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。隨著稀土熒光燈行業(yè)的不斷發(fā)展,應用領域的不斷拓展,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,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。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粉和綠粉具有鋁鎂尖晶石結構,化學性質穩(wěn)定,只采用單一的酸浸法很難把藍粉和綠粉中的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構,并對其動力學模型進行了研究,用電化學沉積回收酸浸液中的稀土元素。從而提出了兩步酸浸-電化學沉積的完整工藝路線。研究結果有望進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。研究了助浸劑對藍粉和綠粉的鎂鋁尖晶石結構的破壞作用,不同酸浸工藝參數(shù)對Ce和Tb浸出率的影響。結果表明:不同助浸劑對尖晶石結構破壞作用不同,質量比為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℃,浸出時間為2h和反應轉速300 rpm。在最優(yōu)工藝和質量比為1:0.8的檸檬酸鈉作為助浸劑的條件下,Ce和Tb浸出率分別達到了98.88%和97.12%。2.對添加助浸劑后的酸浸反應動力學進行研究,通過建立酸浸反應動力學模型和酸浸反應活化能計算,并采用阿倫尼烏斯方程計算酸浸反應活化能,得到了加入助浸劑的浸出過程受擴散控制。3.對電化學沉積工藝研究。研究表明,酸浸液中的稀土元素可以通過電化學沉積得方法回收得到。在沉積條件為:氨基乙酸做為絡合劑,酸浸液pH等于3,電流密度為0.015 A/cm~2,實驗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到98.98%。歸納了電化學沉積機理。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。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TF845
【部分圖文】：

碩士學位論文第 3 章 兩步酸浸法浸出稀土的研究.1 引言酸浸時，稀土氧化物與酸反應的方程式如下：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，生成相對應的稀土鹽[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，使稀土元素浸出到浸出液中，通過淀分離，最終實現(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 ℃、酸浸反應時間為 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果如圖 3.3
【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

1 楊幼明;鄧聲華;謝芳浩;藍橋發(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

2 張海瑞;朵萬才;馬志軍;;熔融法同時測定催化裂化催化劑中5種稀土氧化物的含量[J];分析測試技術與儀器;2009年02期

3 王占琴;祁桂紅;張銀光;;X射線熒光光譜法測定不同類型分子篩中氧化物的含量[J];分析測試技術與儀器;2009年02期

4 陳祖義;稀土元素的腦部蓄積性、毒性及其對人群健康的潛在危害[J];農(nóng)村生態(tài)環(huán)境;2005年04期

5 周太明;半導體照明的曙光[J];照明工程學報;2004年02期

6 孫曉琴,劉玉法;熒光燈的汞污染及其防治[J];山東化工;2003年04期

7 周新木;檸檬酸絡鹽沉淀法制備超細氧化鈰[J];中國稀土學報;2002年S2期

8 陳育明,陳大華;照明技術中汞污染及其防治[J];燈與照明;1998年04期

相關博士學位論文 前1條

1 劉一凡;鋁酸鹽結構的稀土熒光粉堿熔機理及應用[D];北京科技大學;2017年

相關碩士學位論文 前2條

1 季文;熒光燈中稀土的回收工藝及其動力學研究[D];蘭州理工大學;2017年

2 傅麗;廢舊稀土熒光燈中稀土金屬分離實驗的研究[D];首都經(jīng)濟貿易大學;2008年

本文編號：2848241