废旧荧光粉中稀土元素回收利用技术研究现状

稀土具有的独特物理化学性质使其在发光材料、催化剂、永磁体、新能源汽车、风力发电等领域被广泛应用,随着对稀土需求的日益增长,不可再生的稀土资源逐渐匮乏。然而,大量的二次资源中含有丰富的稀土资源,回收循环利用其中稀土是稀土资源可持续开发利用的保障。废旧荧光灯在日常生活中十分常见,其中荧光粉含有大量稀土,回收利用废旧荧光粉中稀土不仅能减少对环境的污染,还能显著提高稀土资源循环利用率。文章综述了废旧荧光粉中稀土回收技术现状,对比分析了磁选法、浮选法、介质分选和超临界CO_(2)萃取等物理法的应用情况,并对其存在的优势和不足进行了总结概括。同时详细阐述了酸浸、碱熔、化学沉淀、萃取等化学法在工业应用的现状和存在的问题,并且介绍了机械化学活化、微生物浸出在回收废旧荧光粉中稀土的机制和当前研究应用现状。在此基础上,展望了未来废旧荧光粉中稀土回收利用技术的发展方向,为中国早日实现二次资源中稀土的循环利用工业链提供借鉴。

环烷酸萃取脱除废旧稀土荧光粉酸浸液中铁铝

研究了废旧稀土荧光粉酸浸液在环烷酸萃取过程中关于铁、铝杂质的除杂效果,考察环烷酸对于铁、铝、稀土的选择性;有机相组成、氨水浓度、温度对分离效果的影响;水洗温度、水洗相比对水洗效果的影响;盐酸浓度、相比、反萃时间对反萃效果的影响.结果表明:选择环烷酸∶异辛醇∶磺化煤油体积比为20∶20∶60、氨水浓度为2 mol/L、温度为20℃、氨水滴加速度为3 mL/min时,分离效果较优;水洗温度为40℃、相比(A/O)为2时,铁铝稀土的洗脱率分别为1.5%、4.2%和26.4%;反萃剂盐酸浓度为3 mol/L、反萃相比(A/O)为1、反萃时间为20 min时,铁、铝、稀土萃取率分别高达99.5%、99.8%和99.8%.

熔盐氯化法选择性提取废旧荧光粉中稀土元素

废旧稀土荧光粉的回收利用对我国稀土资源的可持续发展和环境保护具有重要的意义。本文以AlCl_(3)-KCl熔盐为氯化剂,对废旧荧光粉中的稀土元素进行氯化提取。在热力学分析的基础上,考察了氯化焙烧条件和碱熔处理对稀土氯化提取率的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜-X射线能谱仪(SEM-EDS)对反应前后废旧荧光粉的物相组成和微观形貌进行了分析。由于稀土元素在荧光粉中的存在形式不同,其氯化提取率也存在着较大差异。在焙烧温度700℃、焙烧时间3 h、熔盐/废旧荧光粉质量比4:1的条件下,Y和Eu的氯化提取率在96%以上,而Ce和Tb的提取率不到30%。碱熔处理可将铝酸盐结构中的稀土元素转化为氧化物,再进行氯化焙烧时Ce和Tb的提取率得到了显著提高。结果表明,采用熔盐氯化-碱熔-二次氯化的方法可对废旧荧光粉中的稀土元素进行高效选择性提取:4种稀土元素的总氯化提取率达97%以上,而Si,Ca,Al,P等主要杂质元素则不被AlCl_(3)-KCl所氯化。

从废旧稀土荧光粉中回收稀土的研究现状

阐述了废旧稀土荧光粉的危害及从中回收稀土的意义,归纳总结了各类不同光色稀土荧光粉的组成;评述了从废旧荧光材料中分离出稀土荧光粉及从稀土荧光粉中回收稀土两方面的研究进展,并指出了各种回收方法的优缺点及今后的发展方向。

碱熔预处理对废旧稀土荧光粉中稀土提取的影响

针对废旧稀土荧光粉特性,采用高温碱熔与酸浸相结合的方法处理废旧稀土荧光粉,考察碱熔温度、氢氧化钠用量、碱熔时间对稀土浸出率和铝回收率的影响,并对碱熔过程中的物相及形貌变化进行分析.结果表明,在碱熔温度为1 050℃、氢氧化钠与废粉质量比为2.5∶1、碱熔时间为2 h条件下,其稀土浸出率可达98%以上,铝回收率可达98%.通过对碱熔产物物相和形貌分析表明,废粉晶体结构被有效破坏,其中稀土以稀土氧化物形式存在,碱熔产物变成无定型云絮状.

用硫酸从废旧稀土荧光粉中浸出稀土

研究了用硫酸浸出废旧稀土荧光灯中的稀土。结果表明:用硫酸浸出,稀土浸出率较高;提高浸出温度、增大硫酸浓度和加大搅拌速度,都有利于提高稀土浸出率。在反应温度37℃、搅拌转速250 r/min,固液质量体积比1∶50条件下,用2 mol/L硫酸溶液浸出废旧稀土荧光粉8 h,稀土Y、Eu、Tb和Ce的浸出率分别达到75.3%,71.5%,66.9%和61.1%,非稀土成分Al的浸出率仅为49.1%。

废旧稀土荧光粉与氢氧化钠焙烧反应动力学

研究了废旧稀土荧光粉与氢氧化钠焙烧过程动力学,考察焙烧温度和氢氧化钠用量对反应速率的影响,并建立了反应动力学模型。结果表明,焙烧反应的动力学过程符合收缩核反应模型,表观活化能为77.512kJ/mol,化学反应速率对整个反应过程的影响最显著,焙烧反应的动力学方程为:1-(1-x)^(1/3)=0.4181×exp[-77512/(RT)]t。

废旧荧光粉中稀土元素浸出的电位-pH图

废旧稀土荧光粉经"酸浸-碱焙烧-水洗-酸浸"处理可浸出回收其中的Y, Eu, Tb, Ce等稀土。本文根据酸浸过程中的各组分的吉布斯自由能Δ_fG分别计算出各酸浸过程中各化学反应的吉布斯自由能Δ_rG,由能斯特公式计算出反应的电位与pH关系,进而绘制出两段酸浸过程中的电位-pH图,即不同活度的Al^(3+)与Y-Eu-H_2O系的电位-pH图和Tb-Ce-H_2O系电位-pH图,并分析了各组分的稳定区域。结果表明:废旧稀土荧光粉直接酸浸时,从25～100℃,在pH<6的酸性条件下,红粉中的Y_2O_3, Eu_2O_3以Y^(3+), Eu^(3+)的形式稳定存在水溶液中, Al(OH)_3稳定区域在pH为4.8～8.3之间,为防止Al ^(3+)水解,酸浸出液终点pH值应控制在3.5～4.0之间;从25～100℃,在酸性条件下,经碱焙烧水洗除铝后得到的TbO_2, CeO_2很难被酸直接浸出,同时Tb^(4+), Ce^(4+)在水溶液中不能稳定存在,但通过加入适当的还原剂,可将Tb^(4+), Ce^(4+)还原成Tb^(3+), Ce^(3+),便可存在于水溶液中。

废旧稀土荧光粉除铝渣二段酸浸回收稀土的研究

以废旧稀土荧光粉经酸浸、苛性钠焙烧、水洗除铝后的除铝渣为原料,采用二段酸浸并进行正交实验优化酸浸条件。结果表明,一段酸浸时,各因素对稀土浸出影响顺序为:液固比>盐酸浓度>浸出时间>浸出温度>H2O2添加量。在液固比6∶1、盐酸浓度6 mol/L、浸出时间60 min、浸出温度60℃、H2O2添加8%(体积分数)优化条件下,稀土总浸出率为95.48%,残酸浓度为2.18 mol/L,杂质Al含量高达134 mmol/L,Fe含量为1.78 mmol/L,Si含量达到3.89 mmol/L;二段酸浸在浸出温度60℃、浸出时间60 min下,通过添加新鲜除铝渣调节浸出液终点pH值为4,二段酸浸液杂质Al、Fe、Si含量降低到24.1 mmol/L、<0.09 mmol/L、3.89 mmol/L,满足后续萃取要求。

从废旧稀土荧光粉中回收稀土元素研究进展

稀土荧光粉发光效率高、化学稳定性好、发光亮度强,被广泛用于稀土荧光灯中,而荧光灯有一定的使用寿命,其含有大量的稀土元素以及对环境危害的有毒金属,如果不加以回收与利用,势必会对环境和人体健康造成危害。阐述了从废旧稀土荧光粉中回收稀土元素的方法,分析了浮选法、吸附法、机械活化法和微波浸取法等物理法的工艺现状,详细阐述了萃取法、酸浸法、碱熔焙烧法、生物法等化学法的研究现状和潜在问题,并进一步比较不同稀土回收工艺的优缺点。展望了废旧荧光粉中稀土回收利用技术的未来发展,为提高废旧稀土荧光粉资源利用率提供指导。

选择性还原浸出废旧稀土绿色荧光粉及热力学分析

针对废旧绿粉中铝酸盐结构的稀土元素浸出率低,且四价铈难以浸出等问题,通过对绿粉经焙烧进行物相重构后所得的物料作为浸出原料,采用盐酸浸出并添加H_2O_2作为还原剂,考察了H_2O_2添加量、浸出温度、盐酸浓度、液固比、浸出时间等因素对稀土浸出率的影响,并对焙烧产物添加H_2O_2时的浸出热力学进行了分析。研究结果表明,在添加体积分数5%的H_2O_2,浸出温度75℃,盐酸浓度2 mol·L^(-1),液固比14∶1,浸出时间1 h的条件下,稀土的浸出率可达93.4%。热力学分析可知浸出体系的pH须小于3.79,并须添加还原电位小于CeO_2-Ce^(3+)线的还原剂。

铈和铽氧化物酸分解过程热力学研究

通过热力学计算,建立了298.15K时Ce和Tb氧化物酸分解过程的φ-pH图。结果表明,CeO_2与TbO_2两种氧化物均难以被酸直接分解,但在还原性条件下采用酸分解可使其转化为Ce^(3+)和Tb^(3+);与CeO2和TbO2相比,Ce_2O_3和Tb_2O_3能在较高的pH值条件下被酸直接分解成Ce^(3+)和Tb^(3+),从而实现对Ce和Tb的提取。

从稀土废料中回收稀土的研究进展

中国每年都会产生不同种类的稀土废料,这些废料中包含大量的稀土、铁、铝等有价金属,对稀土废料进行综合回收利用是解决中国稀土资源短缺的有效途径。对废旧稀土荧光粉、钕铁硼废料、稀土熔盐电解渣以及其他稀土废料的综合回收处理方法进行了综述,分析了它们的优势与共性,以期在实际处理过程中提供技术支持和帮助。