DD246551A1 - METHOD FOR RECOVERING RARE CONNECTIONS FROM FLUORESCENT LAMPS - Google Patents
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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.The invention relates to the separation of phosphors from unusable fluorescent lamps and the recovery of rare earth compounds from such phosphor waste. The inventive method includes the crushing of the glass body of the lamps, the separation of the resulting phosphor powder and glass powder by sieving, associated with the washing of the coarse glass pieces with water, and the dissolution of the phosphors with hydrochloric or nitric acid, the rare earths from the filtered solutions are purified by precipitation as hydroxides and subsequently as oxalates of impurities on other metal compounds.
Description
Die Erfindung betrifft die Abtrennung von Leuchtstoffen aus unbrauchbar gewordenen oder fehlproduzierten Fluoreszenzlampen und die Rückgewinnung von Seltenerdverbindungen aus derartigen Leuchtstoff-Abfällen.The invention relates to the separation of phosphors from unusable or incorrectly produced fluorescent lamps and the recovery of rare earth compounds from such phosphor waste.
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.For the production of fluorescent lamps, especially energy-saving low-pressure mercury vapor. Discharge lamps with light corresponding to the spectrum of normal daylight used mixtures of red, green and blue phosphors (tri-band phosphors) contain compounds of individual rare earth elements as host lattices or activators.
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(PO4I3CIImportant phosphors for fluorescent lamps are z. B. Mg (PO 3 I 2 (host lattice): Ce 3+ (activator ion), Y 2 O 3 : Eu 2+ , SrAl 2 O 4 : Eu 2+ , YVO 4 : Eu 2+ , Sr 3 (PO 4 ) 2 : Eu 2+ , Sr 2 P 2 O 7 : Eu 2+ , Sr 5 (PO 4 I 3 Cl
Dreibandenleuchtstoffe folgender Zusammensetzung werden beschrieben: Y2O3:Eu :> (Rotleuchtstoff, Emissions-Peak 611 nm) 'Three-band phosphors of the following composition are described: Y 2 O 3 : Eu:> (red phosphor, emission peak 611 nm)
060,67TbC33MgAI11O-Ig (Grünleuchtstoff, Emissions-Peak 545 nm)060.67 TBC 33 MgAl 11 O-Ig (green phosphor, emission peak 545 nm)
Bao,86Euo,14Mg2AI16027 (Blauleuchtstoff, Emissions-Peak450nm)Bao, 86Euo, 14 Mg 2 Al 16 0 2 7 (blue luminescent substance, emission peak 450 nm)
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.Because of the relatively high prices of the individual pure rare earth oxides, in particular of europium, terbium and yttrium oxides, the recovery of rare earth compounds from unusable fluorescent lamps or corresponding phosphor waste is of economic interest.
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).Depending on the particular composition of the red, green and blue luminescent substances used, at least europium, yttrium, cerium and terbium compounds as well as certain amounts of aluminum and alkaline earth compounds are to be expected in the phosphor waste. For the separation of the phosphor layers from fluorescent lamps, the treatment of the crushed glass body of the lamps in water is described with ultrasound, the phosphor mixtures are then separated by sedimentation and filtration of water (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.For the recovery of rare earth compounds from 'fluorescent mixtures, which are recovered from fluorescent lamps, no special processes are described. However, a number of methods are known for the recovery of rare earth compounds from phosphor waste, which are obtained in the processing of unusable or incorrectly produced color picture tubes. Since phosphors for cathode ray tubes / color picture tubes usually contain larger amounts of sulfides of zinc or cadmium and rare earth oxides and thus have a substantially different material composition than phosphors for fluorescent lamps, known methods are not easy to transfer to the processing of phosphor waste from fluorescent lamps ,
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.For phosphor waste from color picture tubes, the removal of the impurities from binders, pigments and green and blue luminescent substances by treatment with water, alkalis, complexing agents, oxidizing agents and acids is practiced, with the proportion of red phosphor remaining undissolved. In addition, the complete dissolution of the phosphor waste in acids and the subsequent separation of the rare earths by adsorption on cation exchangers or by precipitation as oxalates is known. A disadvantage of all processes which relate expressly to the processing of the phosphor waste from color picture tubes, is that there is no sufficient separation of the rare earths from the other components of the waste is achieved or the separation is complicated and expensive.
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.The aim of the invention is to propose a simple process for the recovery of rare earth compounds from fluorescent lamps, which on the one hand involves the separation of the phosphor layers from the lamps and on the other hand the recovery of rare earth compounds from the phosphor waste.
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.It has been found that by chopping the glass body of the fluorescent lamps in spiked roller crushers, jaw crushers, Hammmer mills or other suitable devices to pieces <10 mm. Screening of the glass breakage over sieves with mesh sizes 0.2 mm. Washing the Siebrückstandes with water, separation of the sieve passage from the water by sedimentation or filtration, a mixture of glass powder and phosphor mixture is obtained, which is treated to dissolve the proportion of phosphor mixtures with hydrochloric acid or nitric acid. After dilution of the digestion mass with water, the undissolved glass particles are separated and precipitated from the resulting solution, the rare earths for the separation of divalent metals, in particular Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ with ammonia in ammoniacal solution as hydroxides ,
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.The rare earth hydroxides are filtered off, washed with water and redissolved in hydrochloric or nitric acid. From the acidic solution, the rare earths are precipitated as oxalates with oxalic acid to remove Al 3+ . After filtering, washing with water and drying, the rare earth oxalates are converted to other rare earth compounds, e.g. B. burned to rare earth oxides, and fed to the separation into individual rare earth compounds.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit geringem Aufwand und leicht zugänglichen Roh- und Hilfsstoffen durchführbar. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert:The inventive method can be carried out with little effort and easily accessible raw materials and excipients. The method according to the invention is explained in more detail in the following exemplary embodiment:
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.Of 20 SW double-tube lamps, 012mm, I = 120mm, the sockets with the contact pins and plastic parts were removed; the glass bodies were tamped in a steel mortar so that the fragments were smaller than 10 mm. The glass breakage was screened and passed through a 0.2 mm mesh screen to obtain 12.3 g of phosphor glass powder mixture and 837 g glass pieces. The pieces of glass on the sieve were washed out by pouring 500 ml of water. From the resulting aqueous suspension 0.6 g of phosphor glass powder mixture were separated by filtration. The combined phosphor glass powder mixtures were stirred with 100 ml of 36% hydrochloric acid at 90 ° C. for 3 hours. The digestion mass was then diluted with 200 ml of water and separated from undissolved portions by filtration through a glass suction filter. The solution was brought to pH = 9 by addition of ammonia water and then heated briefly to boiling. The precipitate of rare earth hydroxide with aluminum impurities was filtered off, washed with water and rinsed with 10 ml of 36% hydrochloric acid + 50 ml of water from the filter. The resulting rare earth chloride solution was diluted to 250 ml with water, blunted with ammonia-water until pH = 2 and mixed with cold saturated oxalic acid solution until the precipitation of the rare earth oxalates was complete. The solution was heated to 60 ° C. for 1 hour. The precipitate of Seltenerdoxalaten was filtered, washed with water, dried and calcined at 900 0 C. There were obtained 3.45 g of a rare earth oxide mixture containing 88.0% Y 2 O 3 , 5.1% Eu 2 O 3 , 2.3% Tb 4 O 7 and 4.6% CeO 2 , which was free from other impurities.
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