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用硫酸從廢舊稀土熒光粉中浸出稀土

文檔作者：李洪枚文檔來源：首都經(jīng)濟貿(mào)易大學		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月14日
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第29卷第3期(總第115期)
2010年9月
濕法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．29 No．3(Sum．115)
Sep．2010
用硫酸從廢舊稀土熒光粉中浸出稀土
李洪枚
(首都經(jīng)濟貿(mào)易大學安全與環(huán)境工程學院，北京100026)
摘要：研究了用硫酸浸出廢舊稀土熒光燈中的稀土。結果表明：用硫酸浸出，稀土浸出率較高；提高浸出溫度、
增大硫酸濃度和加大攪拌速度，都有利于提高稀土浸出率。在反應溫度37℃、攪拌轉(zhuǎn)速250 r／min，固液質(zhì)
量體積比1：50條件下，用2 mol／L硫酸溶液浸出廢舊稀土熒光粉8 h，稀土Y、Eu、Tb和Ce的浸出率分別
達到75．3％，71．5％，66．9％和61．1％，非稀土成分Al的浸出率僅為49．1％。
關鍵詞：硫酸；廢舊稀土熒光粉；稀土；浸出
中圖分類號：X705；TF803．21 文獻標志碼：A 文章編號：1009—2617(2010)03一0188一03
稀土熒光粉廣泛用于等離子電視、半導體照
明發(fā)光二極管和稀土熒光燈中，其中三基色熒光
燈(節(jié)能燈)消耗的稀土量約占稀土發(fā)光材料總量
的75％。據(jù)報道[1j，僅2007年，我國稀土熒光燈
的產(chǎn)量就達31億支，燈用三基色熒光粉的產(chǎn)量達
到6 400 t。隨著節(jié)能燈的不斷推廣，燈用稀土熒
光粉的用量也逐年增加。與此同時，每年也會產(chǎn)
生數(shù)億支廢舊稀土熒光燈。這些廢舊稀土熒光燈
如不加處理，不僅污染環(huán)境[z]，而且也會造成稀土
資源浪費。我國雖是稀土資源最豐富的國家，但
稀土是極為重要的戰(zhàn)略物資[3]，因此，從含稀土的
廢廢舊熒光燈中回收稀土，對實現(xiàn)稀土資源可持
續(xù)利用、節(jié)約能源、保護環(huán)境，具有重要意義。
有關從廢舊稀土熒光粉中回收稀土的研究報
道尚不多[4。5]。試驗重點考察了用酸浸出廢舊稀
土熒光粉中稀土的工藝參數(shù)與效果。
1 材料與方法
1．1 廢舊稀土熒光粉的組成
從廢舊飛利浦稀土熒光燈管(型號：PHI LIPS
TLD 18／827)中刮下廢稀土熒光粉，其組成見表
1。廢舊稀土熒光粉中的稀土氧化物主要為氧化
釔、氧化銪、氧化鈰和氧化鋱，非稀土氧化物主要
為氧化鋁。
由國家有色金屬及電子材料分析測試中心測試。
1．2 試驗試劑
分析純鹽酸(36％，密度1．18 g／mL)、濃硫酸
(98％，密度1．84∥n1L)均為北京化學試劑公司產(chǎn)品。
Y、Eu、Ce、Tb、Al標準溶液均購自國家有色
金屬及電子材料分析測試中心，質(zhì)量濃度均為
1 000弘g／L。標準溶液分別按GSB04—1788—
2004、GSB04—1779—2004、GSB04—1775—2004、
GSB04—1713—2004和GSB04—1781—2004配制。
1．3 試驗儀器
試驗所用儀器主要有：pHs一3C型精密pH計
(上海精密科學儀器有限公司)，SKY一100C恒溫
振蕩器(上海蘇坤實業(yè)有限公司)，TL80—1臺式離
心機(姜堰市天力醫(yī)療器械有限公司)，HY一2調(diào)
速多用振蕩器(江蘇省金壇市榮化儀器制造有限
公司)，F(xiàn)A2004Max2009電子天平(上海精密科
學儀器有限公司)，PerkinElmer 0ptima 2000DV
電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(IcP—oEs)，
S-3000N型掃描電鏡(HITACHI)，EDAX孓
收稿日期：2010一05—11
基金項目：北京市教委資助項目(KM200710038001)；北京市教委勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生科技創(chuàng)新平臺項目(PxM2009一014205一074352)。
作者簡介：李洪枚(1964一)，男，江蘇洪澤人，博士．副教授，主要研究方向為生物冶金、廢固綜合利用．
萬方數(shù)據(jù)
第29卷第3期李洪枚：用硫酸從廢舊稀土熒光粉中浸出稀土·189·
3000N 130一10型能譜儀(HITACHI)。
1．4 浸出方法
將廢舊稀土熒光粉烘干，用電子天平稱量1
g，分別用50 mL不同濃度的硫酸溶液在不同條
件下浸出，每間隔一定時間用移液管移取10 mL
浸出液。離心后，取清液分析稀土離子質(zhì)量濃度，
計算稀土浸出率。
浸出渣先用O．1 mol／I。HCl浸洗2 min，再
用蒸餾水浸洗3次，干燥后進行掃描電鏡觀察和
能譜分析。
1．5 分析方法
稀土離子質(zhì)量濃度采用電感耦合一等離子體發(fā)射
光譜法L6]測定。取試樣2份，平行測定，取平均值。
用掃描電鏡分析樣品表面形貌，用能譜儀分
析樣品能譜。
稀土離子質(zhì)量濃度分析和樣品掃描電鏡及能
譜分析均由中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心大型分
析儀器實驗室協(xié)助完成。
2 結果與討論
2．1 硫酸濃度對稀土及Al浸出率的影響
在溫度37℃，攪拌轉(zhuǎn)速250 r／min，固液質(zhì)
量體積比1：50條件下，分別用不同濃度的硫酸溶
液浸出8 h，結果如圖1所示。
80
60
芝
彗40
螂
20
O
1．O 1．5 2．(
硫酸濃度／(m01．L-‘)
圖1 硫酸濃度對稀土及Al浸出率的影響
由圖1可知：試驗條件下，用硫酸可從廢舊稀
土熒光粉中浸出稀土Y、Eu、Ce、Tb和非稀土成
分Al，浸出率和浸出反應速度均隨硫酸質(zhì)量濃度
升高而增大[7]，稀土離子在水溶液中水解的pH
值為6．o～7．5[8]，因此，溶液pH值須小于6．o。
如果pH值太高，則稀土離子會水解沉淀析出；反
之，pH值太低，即酸度過高時，非稀土雜質(zhì)的浸
出率也相應增大，則降低了浸出過程的選擇性。
因此，硫酸濃度以2 mol／L較為適宜。
2．2 溫度對稀土及Al浸出率的影響
攪拌轉(zhuǎn)速250 r／min，固液質(zhì)量體積比1：50，
浸出時間8 h，用2 mol／L硫酸溶液分別在不同溫
度下浸出廢舊稀土熒光粉，結果如圖2所示。
圖2 溫度對硫酸浸出稀土及Al的影響
由圖2可知：用2 m01／L硫酸溶液浸出廢舊
稀土熒光粉中的稀土，稀土浸出率均隨溫度升高
而逐漸增大。相同溫度下，4種稀土的浸出率Y
>Eu>Tb>Ce，且均高于非稀土成分Al的浸出
率。溫度升高可以加速浸出反應速率，但溫度過
高，浸出反應過程的能耗會隨之增大，從而過程成
本加大凹]。所以，浸出溫度以不超過37℃為宜。
2．3 攪拌轉(zhuǎn)速對硫酸浸出稀土及Al的影響
溫度37℃，固液質(zhì)量體積比1：50，浸出時
間8 h，用2 m01／L硫酸溶液分別在不同攪拌轉(zhuǎn)速
下浸出，試驗結果如圖3所示。
圖3 攪拌速度對稀土及Al浸出率的影響
從圖3看出：4種稀土成分和非稀土成分A1
的浸出率均隨攪拌轉(zhuǎn)速增大而逐漸提高。這是由
于提高攪拌轉(zhuǎn)速有利于反應體系中固一液反應傳
質(zhì)的進行，即有利于硫酸與廢舊稀土熒光粉顆粒
之間的反應，從而可提高稀土浸出率。
萬方數(shù)據(jù)
·190· 濕法冶金2010年9月
2．4 廢舊稀土熒光粉浸出前后的形態(tài)與組成
2．4．1 廢舊稀土熒光粉浸出前后的電鏡掃描
由圖4為廢舊稀土熒光粉進出前后的形態(tài)圖
漫出前
像。可以看出：浸出前后稀土熒光粉，均為無定
形；浸出前，熒光粉表面有微小絮狀物，而浸出后
渣的表面有明顯的被侵蝕現(xiàn)象，并且粒度變細。
浸出后
圖4 廢舊熒光粉浸出前后的掃描電鏡照片
2．4．2 能譜分析
廢稀土熒光粉浸出前后的能譜分析結果見表2。
表2 廢舊稀土熒光粉浸出前后能譜分析結果
浸出前浸出后元素——
w。／％ A。／％ w。／％ A。／％
C K
o K
NaK
AlK
Y I。
P K
K K
CaK
BaL
CeL
EuL
TbL
27．16
15．55
O．10
17．84
26．33
O．06
O．14
O．14
2．92
2．28
2．5l
2．56
46．74
3．61
O．09
13．66
34．02
O．04
O．07
O．07
O．44
O．34
O．34
O．33
43．18
28．04
O．16
10．77
8．05
O．17
0．08
O．13
2．36
2．02
1．41
1．91
60．76
29．62
O．12
6．75
1．53
O．09
O．04
O．06
O．29
O．24
0．16
O．20
HgL 2．41 O．25 1．71 O．14
m表示原子質(zhì)量分數(shù)；A表示原子數(shù)百分數(shù)；K、L表示譜線。
從表2看出：浸出前，主要稀土是Y
(26．33％)，其他3種成分(Ce、Tb、Eu)含量相對
較低；用2 mol／L H。SO。溶液浸出2 h后，浸出渣
中的主要不溶物為C，C質(zhì)量分數(shù)由浸出前的
27．16％上升到43．18％，而非稀土成分Al的質(zhì)
量分數(shù)則由浸出前的17．84％下降到10．77％。
3 結論
用硫酸可從廢舊稀土熒光粉中浸出稀土。增
大硫酸濃度、升高溫度、加快攪拌轉(zhuǎn)速，都有利于
提高稀土浸出率。在37℃，攪拌轉(zhuǎn)速250 r／min，
固液質(zhì)量體積比1：50條件下，用2 mol／L硫酸溶
液浸出8 h，廢舊稀土熒光粉中的稀土Y，Eu，Tb
和Ce的浸出率分別達到75．3％，71．5％，66．9％
和61-1％，非稀土成分Al的浸出率則為49．1％。
參考文獻：
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(下轉(zhuǎn)第198頁)
萬方數(shù)據(jù)
·198· 濕法冶金2010年9月
RemOval 0f Al珊llin岫From Inv砌id Ph髑phor噎pbased Acid PolishiIlg S0luti蚰
GU0 Chang—ming，LI Xuan—hai，LI Hua—sheng，DENG Yu—ying，LI Hao
(Sc^oDZ D廠(冼P優(yōu)is￡，。了n行d C^口7扎ic口Z
N口n咒ing，G“口以gzi
E咒ginPPri以g，G“口行gzi Uhf礎Prsf￡y，
530004，(冼i咒口)
Abstract：A novel technology on removal aluminum using hydrofluoric acid and sodium hydroxide as
additives from inValid phosphoric—based acid polishing solution has been investigated． At the condi—
tions of reaction temperature of 50℃，reaction time of 40 min，stir“ng rate of 200 r／min，dosage of
hydrofluoric acid and sodium hydroxide to their stoichiometry of 1．2 and 1．O times respectively，and
stand for 1 day，removal rate of aluminum is over 90％，and chiolite of 8％～10％is produced at the
same time． Compared to traditional process， the novel process can not only make the invalid phos—
phoric—based acid polishing solution regenerate，but also prepare high purity chiolite． It has good ap—
plication prospect．
Key words：invalid phosphoric—based acid polishing solution；Na0H；HF；dealumnization；chiolite
(上接第190頁)
RecoVery of Rare Earth From Waste Rare Earth Phosphor
Powder by Acid Leaching
LI Hong—mei
(ScJllooZ o廠SPf甜rif了口竹d E竹口fro靠，旭P咒￡口Z E咒gi咒P已ri咒g，Ch戶i芒口Z U確zuP，．si￡y D廠
Eco咒Dmifs口咒d B““，zP5s BP巧i咒g，BP巧i，zg 100026，C^i行口)
Abstract：Recovery of rare earth elements from phosphor powder in waste fluorescent lamp by acid
leaching was investigated．Experimental results showed that rare earth elements can be dissolved from
phosphor powder by acid leaching．Compared with HCl and HN03，higher leaching efficiency of rare
earth elements can be obtained by sulfuric acid． Sulfuric acid is a good leaching agent，conside“ng
technology，commerce and environment protection．Leaching efficiency of rare eanh elements was enhanced
by increasing temperature，concentration of H2 S0{and agitator rate．Leaching efficiency of Y，Eu，Tb
and Ce and Al by 2 mol／L H2S04 solution were 75．3％，71．5％，66．9％and 61．1％and 49．1％，
respectively under the conditions of temperature of 37℃，agitator rate of 250 r／min，solid-to-solution
ratio of 1：50 and leaching time of 8 h．
Key words：acid leaching；phosphor powder；rare earth elements；recovery

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