熒光燈中稀土的回收工藝及其動力學(xué)研究.pdf

1、稀土元素因其特殊的性能而被廣泛應(yīng)用于發(fā)光材料、磁性材料、催化材料及拋光材料等領(lǐng)域，為綠色經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型發(fā)揮了重要作用。近年來，隨著稀土應(yīng)用的日益增多，導(dǎo)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(fèi)。稀土熒光燈，作為稀土發(fā)光材料的重要應(yīng)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(hù)，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

2、浸回收稀土研究的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種加堿機(jī)械活化的預(yù)處理工藝，并對其活化前后的動力學(xué)模型進(jìn)行了研究，從而提出了加堿機(jī)械活化-酸浸-草酸沉淀的完整工藝路線。研究結(jié)果有望進(jìn)一步改善稀土回收工藝及為工業(yè)化生產(chǎn)提供相關(guān)理論依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用酸浸工藝進(jìn)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(zhuǎn)速對稀土浸出率的影響，結(jié)果表明：在浸出溫度80℃，浸出轉(zhuǎn)速300 rpm下，用2 mol/L的硫酸溶液浸出廢熒光粉2

3、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%。⑵開發(fā)了一種加堿機(jī)械活化工藝對廢熒光粉進(jìn)行預(yù)處理，分別研究了球磨轉(zhuǎn)速、活化時間和堿添加量對稀土元素浸出率的影響。反應(yīng)控制條件為：球磨轉(zhuǎn)速550 rpm、活化時間60 min、NaOH與廢粉比例3:1時，稀土浸出率達(dá)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(dá)到85.0%和89.8%，同比

4、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(jìn)行XRD、紅外光譜等表征分析，結(jié)果表明：加堿機(jī)械活化工藝可以有效破壞藍(lán)粉和綠粉中的尖晶石結(jié)構(gòu)，提高稀土浸出率。⑶對廢熒光粉活化前后的浸出反應(yīng)動力學(xué)進(jìn)行研究，結(jié)果表明：活化前后的浸出過程均為擴(kuò)散控制，反應(yīng)動力學(xué)遵循未反應(yīng)核收縮模型；廢熒光粉未活化反應(yīng)活化能為16.4 kJ/mol，經(jīng)過加堿機(jī)械活化后，樣品的反應(yīng)活化能下降為10.6 kJ/mol；活化后酸浸反應(yīng)活化能的

5、降低，說明加堿機(jī)械活化對廢熒光粉有很好的活化效果，同時減少了對反應(yīng)溫度的依賴，加快了酸浸過程的進(jìn)行，提高了稀土的浸出率。⑷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 mL，pH為1.5。結(jié)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(jié)晶度好。其所得產(chǎn)物主要