碱焙烧—两步酸浸法从废旧稀土荧光粉回收稀土工艺及机理的研究

发布时间：2020-07-07 04:28

【摘要】：我国稀土荧光粉的产量不断增加,而稀土矿储存量迅速下降。因此,从废旧荧光粉中回收稀土元素具有重大意义。本文针对废旧荧光粉回收稀土存在浸出率低、杂质铝含量高、酸碱消耗量大以及稀土浸出过程缺乏热力学、动力学研究等问题,采取碱焙烧-两步酸浸法工艺,对焙烧过程进行物相机理分析,对浸出过程进行了热力学、动力学研究。具体工作如下:首先对一次酸浸过程进行热力学分析,结合热力学分析对浸出影响因素进行研究,当盐酸浓度为3 mol·L~(-1),浸出温度为80℃,浸出时间为60 min,搅拌速度为360 r·min-1,液固比控制为4:1,一次酸浸的浸出率最高。通过分析绿粉与氢氧化钠、蓝粉与氢氧化钠的差热-热重图,确定两个焙烧反应的起始温度与终点温度。通过对焙烧产物物相分析,当氢氧化钠与稀土荧光粉中的Na_2O、Al_2O_3按苛性比n(Na_2O):n(Al_2O_3)=2:1,焙烧温度850℃,焙烧时间2h,荧光粉中的Ce、Eu、Tb等稀土元素均会形成单一氧化物,即Tb_4O_7、CeO_2、Eu_2O_3,非稀土元素Al转变为NaAlO_2,Mg变成MgO,Ba形成BaCO_3。此条件下,稀土碱焙烧效果最好。通过绘制Al-H_2O系E-pH图,确定偏铝酸钠水解最低pH值,并研究在水浸过程中各因素对铝脱出率的影响。研究表明:当Na_2O与Al_2O_3苛性比n(Na_2O):n(Al_2O_3)为2:1,水浸液固比为3:1,水浸温度为25℃时,偏铝酸钠浸出率最高,达到98.56%。对二次酸浸过程进行热力学分析,绘制Ce-Tb-H_2O系E-pH图,可知CeO_2与TbO_2不能直接被盐酸浸出,需要添加额外的还原剂,H_2O_2作为还原剂对浸出率效果比NaNO_2、Na_2SO_3和Na_2S好。通过二次酸浸进行动力学分析,二次酸浸反应适用于动力学方程1-(1-η)1/3=kt,浸出过程受界面化学反应控制,反应表观活化能Ea为6.645 kJ·mol-1,表观级数为0.2035。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF845
【图文】：

流程图,回收稀土,碳酸钠,流程图

第一章绪论2]研究了碳酸钠高温焙烧法从废旧绿粉提取稀土的是：先添加碳酸钠对废旧绿粉进行焙烧，焙烧产能有效地将 CeO2溶解到水溶液中。实验结果表质量比为 1:1，焙烧温度 900℃，焙烧时间为 293.4%，并且β-Al2O3结构的铝酸盐废旧能够有效系列问题：比如浸出液杂质铝含量较高；焙烧温

SEM图,原料,试剂,乙二胺四乙酸二钠

12Fig.2.1 XRD diagram of raw material对废粉原料进行SEM分析，结果如图2.2所示：图 2.2 原料 SEM 图Fig.2.2 SEM diagram of raw material从图 2.2 扫描电镜可知，废旧稀土荧光粉原料形状虽不规则，但多呈块状或细小颗粒状的团粒结构，颗粒大小比较均匀。这种表面光滑，结构致密平整的荧光粉很难被重构，这也解释了盐酸不能直接将蓝粉和绿粉的稀土浸出。2.1.2 实验试剂本实验所用的化学试剂如表 2.2 所示。表 2.2 实验所用试剂Table 2.2 Experimental reagents试剂名称分子式规格型号生产厂家乙二胺四乙酸二钠 C10H14N2O8Na2·2H

装置图,浸出实验,装置图

图 2.3 浸出实验装置图Fig.2.3 Leaching experimental device diagram，2-调速旋钮，3-电源开关，4-加热开关，5-温度控制面6-电热管，7-玻璃烧杯，8-热电偶主要仪器及设备，表 2.3 所示：表 2.3 仪器设备一览表Table 2.3 Experimental equipment称规格型号生产厂电阻炉 XGM 11/16A —力搅拌器 DF-1 —平 FR-2 —风干燥箱 DHG-9036 —真空泵 SHB-3 —

【参考文献】