本發(fā)明涉及資源循環(huán)利用領(lǐng)域，尤其涉及一種廢舊混合稀土熒光粉高效回收稀土元素的方法。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年稀土三基色熒光粉的產(chǎn)能約為10000噸，廢舊混合稀土熒光粉約5000噸，主要成分為氧化釔24％、氧化鈰4.2％、氧化銪2.3％、氧化鋱2.6％和氧化鋁55.6％，分別含有氧化釔1200噸、氧化鈰210噸、氧化銪106噸和氧化鋱130噸。因?yàn)閺U棄熒光燈燈粉及燈粉生產(chǎn)中的工藝廢粉成分復(fù)雜，再回收利用率較低，所以大部分廢粉和廢棄熒光燈都隨生活垃圾進(jìn)行焚燒或填埋處理掉。這樣處理會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，對廢舊熒光粉進(jìn)行稀土綜合回收、再生，既能加大對我國稀土資源的充分利用、降低能源消耗，解決我國人均資源比較貧乏的問題，也對環(huán)境的保護(hù)均具有重要意義。
目前對于廢棄稀土熒光粉的回收利用有兩個(gè)方向：一是從熒光粉中回收稀土；二是稀土熒光粉的分離。采用的技術(shù)有浮選分離法、高壓釜消解法、堿處理法等。但目前這些方法均存在能耗高、成本高等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種廢舊混合稀土熒光粉高效回收稀土元素的方法，能以較簡單的工藝，以較低成本和能耗從廢舊混合稀土熒光粉中高效回收稀土元素。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明實(shí)施方式還提供一種廢舊混合稀土熒光粉高效回收稀土元素的方法，包括以下步驟：
第一步，低溫還原焙燒：
將廢舊混合稀土熒光粉、亞硫酸鈉、濃硫酸和水混合拌勻后，置于馬弗爐中低溫焙燒得到焙燒料；
第二步，水浸除雜：
將第一步得到的所述焙燒料磨細(xì)，然后在機(jī)械攪拌下水浸，水浸后過濾得到濾渣和含稀土濾液；
第三步，含稀土濾液凈化除鋁：
將第二步得到的所述含稀土濾液用調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph值，然后在攪拌下加入絮凝劑除鋁，過濾，得到凈化液和含鋁濾渣；其中，所述調(diào)節(jié)劑采用碳酸氫銨，或者氨水和碳酸鈉的混合溶液；
第四步，凈化液稀土沉淀回收：
將第三步得到的所述凈化液加入草酸在攪拌狀態(tài)下沉淀稀土元素得到混合稀土，然后對得到的所述混合稀土沉淀干燥、煅燒，即得到混合稀土。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的廢舊混合稀土熒光粉高效回收稀土元素的方法，其有益效果為：本發(fā)明方法通過低溫焙燒、水浸除雜、含稀土濾液凈化除鋁、凈化液稀土沉淀等幾個(gè)工藝步驟，實(shí)現(xiàn)了利用火法與濕法結(jié)合處理廢舊混合稀土熒光粉，對廢舊混合稀土熒光粉中y、eu、tb、ce進(jìn)行了有效回收，是一條清潔、簡單的工藝路線，具有資源綜合回收率高，能耗低等特點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法解決了廢舊混合稀土熒光粉中高價(jià)稀土元素難浸出、回收的難題，y、eu、tb、ce一次浸出率達(dá)95％以上；解決了稀土浸出液中雜質(zhì)元素對回收稀土的影響，al、si、ba去除率分別達(dá)98％、92％、99％以上；采用nh3-co32-體系調(diào)節(jié)劑ph值，加入少量絮凝劑除鋁，解決了主流工藝加堿/酸調(diào)節(jié)ph值除雜質(zhì)金屬和鋁會(huì)造成生成大量膠體，過濾性能很差的現(xiàn)象。該方法設(shè)計(jì)合理、充分利用各元素及化合物在特定條件下的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了各元素的高效分離，可高效廢舊混合稀土熒光粉中y、eu、tb、ce等稀土元素，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保價(jià)值，是一條全新的工藝路線，而且過程中無“三廢”排放，環(huán)境友好，適于工業(yè)化應(yīng)用。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的廢舊混合熒光粉綜合回收稀土元素方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合本發(fā)明的具體內(nèi)容，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明實(shí)施例提供一種廢舊混合稀土熒光粉高效回收稀土元素的方法(參見圖1)，是一種設(shè)計(jì)簡單合理、可高效提取廢舊熒光粉中稀土元素、環(huán)境污染少的方法，包括以下步驟：
第一步，低溫還原焙燒：
將廢舊混合稀土熒光粉、亞硫酸鈉、濃硫酸和水混合拌勻后，置于馬弗爐中低溫焙燒得到焙燒料；
第二步，水浸除雜：
將第一步得到的所述焙燒料磨細(xì)，然后在機(jī)械攪拌下水浸，水浸后過濾得到含稀土濾液和濾渣；
第三步，含稀土濾液凈化除鋁：
將第二步得到的所述含稀土濾液用調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph值，然后在攪拌下加入絮凝劑除鋁，過濾，得到凈化液和含鋁濾渣；其中，所述調(diào)節(jié)劑采用碳酸氫銨，或者氨水和碳酸鈉的混合溶液；
第四步，凈化液稀土沉淀回收：
將第三步得到的所述凈化液加入草酸在攪拌狀態(tài)下沉淀稀土元素得到混合稀土，然后對得到的所述混合稀土沉淀干燥、煅燒，即得到混合稀土。
上述方法的第一步中，亞硫酸鈉添加量為廢舊混合稀土熒光粉重量的1.5％～4.0％，濃硫酸的質(zhì)量百分濃度為98％，濃硫酸的添加量為廢舊混合稀土熒光粉重量的80％～130％，水的添加量為廢舊混合稀土熒光粉重量的5％～10％，低溫焙燒溫度為150～250℃，焙燒時(shí)間為0.5～2小時(shí)。該步驟中可以將高價(jià)稀土元素轉(zhuǎn)化為利于酸浸的低價(jià)氧化物，為后續(xù)高效浸出奠定基礎(chǔ)。
上述方法的第二步中，將第一步得到的所述焙燒料磨細(xì)至100～200目，然后加水浸出，水與所述焙燒料的液固比為3：1～6：1，反應(yīng)溫度為室溫～80℃，反應(yīng)時(shí)間為2h～5h，機(jī)械攪拌速度為60～150r/min。該步驟的總稀土元素浸出率大于95％，硅、鋇等其它雜質(zhì)金屬去除率分別大于92％和99％。
上述方法的第三步中，將第二步得到的所述含稀土濾液用調(diào)節(jié)溶液調(diào)節(jié)ph值至2.5～3.5，絮凝劑加入量(參照濾液體積加入)為0.2～1vt％，反應(yīng)溫度為常溫，反應(yīng)時(shí)間為30～60min，絮凝的攪拌速度為60～150r/min。該步驟中采用nh3-co32-體系調(diào)節(jié)ph值，一方面能使鋁沉淀完全，另一方面可以大大改善溶液過濾性能，該過程中鋁去除率大于98％，稀土元素?fù)p失率小于0.5％。
上述方法中，絮凝劑可采用常用的絮凝劑，如丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉等絮凝劑中的任一種。
上述方法的第四步中，將第三步得到的所述凈化液加入草酸沉淀稀土元素，草酸加入量為理論值的2～8倍(理論值是由試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，該理論值為完全沉淀凈化液中稀土所需的沉淀劑的量)，反應(yīng)時(shí)間為2～6h，反應(yīng)溫度為常溫，攪拌速度為60～150r/min。該步驟中，稀土元素沉淀率大于97％,實(shí)現(xiàn)了稀土的高效回收。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的方法具體作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
實(shí)施例：
本實(shí)施例提供一種廢舊混合稀土熒光粉高效回收稀土元素的方法，其具體步驟包括：
步驟1)將廢舊混合稀土熒光粉、亞硫酸鈉、濃硫酸、水按100：2：110：5質(zhì)量比混合拌勻，然后置于馬弗爐中低溫焙燒得到焙燒料，焙燒溫度為200℃，焙燒時(shí)間為1.5小時(shí)；
步驟2)將步驟1)中得到的焙燒料磨細(xì)至200目，然后在機(jī)械攪拌的情況下水浸，液固比4：1，反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為3h，攪拌速度為100r/min。反應(yīng)完成后過濾得到含稀土濾液和濾渣。該步驟中總稀土元素浸出率大于95％，硅、鋇等其它雜質(zhì)金屬去除率分別大于92％和99％；
步驟3)將步驟2)中得到的含稀土濾液用調(diào)節(jié)劑(即碳酸氫銨或者氨水+碳酸鈉混合溶液)調(diào)節(jié)ph值至3.0，絮凝劑加入量為0.5vt％(絮凝劑包括但不限于丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉等常用絮凝劑)，反應(yīng)溫度為常溫，反應(yīng)時(shí)間為50min，攪拌速度為100r/min，過濾，得到凈化液和含鋁濾渣，該步驟中鋁去除率大于98％，稀土元素?fù)p失率小于0.5％；
步驟4)將步驟3)中得到的凈化液加入草酸沉淀稀土元素，草酸用量為理論值4倍，反應(yīng)時(shí)間為3h，反應(yīng)溫度為常溫，攪拌速度為100r/min，然后將沉淀后得到的混合稀土沉淀干燥、煅燒，即得到回收的混合稀土。該步驟中稀土元素沉淀率大于97％,實(shí)現(xiàn)了稀土的高效回收。
本發(fā)明的方法通過低溫還原焙燒、水浸除雜、含稀土濾液凈化除鋁、凈化液稀土沉淀回收的工藝步驟，采用火法與濕法相結(jié)合的方式處理廢舊混合稀土熒光粉。實(shí)現(xiàn)了廢舊混合稀土熒光粉中鋁、硅、鋇等雜質(zhì)元素的高效去除以及y、eu、tb、ce的高效回收。該方法是一種環(huán)境友好、工藝簡單、資源綜合回收率高、能耗低的處理方法。解決了稀土熒光粉中綠粉、藍(lán)粉回收困難的難題，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。