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。隨著稀土熒光燈行業(yè)的不斷發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,我國稀土熒光粉的產(chǎn)量和銷量是逐年增加,熒光粉中含有大量的稀土金屬,這使得廢棄熒光粉成為稀土元素回收利用的豐富的二次資源。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。目前,從廢棄稀土熒光粉中回收稀土的方法有浮選分離法、濕法冶金法、機(jī)械活化法、高溫堿熔法、直接萃取法和超臨界CO_2萃取法,然而適合工業(yè)生產(chǎn)的只有濕法冶金中的酸浸法。由于三基色熒光粉中藍(lán)粉和綠粉具有鋁鎂尖晶石結(jié)構(gòu),化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,只采用單一的酸浸法很難把藍(lán)粉和綠粉中的Ce和Tb浸出,消耗大量的酸,得到的稀土回收率也不高。在本文中,采用兩步酸浸法破壞鋁鎂尖晶石結(jié)構(gòu),并對其動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了研究,用電化學(xué)沉積回收酸浸液中的稀土元素。從而提出了兩步酸浸-電化學(xué)沉積的完整工藝路線。研究結(jié)果有望進(jìn)一步改善從廢熒光粉中回收稀土工藝及為工業(yè)化生產(chǎn)提供相關(guān)理論依據(jù)。主要工作成果如下:1.為了提高廢棄熒光粉中的Ce和Tb的浸出率,本文采用兩步酸浸法。研究了助浸劑對藍(lán)粉和綠粉的鎂鋁尖晶石結(jié)構(gòu)的破壞作用,不同酸浸工藝參數(shù)對Ce和Tb浸出率的影響。結(jié)果表明:不同助浸劑對尖晶石結(jié)構(gòu)破壞作用不同,質(zhì)量比為1:0.8的檸檬酸鈉作為助浸劑效果最優(yōu)。酸浸工藝參數(shù)對Ce和Tb的浸出率具有重要影響作用,最優(yōu)工藝:硝酸的濃度為2mol/L,浸出溫度60℃,浸出時(shí)間為2h和反應(yīng)轉(zhuǎn)速300 rpm。在最優(yōu)工藝和質(zhì)量比為1:0.8的檸檬酸鈉作為助浸劑的條件下,Ce和Tb浸出率分別達(dá)到了98.88%和97.12%。2.對添加助浸劑后的酸浸反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究,通過建立酸浸反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型和酸浸反應(yīng)活化能計(jì)算,并采用阿倫尼烏斯方程計(jì)算酸浸反應(yīng)活化能,得到了加入助浸劑的浸出過程受擴(kuò)散控制。3.對電化學(xué)沉積工藝研究。研究表明,酸浸液中的稀土元素可以通過電化學(xué)沉積得方法回收得到。在沉積條件為:氨基乙酸做為絡(luò)合劑,酸浸液pH等于3,電流密度為0.015 A/cm~2,實(shí)驗(yàn)溫度為室溫的情況下。沉積物中的稀土氧化物純度為99.13%,而且稀土元素的回收效率達(dá)到98.98%。歸納了電化學(xué)沉積機(jī)理。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)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TF845
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文第 3 章 兩步酸浸法浸出稀土的研究.1 引言酸浸時(shí)，稀土氧化物與酸反應(yīng)的方程式如下：RE2O3+ 3H2SO4→2RE2(SO4)3+ 3H2O (3.1)RE2O3+ 6HNO3→2RE(NO3)3+ 3H2O (3.2)RE2O3+ 6HCl →2RECl3+ 3H2O (3.3)眾所周知，稀土氧化物是不溶于水的，但是其能夠和 H2SO4、HCl 及 HNO3液發(fā)生中和反應(yīng)，生成相對應(yīng)的稀土鹽[63]。采用酸浸工藝浸出廢棄熒光粉中的土元素就是利用稀土氧化物能夠與酸反應(yīng)，使稀土元素浸出到浸出液中，通過淀分離，最終實(shí)現(xiàn)稀土元素的回收。

表 3.2 廢棄三基色熒光粉的組分分析Y2O3Eu2O3CeO2Tb4O7Al2O3P2O5C26.4 2.18 3.9 2.2 45.3 4.5 3BaO MgO Na2O SiO2SO3K2O WO4.86 4.23 0.77 1.21 0.15 0.19 0.2浸工藝對浸出組分的影響浸工藝對浸出率的影響溫度 80 ℃、酸浸反應(yīng)時(shí)間為 2 h，硝酸的濃度 2.50條件下酸浸廢棄熒光粉，所得的稀土元素的浸出率如

并且能夠使得 CeO2和 Tb4O7留在渣中，無法浸出率低。表 3.3 浸出渣的組分分析ent Y2O3Eu2O3CeO2Tb4O7Al2O3P2O5 0.14 0.32 8.57 7.74 52.63 4.29 nent BaO MgO Na2O SO3WO3K2O 4.79 0.69 0.27 5.88 0.13 0.04 的能譜分析管中回收的三基色熒光粉的的能譜分析結(jié)果如圖 3.3
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2848241