从废旧荧光粉中梯级回收稀土的工艺研究

发布时间：2020-04-02 11:32

【摘要】：稀土荧光粉中含有Y、Eu、Ce、Tb等急缺的战略性稀土元素,其品位是天然矿石的几十倍甚至是几百倍。因此,从废旧荧光粉中回收稀土资源具有重要意义。目前,从废旧荧光粉中回收稀土主要采用直接酸浸和碱焙烧-酸浸工艺,虽然上述工艺已广泛应用,但直接酸浸适用范围窄、收率低;碱焙烧-酸浸成本大、耗酸多。此外,还存在对废旧稀土荧光粉在酸浸过程中的热力学研究较少,主要元素行为不明确,浸出液残酸浓度较高等问题。为此,本文采用梯级法即:酸浸-苛性钠焙烧-水洗-二段酸浸回收废旧荧光粉中稀土的工艺。主要研究内容和结果如下:通过热力学计算,绘制了废旧荧光粉在梯级回收稀土过程中的Y-Eu-H_2O系、Al-H_2O系及Tb-Ce-H_2O系电位-pH图;研究了酸浸-苛性钠焙烧-水洗-酸浸中各个工序及主要元素走向,针对水洗产物经酸浸后残酸浓度较高问题,提出水洗产物二段酸浸工艺;比较了添加不同碱性物质净化浸出液的效果。结果表明:从25℃到100℃,在pH6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,为防止Fe~(3+)、Al~(3+)水解,酸浸出液终点pH值应控制在3.5至4之间;在常温25℃水洗时,应保证水洗终液的pH值大于12.46,在100℃水洗时,应保证水洗终液的pH值大于10.41,能较大限度的将Al除去;从25℃到100℃,在酸性条件下,经碱焙烧水洗除铝后得到的TbO_2、CeO_2难以被酸直接浸出,同时Tb~(4+)、Ce~(4+)在水溶液中不能稳定存在,通过加入适当还原剂,可将Tb~(4+)、Ce~(4+)还原成Tb~(3+)、Ce~(3+)的形式稳定存在水溶液中;酸浸工序时稀土总浸出率为57.95%,其中90.31%的Y_2O_3,79.73%的Eu_2O_3及微量的Tb_4O_7浸出,苛性钠焙烧水洗除铝率为96.95%,最终稀土的浸出率为98%;二段酸浸工艺为:一段采用2.04 mol·L~(-1)HCl酸浸水洗产物,在液固比5:1、浸出温度60℃、浸出时间90 min,得到浸出液终点pH值为4。二段在液固比6:1、6mol·L~(-1)HCl、浸出温度60℃、浸出时间90 min、分别添加过氧化氢10%(体积分数)和抗坏血酸8%(质量分数)浸出一段酸浸产物,此时稀土总浸出率分别为95.71%、99.32%。此外,添加氨水或氢氧化钠将浸出液的终点pH值调至5,陈化过滤,滤液中的Fe、Si含量基本满足后续萃取条件,但Al还需要采取萃取或者其他方式进一步去除。
【图文】：

工艺流程图,连续浸出,高铁锌精矿,工艺流程

第一章绪论浓度、浸出温度、浸出时间、还原剂过氧化氢的性钠焙烧-水洗产物酸浸的影响，采用五因素结果来确定各因素对稀土浸出率的影响重要程后续进一步实验指明了方向。用正交实验的最优参数对苛性钠焙烧水洗产物浸出于溶液中，，使得酸浸出液中的残酸浓度很质也浸出于溶液中，后续需要通过添加碱性物质，才有利于后续除杂及进一步提纯稀土。根据锌精矿工艺(如图 1.1)及其他稀有金属二段浸出荧光粉酸浸-苛性钠焙烧-水洗产物进行酸浸时，少了净化时所用的试剂的消耗降低生产成本，而

SEM图,稀土荧光粉,浸出

M 此外，对废旧稀土荧光粉进行SEM分析，从图2.2扫描电镜可知，废旧稀土荧光粉的表面有一些疏松多孔的物质，且颗粒大小比较均匀，但内部结构致密平整呈块状，故可以预先采用直接酸浸方式将表面易溶于酸的物质优先浸出，而后进行苛性钠焙烧破坏其结构，水洗除去可溶性铝酸钠，再酸浸将稀土浸出。图 2.2 废旧稀土荧光粉 SEM 图2.1.2 实验试剂实验所用的主要化学试剂如表 2.3 所示。REO La2O3CeO2Nd2O3Eu2O3Tb4O7Ho2O3Er2O3Y2O3合计W% 0.49 18.42 0.18 4.90 15.19 0.12 0.02 60.67 99.99Mol 0.0030 0.1070 0.0011 0
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF845

【相似文献】