废弃荧光粉中回收稀土的电化学工艺研究

发布时间：2020-10-20 04:57

　　 稀土元素因其特殊的性能而被广泛应用于发光材料、磁性材料、催化材料及抛光材料等领域,为绿色经济的转型发挥了重要作用。随着稀土荧光灯行业的不断发展,应用领域的不断拓展,我国稀土荧光粉的产量和销量是逐年增加,荧光粉中含有大量的稀土金属,这使得废弃荧光粉成为稀土元素回收利用的丰富的二次资源。它的回收不仅节约了稀土资源,而且有助于环境保护,对实现稀土资源的可持续发展,具有重要的现实意义。目前,从废弃稀土荧光粉中回收稀土的方法有浮选分离法、湿法冶金法、机械活化法、高温碱熔法、直接萃取法和超临界CO_2萃取法,然而适合工业生产的只有湿法冶金中的酸浸法。由于三基色荧光粉中蓝粉和绿粉具有铝镁尖晶石结构,化学性质稳定,只采用单一的酸浸法很难把蓝粉和绿粉中的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,采用两步酸浸法破坏铝镁尖晶石结构,并对其动力学模型进行了研究,用电化学沉积回收酸浸液中的稀土元素。从而提出了两步酸浸-电化学沉积的完整工艺路线。研究结果有望进一步改善从废荧光粉中回收稀土工艺及为工业化生产提供相关理论依据。主要工作成果如下:1.为了提高废弃荧光粉中的Ce和Tb的浸出率,本文采用两步酸浸法。研究了助浸剂对蓝粉和绿粉的镁铝尖晶石结构的破坏作用,不同酸浸工艺参数对Ce和Tb浸出率的影响。结果表明:不同助浸剂对尖晶石结构破坏作用不同,质量比为1:0.8的柠檬酸钠作为助浸剂效果最优。酸浸工艺参数对Ce和Tb的浸出率具有重要影响作用,最优工艺:硝酸的浓度为2mol/L,浸出温度60℃,浸出时间为2h和反应转速300 rpm。在最优工艺和质量比为1:0.8的柠檬酸钠作为助浸剂的条件下,Ce和Tb浸出率分别达到了98.88%和97.12%。2.对添加助浸剂后的酸浸反应动力学进行研究,通过建立酸浸反应动力学模型和酸浸反应活化能计算,并采用阿伦尼乌斯方程计算酸浸反应活化能,得到了加入助浸剂的浸出过程受扩散控制。3.对电化学沉积工艺研究。研究表明,酸浸液中的稀土元素可以通过电化学沉积得方法回收得到。在沉积条件为:氨基乙酸做为络合剂,酸浸液pH等于3,电流密度为0.015 A/cm~2,实验温度为室温的情况下。沉积物中的稀土氧化物纯度为99.13%,而且稀土元素的回收效率达到98.98%。归纳了电化学沉积机理。综上所述,本研究提供了一种环境友好,经济可行的新型工艺,将有助于稀土二次资源的合理回收。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TF845
【部分图文】：

硕士学位论文第 3 章 两步酸浸法浸出稀土的研究.1 引言酸浸时，稀土氧化物与酸反应的方程式如下：RE2O3+ 3H2SO4→2RE2(SO4)3+ 3H2O (3.1)RE2O3+ 6HNO3→2RE(NO3)3+ 3H2O (3.2)RE2O3+ 6HCl →2RECl3+ 3H2O (3.3)众所周知，稀土氧化物是不溶于水的，但是其能够和 H2SO4、HCl 及 HNO3液发生中和反应，生成相对应的稀土盐[63]。采用酸浸工艺浸出废弃荧光粉中的土元素就是利用稀土氧化物能够与酸反应，使稀土元素浸出到浸出液中，通过淀分离，最终实现稀土元素的回收。

表 3.2 废弃三基色荧光粉的组分分析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浸工艺对浸出组分的影响浸工艺对浸出率的影响温度 80 ℃、酸浸反应时间为 2 h，硝酸的浓度 2.50条件下酸浸废弃荧光粉，所得的稀土元素的浸出率如

并且能够使得 CeO2和 Tb4O7留在渣中，无法浸出率低。表 3.3 浸出渣的组分分析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 的能谱分析管中回收的三基色荧光粉的的能谱分析结果如图 3.3
【参考文献】

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本文编号：2848241