一种利用机械活化法从废弃荧光粉中强化浸出稀土金属的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固体废弃物资源化技术领域，具体地说，涉及一种通过机械活化法从废弃荧光粉中强化浸出稀土金属的方法。
【背景技术】
[0002]稀土元素具有独特的物理化学性质而广泛应用于电子产品如荧光灯管中。稀土荧光灯已经被广泛应用于我国照明系统。据报道，仅2005年我国稀土荧光灯产量约为17亿支，灯用三基色稀土荧光粉年产量为2500吨；2008和2011年，我国稀土荧光灯产量分别约为38亿支和70亿支，三基色稀土荧光粉年产量分别为5500吨和8000吨。每年都有大量的废旧稀土荧光灯被当作固体垃圾处置，这不仅污染环境[4]，而且造成稀土资源浪费。稀土荧光粉中的稀土元素进入土壤、水体等环境后，不仅污染环境，而且通过食物链进入人体，危害人体健康。我国虽然是世界上稀土资源最多的国家，但人均占有量较少。废荧光灯中稀土荧光粉同时具有环境资源特性，是一种潜在的稀土二次资源。
[0003]稀土荧光粉主要成分为红粉、绿粉和蓝粉，主要含有钇Y、镧La等稀土贵金属，约占荧光粉总量的20%。将稀土贵金属从废稀土荧光粉中提取出来，不仅可避免环境污染，同时还可实现我国稀土资源可持续利用。因此，研宄废荧光灯中三基色荧光粉中稀土贵金属的高效回收技术具有环境、资源双重重要意义。
[0004]针对稀土荧光粉中稀土贵金属回收技术研宄，主要集中在以下几方面:湿法浸出分离法、直接萃取分离法、碱性焙烧法以及超临界萃取分离法，但都存在着诸多技术瓶颈和环境问题，难以实现工业化。湿法冶金具有处理成本低、工艺成熟等优势，但荧光粉具有强化学稳定性，传统湿法冶金方法对其处理效果不佳。因此，亟待开发高效、清洁的新型工艺。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用机械活化法从废弃荧光粉中强化浸出稀土金属的方法。其通过机械活化技术对废弃荧光粉进行预处理，改变荧光粉中稀土金属的强稳定化学特性，使其由难浸型变成可浸型，再将机械活化后荧光粉结合传统湿法酸浸提技术，从而提供反应条件温和、工艺流程简单的工艺以达到荧光粉中稀土金属的高效回收，实现其资源化处理。
[0006]本发明采用的技术方案如下。
[0007]一种利用机械活化法从废弃荧光粉中强化浸出稀土金属的方法，包括如下步骤: 步骤一，将废弃荧光灯管机械破碎后所回收的废弃荧光粉经过80?120目筛网进行筛分以去除其中灯管玻璃残渣，所得荧光粉备用；
步骤二，将步骤一中所得荧光粉置于高能球磨机中进行机械活化；其中:荧光粉物料与球磨罐中磨球的质量比为1:(20.0?100.0)，球磨转速为250?550转/分钟，球磨时间为0.25?6.0小时； 步骤三，机械活化反应结束后，过滤分离荧光粉与磨球，将机械活化后荧光粉放入无机酸溶液中进行浸出反应；其中:无机酸溶液的摩尔浓度为0.1?8.0 mol/L，浸出时间0.5?8.0 h，浸出温度30?90°C ；
步骤四，将步骤三中浸出反应后混合物进行过滤分离，得到含稀土金属的浸出液；步骤五，将步骤四中所得到过滤后浸出液经过萃取、沉淀等方法以实现其中稀土金属的高效回收。
[0008]本发明中，所述高能球磨机为行星式球磨机。
[0009]本发明中，所述无机酸溶液为硝酸、硫酸或盐酸中的一种或多种。
[0010]本发明的有益效果在于:该方法为机械活化与传统湿法酸浸提组合技术，可通过机械活化技术可快速、简便的改变废弃荧光粉中稀土金属物化性质，降低其浸出反应活化能、增加其浸出活性，使其浸出率大幅度提高，从而提供反应条件温和、工艺流程简单的工艺以达到荧光粉中稀土金属的高效回收，实现其资源化处理。同时本发明采用的高能球磨机作为机械活化处理设备，活化效率高且工艺技术成熟，可应用广泛，易于大规模工业化生产。
【附图说明】
[0011]图1为本发明工艺流程图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0013]实施例1
将4克废弃荧光粉加入到行星式球磨机球磨罐中，然后向球磨罐中加入不锈钢球(其中24颗Φ 9.6mm，100颗Φ5.6mm的不锈钢磨球)，物料与磨球质量比为1:80。设定球磨机转速为250 rpm，球磨时间设定为I小时，球磨方式为运行15分钟，停止15分钟，依次循环运行。球磨结束后，得到机械活化荧光粉。
[0014]将机械活化CRT锥玻璃粉末样品置于80°C，1.0 mol/L硫酸溶液中，液固比100:1mL/g，浸出反应时间为60 min。待上述浸出反应结束后，通过过滤实现混合液固液分离。
[0015]经分析废弃荧光粉中稀土金属钇和镧的浸出率分别为80.3%和8.5%。
[0016]实施例2
将4克废弃荧光粉加入到行星式球磨机球磨罐中，然后向球磨罐中加入不锈钢球(其中24颗Φ 9.6mm，100颗Φ5.6mm的不锈钢磨球)，物料与磨球质量比为1:80。设定球磨机转速为550 rpm,球磨时间设定为4小时，球磨方式为运行15分钟，停止15分钟，依次循环运行。球磨结束后，得到机械活化荧光粉。
[0017]将机械活化CRT锥玻璃粉末样品置于80°C，1.0 mol/L硫酸溶液中，液固比100:1mL/g，浸出反应时间为60 min。待上述浸出反应结束后，通过过滤实现混合液固液分离。
[0018]经分析废弃荧光粉中稀土金属钇和镧的浸出率分别为99.9%和81.5%。
[0019]实施例3
将4克废弃荧光粉加入到行星式球磨机球磨罐中，然后向球磨罐中加入不锈钢球(其中24颗Φ 9.6mm，100颗Φ5.6mm的不锈钢磨球)，物料与磨球质量比为1:80。设定球磨机转速为550 rpm，球磨时间设定为I小时，球磨方式为运行15分钟，停止15分钟，依次循环运行。球磨结束后，得到机械活化荧光粉。
[0020]将机械活化CRT锥玻璃粉末样品置于80°C，2.0 mo I/L硫酸溶液中，液固比100:1mL/g，浸出反应时间为60 min。待上述浸出反应结束后，通过过滤实现混合液固液分离。
[0021]经分析废弃荧光粉中稀土金属钇和镧的浸出率分别为95.4%和76.7%。
[0022]实施例4
将4克废弃荧光粉加入到行星式球磨机球磨罐中，然后向球磨罐中加入不锈钢球(其中24颗Φ 9.6mm，100颗Φ5.6mm的不锈钢磨球)，物料与磨球质量比为1:80。设定球磨机转速为550 rpm，球磨时间设定为I小时，球磨方式为运行15分钟，停止15分钟，依次循环运行。球磨结束后，得到机械活化荧光粉。
[0023]将机械活化CRT锥玻璃粉末样品置于80°C，1.0 mo I/L硫酸溶液中，液固比100:1mL/g，浸出反应时间为30 min。待上述浸出反应结束后，通过过滤实现混合液固液分离。
[0024]经分析废弃荧光粉中稀土金属钇和镧的浸出率分别为99.9%和80.0%。
[0025]实施例5
将4克废弃荧光粉加入到行星式球磨机球磨罐中，然后向球磨罐中加入不锈钢球(其中24颗Φ 9.6mm，100颗Φ5.6mm的不锈钢磨球)，物料与磨球质量比为1:80。设定球磨机转速为550 rpm，球磨时间设定为I小时，球磨方式为运行15分钟，停止15分钟，依次循环运行。球磨结束后，得到机械活化荧光粉。
[0026]将机械活化CRT锥玻璃粉末样品置于60°C，1.0 mo I/L硫酸溶液中，液固比100:1mL/g，浸出反应时间为60 min。待上述浸出反应结束后，通过过滤实现混合液固液分离。
[0027]经分析废弃荧光粉中稀土金属钇和镧的浸出率分别为99.9%和78.0%。
【主权项】
1.一种利用机械活化法从废弃荧光粉中强化浸出稀土金属的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 步骤一，将废弃荧光灯管机械破碎后所回收的废弃荧光粉经过80?120目筛网进行筛分以去除其中灯管玻璃残渣，所得荧光粉备用； 步骤二，将步骤一中所得荧光粉置于高能球磨机中进行机械活化；其中:荧光粉物料与球磨罐中磨球的质量比为1:(20.0?100.0)，球磨转速为250?550转/分钟，球磨时间为0.25?6.0小时； 步骤三，机械活化反应结束后，过滤分离荧光粉与磨球，将机械活化后荧光粉放入无机酸溶液中进行浸出反应；其中:无机酸溶液的摩尔浓度为0.1?8.0 mol/L，浸出时间0.5?8.0 h，浸出温度30?90°C ； 步骤四，将步骤三中经过无机酸溶液浸出反应后混合物进行过滤分离，得到含稀土金属的浸出液； 步骤五，将步骤四中所得到过滤后浸出液经过萃取和沉淀方法以实现其中稀土金属的尚效回收。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高能球磨机为行星式球磨机。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机酸溶液为硝酸、硫酸或盐酸中的一种或多种。
【专利摘要】本发明属于固体废弃物资源化技术领域，具体为一种利用机械活化法从废弃荧光粉中强化浸出稀土金属的方法。其首先将废弃荧光灯管机械破碎后所回收的废弃荧光粉进行一定目数筛网筛分以去除其中玻璃碎片；接着将筛分后荧光粉置于高能球磨机中进行机械活化，得到活化处理后荧光粉粉末；然后将活化荧光粉置于一定浓度的无机酸溶液中在特定条件下进行稀土金属浸出；待反应结束后，将溶液样品进行过滤分离，得到含稀土金属溶液，从而实现废弃荧光粉中稀土金属回收，该方法反应条件温和、工艺流程简单且废弃荧光粉中稀土金属浸出率高。
【IPC分类】C22B7-00, C22B59-00
【公开号】CN104593608
【申请号】CN201510050598
【发明人】苑文仪, 孟雯, 张承龙, 白建峰, 王景伟, 陈钦
【申请人】上海第二工业大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月2日