【摘要】：稀土元素因其特殊的性能而被廣泛應(yīng)用于發(fā)光材料、磁性材料、催化材料及拋光材料等領(lǐng)域,為綠色經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型發(fā)揮了重要作用。近年來(lái),隨著稀土應(yīng)用的日益增多,導(dǎo)致大量的稀土元素包含在報(bào)廢的產(chǎn)品中,造成了稀土資源的極大浪費(fèi)。稀土熒光燈,作為稀土發(fā)光材料的重要應(yīng)用之一,其中含有大量的稀土金屬,這使得廢棄熒光燈成為稀土元素回收利用的豐富二次資源。它的回收不僅節(jié)約了稀土資源,而且有助于環(huán)境保護(hù),對(duì)實(shí)現(xiàn)稀土資源的可持續(xù)發(fā)展,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此,本文在酸浸回收稀土研究的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了一種加堿機(jī)械活化的預(yù)處理工藝,并對(duì)其活化前后的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了研究,從而提出了加堿機(jī)械活化-酸浸-草酸沉淀的完整工藝路線。研究結(jié)果有望進(jìn)一步改善稀土回收工藝及為工業(yè)化生產(chǎn)提供相關(guān)理論依據(jù)。主要工作成果如下:1.采用酸浸工藝進(jìn)行稀土回收。分別研究了酸的種類、酸的濃度、浸出溫度和浸出轉(zhuǎn)速對(duì)稀土浸出率的影響,結(jié)果表明:在浸出溫度80℃,浸出轉(zhuǎn)速300 rpm下,用2 mol/L的硫酸溶液浸出廢熒光粉2 h,得到稀土最大浸出率為75.1%,其中Y、Eu、Ce和Tb的浸出率分別為84.3%、83.2%、23.8%和19.3%。2.開(kāi)發(fā)了一種加堿機(jī)械活化工藝對(duì)廢熒光粉進(jìn)行預(yù)處理,分別研究了球磨轉(zhuǎn)速、活化時(shí)間和堿添加量對(duì)稀土元素浸出率的影響。反應(yīng)控制條件為:球磨轉(zhuǎn)速550 rpm、活化時(shí)間60 min、Na OH與廢粉比例3:1時(shí),稀土浸出率達(dá)到95.2%,相比于單純酸浸工藝提高了20.1%。其中,Ce和Tb浸出率達(dá)到85.0%和89.8%,同比酸浸中Ce和Tb浸出率提高了61.2%和70.5%。同時(shí)對(duì)活化后的樣品進(jìn)行XRD、紅外光譜等表征分析,結(jié)果表明:加堿機(jī)械活化工藝可以有效破壞藍(lán)粉和綠粉中的尖晶石結(jié)構(gòu),提高稀土浸出率。3.對(duì)廢熒光粉活化前后的浸出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究,結(jié)果表明:活化前后的浸出過(guò)程均為擴(kuò)散控制,反應(yīng)動(dòng)力學(xué)遵循未反應(yīng)核收縮模型;廢熒光粉未活化反應(yīng)活化能為16.4 k J/mol,經(jīng)過(guò)加堿機(jī)械活化后,樣品的反應(yīng)活化能下降為10.6k J/mol;活化后酸浸反應(yīng)活化能的降低,說(shuō)明加堿機(jī)械活化對(duì)廢熒光粉有很好的活化效果,同時(shí)減少了對(duì)反應(yīng)溫度的依賴,加快了酸浸過(guò)程的進(jìn)行,提高了稀土的浸出率。4.草酸沉淀工藝的研究。實(shí)驗(yàn)中分別考察了草酸加入量和溶液pH值對(duì)沉淀率和純度的影響,得到最佳沉淀?xiàng)l件為:草酸加入量為15 m L,pH為1.5。結(jié)果表明,在此用量下稀土的沉淀率為96.4%,純度為97.4%。同時(shí)探討了不同的煅燒溫度對(duì)產(chǎn)物的影響,在900℃煅燒2 h后,所得產(chǎn)物的各衍射峰峰型尖銳,結(jié)晶度好。其所得產(chǎn)物主要是四種稀土氧化物(Y2O3、Eu3O4、Ce2O3和Tb4O7)的混合物。并且通過(guò)掃描電鏡觀察,所得的稀土氧化物產(chǎn)品主要為片層結(jié)構(gòu),片狀晶體密集堆積,緊密結(jié)合。綜上所述,本研究提供了一種環(huán)境友好,經(jīng)濟(jì)可行的新型工藝,將有助于稀土二次資源的合理回收。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ422;TF845
【圖文】：

圖 1.1 直管熒光燈的基本組成和結(jié)構(gòu)土熒光燈是一種預(yù)熱式陰極氣體放電燈，熒光燈管中除了含稀含組分如 Al、Cu、玻璃，以及有害物質(zhì)汞，這也是將廢棄熒的原因[13]。三基色稀土熒光粉通常被涂覆在熒光燈的內(nèi)壁，當(dāng)時(shí)，熒光粉吸收來(lái)自汞（Hg）和電子的相互作用發(fā)出的不可將其轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光發(fā)出。燈處理后主要分為熒光粉、汞、燈頭和玻璃，依據(jù)本身的成分。研究表明熒光燈中大部分的材料（如玻璃，稀土熒光粉和銅被循環(huán)使用，這不僅極大地減少制燈企業(yè)的生產(chǎn)成本，而且防熒光粉的組成后，熒光燈中三基色熒光粉占到了稀土熒光粉總量的 90%。三發(fā)出紅色、綠色、藍(lán)色的三種單一熒光粉按特定比例混合而成粉以不同的比例混合時(shí)，每組合成的三基色熒光粉的發(fā)射光的

圖 3.1 2 mol/L 的三種酸對(duì)稀土浸出率影響的變化曲線表明，這 3 種酸對(duì)稀土的浸出率的影響存在一定的差酸＞硝酸＞鹽酸，這可能由于不同的酸根離子與不同致。且硝酸和鹽酸比硫酸具有更強(qiáng)揮發(fā)性和腐蝕性，硫酸，所以從各方面考慮，硫酸是較好的浸出劑，得。對(duì)稀土浸出率的影響浴溫度 80 ℃、反應(yīng)時(shí)間 2 h 和反應(yīng)轉(zhuǎn)速 300 rpm 的實(shí)（1.0~2.5 mol/L），其稀土浸出率隨 H2SO4濃度改變的

硫酸濃度對(duì)稀土浸出率影響的變化曲線

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李雨;徐欣欣;雷鷹;高志芳;;機(jī)械活化浸出廢熒光粉中稀土氧化物實(shí)驗(yàn)研究[J];稀土;2016年05期

2 苑文儀;孟雯;王曉巖;陳欽;王景偉;;機(jī)械活化強(qiáng)化廢棄熒光粉中稀土金屬的回收[J];上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

3 Hu Liu;Shen-Gen Zhang;De-An Pan;Yi-Fan Liu;Bo Liu;Jian-Jun Tian;Alex A.Volinsky;;Mechanism of CeMgAl_(11)O_(19):Tb~(3+) alkaline fusion with sodium hydroxide[J];Rare Metals;2015年03期

4 申星梅;李遼沙;武杏榮;王平;王蓮貞;;廢棄CRT熒光粉中稀土的提取工藝與技術(shù)[J];化工學(xué)報(bào);2015年04期

5 鄧庚鳳;徐鵬;廖春發(fā);;從廢棄熒光粉中浸出稀土及其動(dòng)力學(xué)分析[J];濕法冶金;2014年02期

6 Shen-Gen Zhang;Min Yang;Hu Liu;De-An Pan;Jian-Jun Tian;;Recovery of waste rare earth fluorescent powders by two steps acid leaching[J];Rare Metals;2013年06期

7 葉欣;王卓;陳吟;;2011年我國(guó)氣體放電光源生產(chǎn)及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)情況分析[J];中國(guó)照明電器;2012年12期

8 楊幼明;鄧聲華;謝芳浩;藍(lán)橋發(fā);沈文明;黃振華;;從熒光粉廢料中提取稀土工藝研究[J];有色金屬(冶煉部分);2012年10期

9 涂雅潔;王霞輝;梅光軍;盧可可;翁孝卿;;從廢棄稀土熒光粉中萃取分離Y和Eu[J];現(xiàn)代礦業(yè);2012年08期

10 汪勝東;蔣開(kāi)喜;蔣訓(xùn)雄;馮林永;范艷青;蔣偉;張登高;;磷礦中稀土浸出的動(dòng)力學(xué)研究[J];有色金屬(冶煉部分);2011年09期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 吳虹;;稀土發(fā)光材料產(chǎn)業(yè)與低碳經(jīng)濟(jì)[A];第二屆中國(guó)包頭·稀土產(chǎn)業(yè)論壇專家報(bào)告集[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 班健;張聰;;家電報(bào)廢高峰奔涌襲來(lái)[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2015年

2 汪曼莉;;節(jié)能燈回收不暢釀環(huán)保隱憂[N];陜西日?qǐng)?bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 尹良君;AlN基熒光材料的合成及性質(zhì)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

2 薛理輝;稀土氧化物和稀土礦物的譜學(xué)研究[D];武漢理工大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 劉德順;無(wú)鈉無(wú)鉛電光源玻璃的制備與研究[D];東華大學(xué);2012年

2 萬(wàn)靜;稀土離子摻雜的鉬酸釓熒光粉的合成及其光譜性質(zhì)的研究[D];大連海事大學(xué);2010年

3 傅麗;廢舊稀土熒光燈中稀土金屬分離實(shí)驗(yàn)的研究[D];首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué);2008年

4 陳濤;白光LED用紅色熒光粉的研究[D];華中科技大學(xué);2008年

5 解科峰;廢棄熒光燈無(wú)害化、資源化回收處理研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2771866