【摘要】：稀土元素因其特殊的性能而被廣泛應用于發(fā)光材料、磁性材料、催化材料及拋光材料等領域,為綠色經(jīng)濟的轉型發(fā)揮了重要作用。近年來,隨著稀土應用的日益增多,導致大量的稀土元素包含在報廢的產(chǎn)品中,造成了稀土資源的極大浪費。稀土熒光燈,作為稀土發(fā)光材料的重要應用之一,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,對實現(xiàn)稀土資源的可持續(xù)發(fā)展,具有重要的現(xiàn)實意義。為此,本文在酸浸回收稀土研究的基礎上開發(fā)了一種加堿機械活化的預處理工藝,并對其活化前后的動力學模型進行了研究,從而提出了加堿機械活化-酸浸-草酸沉淀的完整工藝路線。研究結果有望進一步改善稀土回收工藝及為工業(yè)化生產(chǎn)提供相關理論依據(jù)。主要工作成果如下:1.采用酸浸工藝進行稀土回收。分別研究了酸的種類、酸的濃度、浸出溫度和浸出轉速對稀土浸出率的影響,結果表明:在浸出溫度80℃,浸出轉速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.開發(fā)了一種加堿機械活化工藝對廢熒光粉進行預處理,分別研究了球磨轉速、活化時間和堿添加量對稀土元素浸出率的影響。反應控制條件為:球磨轉速550 rpm、活化時間60 min、Na OH與廢粉比例3:1時,稀土浸出率達到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%。同時對活化后的樣品進行XRD、紅外光譜等表征分析,結果表明:加堿機械活化工藝可以有效破壞藍粉和綠粉中的尖晶石結構,提高稀土浸出率。3.對廢熒光粉活化前后的浸出反應動力學進行研究,結果表明:活化前后的浸出過程均為擴散控制,反應動力學遵循未反應核收縮模型;廢熒光粉未活化反應活化能為16.4 k J/mol,經(jīng)過加堿機械活化后,樣品的反應活化能下降為10.6k J/mol;活化后酸浸反應活化能的降低,說明加堿機械活化對廢熒光粉有很好的活化效果,同時減少了對反應溫度的依賴,加快了酸浸過程的進行,提高了稀土的浸出率。4.草酸沉淀工藝的研究。實驗中分別考察了草酸加入量和溶液pH值對沉淀率和純度的影響,得到最佳沉淀條件為:草酸加入量為15 m L,pH為1.5。結果表明,在此用量下稀土的沉淀率為96.4%,純度為97.4%。同時探討了不同的煅燒溫度對產(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。并且通過掃描電鏡觀察,所得的稀土氧化物產(chǎn)品主要為片層結構,片狀晶體密集堆積,緊密結合。綜上所述,本研究提供了一種環(huán)境友好,經(jīng)濟可行的新型工藝,將有助于稀土二次資源的合理回收。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ422;TF845
【圖文】：

圖 1.1 直管熒光燈的基本組成和結構土熒光燈是一種預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壁，當時，熒光粉吸收來自汞（Hg）和電子的相互作用發(fā)出的不可將其轉換為可見光發(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，每組合成的三基色熒光粉的發(fā)射光的

圖 3.1 2 mol/L 的三種酸對稀土浸出率影響的變化曲線表明，這 3 種酸對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。對稀土浸出率的影響浴溫度 80 ℃、反應時間 2 h 和反應轉速 300 rpm 的實（1.0~2.5 mol/L），其稀土浸出率隨 H2SO4濃度改變的

硫酸濃度對稀土浸出率影響的變化曲線

【參考文獻】

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本文編號：2771866