[发明专利]一种高效回收荧光粉废料中稀土元素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从荧光粉废料中回收稀土元素高效可循环的方法。

背景技术

经过几十年的研究，发光材料的开发与应用进入了飞速发展的时代。稀土荧光粉的出现，使荧光灯技术有了新的突破。与卤荧光粉相比，应用了稀土发光材料节能灯，其光效更高、显色性更好，使用寿命更长，并且能够在卤荧光灯的基础上节能30～50%，显色指数提高15～40%，使用寿命增加3倍以上，获得了越来越广泛地应用。2003年，稀土荧光粉产量仅在1,400吨，但到了2009年，我国稀土发光材料的产销量就占到世界总产量的70%以上。虽然稀土荧光粉的产量在近期内大幅下调，降至4,500吨以内，但是，随着其应用领域的不断扩大，国家政策扶持力度的不断加强，预计到2015年，稀土荧光粉的需求量还将继续扩大在，稀土发光材料的市场需求量估计年增长率在超过25%左右。目前，我国稀土荧光粉的生产能力达2万多吨，按这个规模生产，预计就有6,000吨的荧光粉废料。因此，从稀土荧光粉废料中回收稀土元素，具有很强的现实意义。

稀土荧光粉废料的来源主要有三个方面：(1)生产过程的烧结废料。在稀土荧光粉高温固相反应生产过程中，可产生20～25%的废品。(2)灯具厂家产生的废料。我国稀土荧光灯从单一品种年产100多万只到现在多品种，年产量高达50亿只，已经成为世界上最大的节能荧光灯生产与出口国。在灯具生产过程中，由于破损、报废、切除管所产生的不合格品也是占有相当大部份。(3)成品回收。废旧的等离子电视、废旧荧光灯、半导体发光二极管等。如果简单的以固体垃圾废物处理，不仅对环境造成破坏，也造成了稀土等宝贵资源的极大浪费。如何才能得到最有效的利用，日美等发达国家起步较早，工艺比较成熟，技术也相对较为保密，而我国对稀土荧光废粉的回收利用起步较晚，对此方面的探索较少，随着新产品的不断开发，传统的酸浸法已经远远不能满足现在的生产要求。

传统的工艺方法，对易溶钇铕荧光粉有较高的回收率，但是对镧铈含量较高的稀土荧光粉效果却不佳，只有大约20～40%回收率。因此，需要开发出一种高效回收稀土荧光粉的新型工艺，以解决上述问题。

 

发明内容

本发明的目的在于为解决上述问题，开发一种新型的回收工艺，既可以高效地回收稀土元素，同时也可以实现循环利用，并且能得到另一种副产品。

本发明的目的通过以下工艺步骤实现：

(1)稀土荧光粉废料于300～450℃下低温焙烧；

(2)将焙烧好的废料与循环母液磨制成合格的料浆。循环母液中Na₂O 浓度150～240g/L，铝浓度63.50～84.65g/L。为了达到预期的溶出效果，需要通过一系列的实验，确定最适宜的配料比。实验获得的配料比与溶出α_K的关系式为：

式中：M—碱与铝的式量比；

      W—荧光粉废料中铝含量；

      α_K—溶出液的苛化系数；

k—富泥中碱与稀土含量的比，k值在1.6～2.2的范围内；

η—荧光粉废料中稀土含量；

γ—循环母液比重,约为1.4左右；

N_K—循环母液碱浓度；

A—循环母液铝浓度；

   (3)将配好的料浆置入反应釜中，加入“助析剂”，保持压力为1.6MPa左右，温度为120～250℃，反应30～480min倾出后稀释分离。溶液温度不低于95℃，一般保持在102～110℃，稀土浓度<0.3mg/ml，苛性系数α_K为1.20～1.62；

   (4)富泥需要经过碱洗，碱浓度为20～40g/L，用盐酸、硝酸或硫酸进行酸溶， P507+煤油萃取、草酸沉淀后放入马弗炉中在700～900℃下煅烧2h最终得到单一稀土产品； 

   (5)溶液加入晶种后进行分解，溶液需要降至最终分解稳定温度40～45℃，分解析出氢氧化铝沉淀，一部分煅烧后得到氧化铝副产品，另一部分作为分解晶种，种子比为0.6～0.8；

   (6)分解母液通过蒸发浓缩和补充碱液后，达到循环母液要求，返回步骤(2)进行配料。

附图说明

本发明的工艺流程如图1所示。

具体实施方式

下面通过具体实例来进一步说明本方法回收效果:

实例1