本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種從廢棄熒光粉中回收稀土元素釔并制備樹脂表面復(fù)合鍍層的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是稀土資源最豐富的國(guó)家，稀土產(chǎn)量和儲(chǔ)量均居世界首位，稀土礦物品種齊全，并且生產(chǎn)成本低。但是由于我國(guó)對(duì)稀土開采行業(yè)管控不力，大量掠奪式開采、廉價(jià)出口以及國(guó)內(nèi)需求快速增加，中國(guó)稀土儲(chǔ)量已經(jīng)從50年前的74％銳減到如今的23％，同時(shí)中國(guó)還在繼續(xù)供應(yīng)著世界95％以上的需求。再加之中國(guó)稀土的國(guó)內(nèi)需求也在急劇增加，從2002到2007年僅5年時(shí)間就增長(zhǎng)了3倍之多。我國(guó)的稀土資源可謂十分不容樂觀，稀土資源保有量在繼續(xù)快速下降，對(duì)于從廢棄物中回收利用稀土，減少自然資源開采，有迫切的需求。
廢棄CRT熒光粉中稀土元素的回收再利用會(huì)解決很多稀土行業(yè)的現(xiàn)實(shí)問題。首先是環(huán)境問題，對(duì)于熒光粉中稀土元素的回收會(huì)防止稀土元素轉(zhuǎn)移至自然界中，在動(dòng)植物中富集，引發(fā)毒理性病變。同時(shí)對(duì)稀土的回收利用有助于減少一次稀土資源的開發(fā)，一次稀土資源對(duì)地表和環(huán)境的破壞是巨大的，其需要開山和分離冶煉，在中國(guó)引發(fā)了繁多的環(huán)境問題。稀土的回收再利用有助于解決以上的環(huán)境問題。
其次，CRT熒光粉中的稀土元素回收具有經(jīng)濟(jì)利益。在CRT中使用的三基色熒光粉中的紅粉成分為：Y2O3或Y2O2S:Eu3+。其中含有的稀土元素主要是Y和Eu。平均每臺(tái)完整的CRT屏玻璃中一般含有熒光粉的質(zhì)量為1-7g，其中稀土含量占熒光粉質(zhì)量的15％左右，所以每臺(tái)CRT中稀土量大約為0.15-1g。這樣僅2013年至少會(huì)產(chǎn)生4.5t以上的廢棄稀土氧化物。對(duì)于如此之大的城市礦藏，經(jīng)濟(jì)利益不言而喻。
在目前的研究中，對(duì)廢棄熒光粉回收稀土的技術(shù)有多種，主要分為酸浸法、堿熔法、萃取法和沉淀法，但是很少有能夠?qū)U棄熒光粉回收后直接利用的工藝技術(shù)。廢棄熒光粉回收再利用中再利用也是很重要的環(huán)節(jié)，如何將回收的稀土元素簡(jiǎn)便的轉(zhuǎn)變成具有一定附加值的工業(yè)產(chǎn)品加以利用，減少中間環(huán)節(jié)是目前固廢資源化利用的重要研究方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是要提供一種簡(jiǎn)便回收并利用廢棄熒光粉中的稀土元素的方法，將回收的稀土元素配制成復(fù)合電鍍液，并電鍍?cè)跇渲闲纬蓮?fù)合電鍍層。是一種稀土元素的回收與利用一體化的高效低成本工藝路線。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種從廢棄熒光粉中回收稀土元素釔并制備樹脂表面復(fù)合鍍層的方法，包括以下步驟：
a、利用篩分法將破碎后的熒光粉與雜質(zhì)分離開，通過20目、60目、100目、200目網(wǎng)篩逐步篩分后，收集200目篩下物，篩下物占未篩前粉體重量的99.9％以上；
b、將步驟a得到的篩下物加入到酸和雙氧水混合液中，反應(yīng)一段時(shí)間，然后進(jìn)行過濾，濾液中含有稀土元素；
c、將步驟b得到的濾液采用磷系萃取劑進(jìn)行萃取，分三級(jí)萃取后，萃取液中只含有稀土元素；
d、將步驟c得到的含有稀土元素的萃取液用鹽酸進(jìn)行反萃，反萃液中為稀土元素釔，如果萃取液中還含有稀土銪，則稀土銪在萃余液中；
e、將步驟d得到的反萃液加入氨水進(jìn)行中和至溶液剛有少量白色沉淀產(chǎn)生，溶液主要成份為氯化釔，將氯化釔溶液蒸發(fā)濃縮或蒸干再配制成一定濃度后，逐滴加入到配有分散劑的碳酸氫銨溶液中，生成前驅(qū)體；
f、將步驟e得到的前驅(qū)體過濾、烘干后，進(jìn)行煅燒，研磨后得到納米氧化釔粉末；
g、將步驟f得到的納米氧化釔粉末加入至配有分散劑的電鍍液中制成復(fù)合電鍍液，電鍍至樹脂表面。
進(jìn)一步優(yōu)選：
其中，上述方法步驟b中酸的種類為鹽酸或硫酸。
其中，上述方法步驟b中若使用硫酸，摩爾濃度為1.5～3.5mol/L；若使用鹽酸，摩爾濃度為2.5～6.5mol/L。
其中，上述方法步驟b中使用的雙氧水與硫酸的體積比為0.03～0.1.
其中，上述方法步驟b中篩下物與酸和雙氧水的固液比為1g：20～40ml。
其中，上述方法步驟b中浸出反應(yīng)時(shí)間為30～90min。
其中，上述方法步驟b中浸出反應(yīng)溫度為35～65℃。
其中，上述方法步驟c中萃取劑為P507、P204、Cyanex272或PC88A。
其中，上述方法步驟c中濾液與萃取劑的體積比為1：2～5。
其中，上述方法步驟d中萃取液與鹽酸的體積比為1：0.1～0.2。其中鹽酸摩爾濃度為1～4mol/L。
其中，上述方法步驟e中得到的氯化釔溶液蒸發(fā)濃縮或蒸干再配制至摩爾濃度為0.2～0.4mol/L的氯化釔溶液。
其中，上述方法步驟e中碳酸氫銨溶液的摩爾濃度為1～2mol/L。
其中，上述方法步驟e中碳酸氫銨溶液內(nèi)加入的分散劑為聚乙二醇-400、聚乙二醇-2000或十六烷基三甲基氯化銨。其中分散劑加入量與氯化釔質(zhì)量比為0.5～2：10。
其中，上述方法步驟e中攪拌速度為200～400r/min。
其中，上述方法步驟e中氯化釔滴定速度為60～100滴/min。
其中，上述方法步驟f中前驅(qū)體的烘干溫度為50～90℃。
其中，上述方法步驟f中前驅(qū)體的煅燒溫度為700～900℃，煅燒時(shí)間為1～5h。
其中，上述方法步驟g中復(fù)合電鍍液配比為：30～50g/L NiSO4·H2O、10～20g/LNiCl2·H2O、10～20g/LH3BO3、1～5g/L糖精、15～20g/L納米氧化釔。
其中，上述方法步驟g中分散劑為聚乙二醇-400、聚乙二醇-2000或檸檬酸三銨。其中分散劑加入的濃度為0.5～2g/L。
其中，上述方法步驟g中電鍍電流密度為2～3A/dm2,電鍍時(shí)間15～30min，鍍液溫度40～70℃，攪拌速度200～400r/min。
其中，上述方法步驟g中樹脂為樹脂與碳系導(dǎo)電物質(zhì)混合加工成的碳系填充型導(dǎo)電塑料。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將廢棄熒光粉先經(jīng)篩分處理，去除大量雜質(zhì)。后經(jīng)過氧化酸浸處理，可以有效破壞熒光粉結(jié)構(gòu)，使稀土元素浸出最佳工藝條件下，稀土元素釔和銪的浸出率可大于99.9％，并且反應(yīng)時(shí)間較短，浸出效率高。萃取環(huán)節(jié)通過控制浸出液與萃取劑的比例，增加反應(yīng)級(jí)數(shù)，可使95％以上的釔被萃取出來，而只有少量的銪進(jìn)入萃取液，再通過反萃過程酸的濃度與用量使釔被大量回收，銪則留在萃取液中通過其他工藝流程進(jìn)行收集與回收。整個(gè)過程釔的回收率可達(dá)90.5％?；厥栈氐穆然愅ㄟ^化學(xué)沉淀法便捷的生產(chǎn)納米氧化釔粉體，并加入至可用于導(dǎo)電塑料電鍍的復(fù)合電鍍液中進(jìn)行直接利用，電鍍后在導(dǎo)電塑料表面形成復(fù)合電鍍層，可以大幅度提高塑料的硬度和耐磨性能，讓廢棄熒光粉中的稀土元素創(chuàng)造新的價(jià)值。同時(shí)用廢棄熒光粉回收的釔元素制造的納米氧化釔，其成本也要較市售氧化釔的價(jià)格低10％～20％。
附圖說明
圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。如圖1所示，本發(fā)明的一種從廢棄熒光粉中回收稀土元素釔并制備樹脂表面復(fù)合鍍層的方法，包括以下7個(gè)步驟：1)篩分預(yù)處理步驟；2)氧化酸浸步驟；3)萃取分離步驟；4)反萃回收步驟；5)化學(xué)沉淀步驟；6)高溫煅燒步驟；7)樹脂電鍍步驟。
實(shí)施例1：
一種從廢棄熒光粉中回收稀土元素釔并制備樹脂表面復(fù)合鍍層的方法，包括如下七個(gè)步驟：
1)篩分預(yù)處理步驟：將初步破碎的廢棄熒光粉通過20目、60目、100目、200目網(wǎng)篩逐步篩分后，收集200目篩下物，篩下物占未篩粉體的99.9％以上。
2)氧化酸浸步驟：將篩分處理過的熒光粉按固液比1g:30ml加入硫酸與雙氧水進(jìn)行浸出反應(yīng)，硫酸的濃度為3mol/L，雙氧水與硫酸的體積比為0.04，在50℃下反應(yīng)60min，反應(yīng)后過濾，得到含稀土元素的浸出液。熒光粉中釔和銪的浸出率均高于99.9％。
3)萃取分離步驟：將得到的濾液與P507按1：2的體積比進(jìn)行萃取，分三級(jí)萃取。
4)反萃回收步驟：將含有稀土元素的萃取液用1.5mol/L鹽酸按體積比1：0.2下進(jìn)行反萃，稀土釔的回收率為95％。
5)化學(xué)沉淀步驟：將得到的反萃液加入氨水中和PH值至溶液剛有少量白色沉淀產(chǎn)生，溶液主要成份為氯化釔，將氯化釔蒸發(fā)濃縮或蒸干再溶解至0.2mol/L，按80滴/min的速度逐滴加入到濃度為1.5mol/L的碳酸氫銨溶液中，碳酸氫銨溶液中配有與氯化釔質(zhì)量比為1：10的聚乙二醇-400分散劑，生成前驅(qū)體。
6)高溫煅燒步驟：將得到的前驅(qū)體過濾、60℃烘干后，在860℃下煅燒2h，研磨后得到納米氧化釔粉末。
7)樹脂電鍍步驟：將制得的納米氧化釔粉末按15g/L加入至配比為：40g/LNiSO4·H2O、20g/LNiCl2·H2O、10g/LH3BO3、2g/L糖精、分散劑為1g/L的聚乙二醇-2000的刷鍍液中，制成復(fù)合電鍍液。在電鍍電流密度為2A/dm2,電鍍時(shí)間20min，鍍液溫度50℃，攪拌速度250r/min的條件下在石墨填充型導(dǎo)電塑料表面電鍍復(fù)合電鍍層。
實(shí)施例2：一種從廢棄熒光粉中回收稀土元素釔并制備導(dǎo)電塑料表面復(fù)合鍍層的方法，包括如下七個(gè)步驟：
1)篩分預(yù)處理步驟：將初步破碎的廢棄熒光粉通過20目、60目、100目、200目網(wǎng)篩逐步篩分后，收集200目篩下物，篩下物中稀土元素的含量占未篩粉體的99.9％以上。
2)氧化酸浸步驟：將篩分處理過的熒光粉按固液比1g:35ml加入鹽酸與雙氧水進(jìn)行浸出反應(yīng)，鹽酸的濃度為6mol/L，雙氧水與鹽酸的體積比為0.06，在40℃下反應(yīng)80min，反應(yīng)后過濾，得到含稀土元素的浸出液。熒光粉中釔和銪的浸出率均高于99.9％。
3)萃取分離步驟：將得到的濾液與Cyanex272按1：2.5的體積比進(jìn)行萃取，分三級(jí)萃取。
4)反萃回收步驟：將含有稀土元素的萃取液用1.5mol/L鹽酸按體積比1：0.2下進(jìn)行反萃，稀土釔的回收率為95％。
5)化學(xué)沉淀步驟：將得到的反萃液加入氨水中和PH值至溶液剛有少量白色沉淀產(chǎn)生，溶液主要成份為氯化釔，將氯化釔蒸發(fā)濃縮或蒸干再溶解至0.2mol/L，按90滴/min的速度逐滴加入到濃度為1.5mol/L的碳酸氫銨溶液中，碳酸氫銨溶液配有與氯化釔質(zhì)量比為1.5：10的十六烷基三甲基氯化銨分散劑，生成前驅(qū)體。
6)高溫煅燒步驟：將得到的前驅(qū)體過濾、80℃烘干后，在800℃下煅燒3h，研磨后得到納米氧化釔粉末。
7)樹脂電鍍步驟：將制得的納米氧化釔粉末按20g/L加入至配比為：40g/LNiSO4·H2O、15g/LNiCl2·H2O、15/LH3BO3、3g/L糖精、分散劑為1.5g/L的檸檬酸三銨的刷鍍液中，制成復(fù)合電鍍液。在電鍍電流密度為2A/dm2,電鍍時(shí)間15min，鍍液溫度60℃，攪拌速度350r/min的條件下在導(dǎo)電纖維填充型塑料表面刷鍍復(fù)合電鍍層。
經(jīng)過成本核算，從廢棄熒光粉制取的納米氧化釔成本要比市場(chǎng)銷售的具有相似指標(biāo)的納米氧化釔成本低11.8％-17.8％，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。制成的擁有復(fù)合電鍍層的導(dǎo)電塑料可應(yīng)用在對(duì)材料要求質(zhì)量輕且耐磨性要求高的機(jī)械部件，采用本發(fā)明得到的鍍液進(jìn)行電鍍，鍍層細(xì)致均勻，樹脂的耐磨性、耐高溫性和硬度均提高。