ig (Grünleuchtstoff, Emissions-Peak 545 nm)

Bao,86Euo,₁₄Mg₂AI₁₆0₂7 (Blauleuchtstoff, Emissions-Peak450nm)

Wegen der relativ hohen Preise der einzelnen reinen Seltenerdoxide, insbesondere von Europium-, Terbium- und Yttriumoxiden ist die Rückgewinnung von Seltenerdverbindungen aus unbrauchbar gewordenen Fluoreszenzlampen bzw. entsprechenden Leuchtstoff-Abfällen von wirtschaftlichem Interesse.

Entsprechend der jeweiligen Zusammmensetzung der verwendeten Rot-, Grün- und Blauleuchtstoffe, ist in den Leuchtstoff-Abfällen mindestens mit Europium-, Yttrium-, Cer- und Terbiumverbindungen sowie gewissen Mengen an Aluminium- und Erdalkaliverbindungenzu rechnen. Fürdie Abtrennung der Leuchtstoff-Schichten aus Fluoreszenzlampen ist das Behandeln der zerkleinerten Glaskörper der Lampen in Wasser mit Ultraschall beschrieben, wobei die Leuchtstoff-Gemische dann durch Sedimentation und Filtration von Wasser getrennt werden (DD 224323 A 1,1985).

Für die Rückgewinnung von Seltenerdverbindungen aus' Leuchtstoffgemischen, die aus Fluoreszenzlampen zurückgewonnen werden, sind speziell keine Verfahren beschrieben. Bekannt ist aber eine Reihe von Verfahren zur Rückgewinnung von Seltenerdverbindungen aus Leuchtstoff-Abfällen, welche bei der Aufarbeitung von unbrauchbar gewordenen oder fehlproduzierten Farbbildröhren erhalten werden. Da Leuchtstoffe für Kathodenstrahlröhren/Farbbildröhren meist größere Mengen an Sulfiden von Zink oder Cadmium und Oxysulfiden von Seltenen Erden enthalten und demnach eine wesentlich andere stoffliche Zusammensetzung aufweisen als Leuchtstoffe für Fluoreszenzlampen, sind bekannte Verfahren nicht einfach auf die Aufarbeitung von Leuchtstoff-Abfällen aus Fluoreszenzlampen zu übertragen.

Für Leuchtstoff-Abfälle aus Farbbildröhren wird die Herauslösung der Verunreinigungen an Bindemitteln, Pigmenten sowie Grün- und Blauleuchtstoffen durch Behandeln mit Wasser, Alkalien, Komplexbildnern, Oxydationsmitteln und Säuren praktiziert, wobei der Anteil an Rotleuchtstoff ungelöst zurückbleibt. Außerdem ist die vollständige Auflösung des Leuchtstoffabfalls in Säuren und die nachfolgende Abtrennung der Seltenen Erden durch Adsorption an Kationenaustauschern oder durch Ausfällung als Oxalate bekannt. Nachteilig an allen Verfahren, die ausdrücklich die Aufarbeitung der Leuchtstoff-Abfälle aus Farbbildröhren betreffen, ist, daß dabei keine ausreichende Trennung der Seltenen Erden von den übrigen Bestandteilen der Abfälle erreicht wird bzw. die Trennung kompliziert und aufwendig ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zur Rückgewinnung von Seltenerdverbindungen aus Fluoreszenzlampen vorzuschlagen, welches einerseits die Abtrennung der Leuchtstoffschichten aus den Lampen und andererseits die Rückgewinnung von Seltenerdverbindungen aus den Leuchtstoff-Abfällen beinhaltet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es wurde gefunden, daß durch Zerkleinerung des Glaskörpers der Fluoreszenzlampen in Stachelwalzenbrechern, Backenbrechern, Hammmermühlen oder anderen geeigneten Vorrichtungen auf Stücke < 10 mm. Absieben des Glasbruchs über Siebe mit Maschenweiten 0,2 mm. Waschen des Siebrückstandes mit Wasser, Abtrennung des Siebdurchganges vom Wasser durch Sedimentation oder Filtration ein Gemisch aus Glaspulver und Leuchtstoffgemisch erhalten wird, das zur Auflösung des Anteiles an Leuchtstoffgemische mit Salzsäure oder Salpetersäure behandelt wird. Nach Verdünnung der Aufschlußmasse mit Wasser werden die ungelösten Glasteilchen abgetrennt und aus der resultierenden Lösung die Seltenen Erden zur Abtrennung von 2wertigen Metallen, insbesondere von Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ mit Ammoniak in ammoniakalischer Lösung als Hydroxide gefällt.

Die Seltenerdhydroxide werden abfiltriert, mit Wasser gewaschen und in Salz- oder Salpetersäure wieder aufgelöst. Aus der sauren Lösung werden die Seltenen Erden als Oxalate mit Oxalsäure zur Abtrennung von Al³⁺ ausgefällt. Nach dem Abfiltrieren, Waschen mit Wasser und Trocknen werden die Seltenerdoxalate zu anderen Seltenerdverbindungen umgearbeitet, z. B. zu Seltenerdoxiden verglüht, und der Trennung in einzelne Seltenerdverbindungen zugeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit geringem Aufwand und leicht zugänglichen Roh- und Hilfsstoffen durchführbar. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Beispiel

Von 20 SW-Doppelrohrlampen, 012mm, I = 120mm, wurden die Sockel mit den Kontakt-Stiften und Plastteilen entfernt; die Glaskörper wurden in einem Stahlmörser so'zerstampft, daß die Bruchstücke kleiner als 10 mm waren. Der Glasbruch wurde abgesiebt und über ein Sieb mit Maschenweite 0,2 mm, wobei 12,3g Leuchtstoff-Glaspulvergemisch und 837 g Glasstücke erhalten wurden. DieGlasstückeauf dem Sieb wurden durch Aufgießen von 500ml Wasser ausgewaschen. Aus der erhaltenen wäßrigen Suspension wurden durch Filtration noch 0,6g Leuchtstoff-Glaspulvergemisch abgetrennt. Die vereinigten Leuchtstoff-Glaspulvergemische wurden mit 100ml 36%iger Salzsäure 3 Stunden bei 90°C gerührt. Die Aufschlußmasse wurde dann mit 200 ml Wasser verdünnt und durch Filtration über eine Glasfilternutsche von ungelösten Anteilen getrennt. Die Lösung wurde durch Zugabe von Ammoniak-Wasser auf pH = 9 gebracht und anschließend kurz zum Sieden erhitzt. Der Niederschlag von Seltenerdhydroxid mit Verunreinigungen an Aluminium wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und mit 10 ml 36%iger Salzsäure + 50 ml Wasser vom Filter gespült. Die erhaltene Seltenerdchloridlösung wurde mit Wasser auf 250 ml verdünnt, mit Ammoniak-Wasser bis pH = 2 abgestumpft und mit kalt gesättigter Oxalsäure-Lösung bis zur Vollständigkeit der Fällung der Seltenerdoxalate versetzt. Die Lösung wurde 1 Stunde auf 60⁰C erwärmt. Der Niederschlag von Seltenerdoxalaten wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen;getrocknet und bei 900⁰C geglüht. Erhalten wurden 3,45 g eines Seltenerdoxidgemisches mit 88,0% Y₂O₃,5,1 % Eu₂O₃,2,3% Tb₄O₇ und 4,6% CeO₂, das frei von anderen Verunreinigungen war.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Seltenerdverbindungen aus Fluoreszenzlampen, gekennzeichnet durch grobes Zerkleinern der Glaskörper, Abtrennung von Leuchtstoffpulver und Galspulver durch Sieben und Waschen mit Wasser von groben Glasstücken, Auflösen der Leuchtstoffe mit Salz- oder Salpetersäure, Ausfällen der Seltenen Erden aus den filtrierten Lösungen mit Ammoniak als Hydroxid, Auflösen der Hydroxide in Salz- oder Salpetersäure und Ausfällung der Seltenen Erden als Oxalate aus saurer Lösung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grozerkleinerung auf Stücke <10mm erfolgt und Leuchtstoff-Pulver und Glasstaub auf Sieben mit Maschenweite 0,2 mm abgetrennt werden.