一種利用機械活化法從廢棄熒光粉中強化浸出稀土金屬的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及固體廢棄物資源化技術領域，具體地說，涉及一種通過機械活化法從廢棄熒光粉中強化浸出稀土金屬的方法。
【背景技術】
[0002]稀土元素具有獨特的物理化學性質而廣泛應用于電子產品如熒光燈管中。稀土熒光燈已經被廣泛應用于我國照明系統。據報道，僅2005年我國稀土熒光燈產量約為17億支，燈用三基色稀土熒光粉年產量為2500噸；2008和2011年，我國稀土熒光燈產量分別約為38億支和70億支，三基色稀土熒光粉年產量分別為5500噸和8000噸。每年都有大量的廢舊稀土熒光燈被當作固體垃圾處置，這不僅污染環境[4]，而且造成稀土資源浪費。稀土熒光粉中的稀土元素進入土壤、水體等環境后，不僅污染環境，而且通過食物鏈進入人體，危害人體健康。我國雖然是世界上稀土資源最多的國家，但人均占有量較少。廢熒光燈中稀土熒光粉同時具有環境資源特性，是一種潛在的稀土二次資源。
[0003]稀土熒光粉主要成分為紅粉、綠粉和藍粉，主要含有釔Y、鑭La等稀土貴金屬，約占熒光粉總量的20%。將稀土貴金屬從廢稀土熒光粉中提取出來，不僅可避免環境污染，同時還可實現我國稀土資源可持續利用。因此，研宄廢熒光燈中三基色熒光粉中稀土貴金屬的高效回收技術具有環境、資源雙重重要意義。
[0004]針對稀土熒光粉中稀土貴金屬回收技術研宄，主要集中在以下幾方面:濕法浸出分離法、直接萃取分離法、堿性焙燒法以及超臨界萃取分離法，但都存在著諸多技術瓶頸和環境問題，難以實現工業化。濕法冶金具有處理成本低、工藝成熟等優勢，但熒光粉具有強化學穩定性，傳統濕法冶金方法對其處理效果不佳。因此，亟待開發高效、清潔的新型工藝。
【發明內容】
[0005]為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種利用機械活化法從廢棄熒光粉中強化浸出稀土金屬的方法。其通過機械活化技術對廢棄熒光粉進行預處理，改變熒光粉中稀土金屬的強穩定化學特性，使其由難浸型變成可浸型，再將機械活化后熒光粉結合傳統濕法酸浸提技術，從而提供反應條件溫和、工藝流程簡單的工藝以達到熒光粉中稀土金屬的高效回收，實現其資源化處理。
[0006]本發明采用的技術方案如下。
[0007]一種利用機械活化法從廢棄熒光粉中強化浸出稀土金屬的方法，包括如下步驟: 步驟一，將廢棄熒光燈管機械破碎后所回收的廢棄熒光粉經過80?120目篩網進行篩分以去除其中燈管玻璃殘渣，所得熒光粉備用；
步驟二，將步驟一中所得熒光粉置于高能球磨機中進行機械活化；其中:熒光粉物料與球磨罐中磨球的質量比為1:(20.0?100.0)，球磨轉速為250?550轉/分鐘，球磨時間為0.25?6.0小時； 步驟三，機械活化反應結束后，過濾分離熒光粉與磨球，將機械活化后熒光粉放入無機酸溶液中進行浸出反應；其中:無機酸溶液的摩爾濃度為0.1?8.0 mol/L，浸出時間0.5?8.0 h，浸出溫度30?90°C ；
步驟四，將步驟三中浸出反應后混合物進行過濾分離，得到含稀土金屬的浸出液；步驟五，將步驟四中所得到過濾后浸出液經過萃取、沉淀等方法以實現其中稀土金屬的高效回收。
[0008]本發明中，所述高能球磨機為行星式球磨機。
[0009]本發明中，所述無機酸溶液為硝酸、硫酸或鹽酸中的一種或多種。
[0010]本發明的有益效果在于:該方法為機械活化與傳統濕法酸浸提組合技術，可通過機械活化技術可快速、簡便的改變廢棄熒光粉中稀土金屬物化性質，降低其浸出反應活化能、增加其浸出活性，使其浸出率大幅度提高，從而提供反應條件溫和、工藝流程簡單的工藝以達到熒光粉中稀土金屬的高效回收，實現其資源化處理。同時本發明采用的高能球磨機作為機械活化處理設備，活化效率高且工藝技術成熟，可應用廣泛，易于大規模工業化生產。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0013]實施例1
將4克廢棄熒光粉加入到行星式球磨機球磨罐中，然后向球磨罐中加入不銹鋼球(其中24顆Φ 9.6mm，100顆Φ5.6mm的不銹鋼磨球)，物料與磨球質量比為1:80。設定球磨機轉速為250 rpm，球磨時間設定為I小時，球磨方式為運行15分鐘，停止15分鐘，依次循環運行。球磨結束后，得到機械活化熒光粉。
[0014]將機械活化CRT錐玻璃粉末樣品置于80°C，1.0 mol/L硫酸溶液中，液固比100:1mL/g，浸出反應時間為60 min。待上述浸出反應結束后，通過過濾實現混合液固液分離。
[0015]經分析廢棄熒光粉中稀土金屬釔和鑭的浸出率分別為80.3%和8.5%。
[0016]實施例2
將4克廢棄熒光粉加入到行星式球磨機球磨罐中，然后向球磨罐中加入不銹鋼球(其中24顆Φ 9.6mm，100顆Φ5.6mm的不銹鋼磨球)，物料與磨球質量比為1:80。設定球磨機轉速為550 rpm,球磨時間設定為4小時，球磨方式為運行15分鐘，停止15分鐘，依次循環運行。球磨結束后，得到機械活化熒光粉。
[0017]將機械活化CRT錐玻璃粉末樣品置于80°C，1.0 mol/L硫酸溶液中，液固比100:1mL/g，浸出反應時間為60 min。待上述浸出反應結束后，通過過濾實現混合液固液分離。
[0018]經分析廢棄熒光粉中稀土金屬釔和鑭的浸出率分別為99.9%和81.5%。
[0019]實施例3
將4克廢棄熒光粉加入到行星式球磨機球磨罐中，然后向球磨罐中加入不銹鋼球(其中24顆Φ 9.6mm，100顆Φ5.6mm的不銹鋼磨球)，物料與磨球質量比為1:80。設定球磨機轉速為550 rpm，球磨時間設定為I小時，球磨方式為運行15分鐘，停止15分鐘，依次循環運行。球磨結束后，得到機械活化熒光粉。
[0020]將機械活化CRT錐玻璃粉末樣品置于80°C，2.0 mo I/L硫酸溶液中，液固比100:1mL/g，浸出反應時間為60 min。待上述浸出反應結束后，通過過濾實現混合液固液分離。
[0021]經分析廢棄熒光粉中稀土金屬釔和鑭的浸出率分別為95.4%和76.7%。
[0022]實施例4
將4克廢棄熒光粉加入到行星式球磨機球磨罐中，然后向球磨罐中加入不銹鋼球(其中24顆Φ 9.6mm，100顆Φ5.6mm的不銹鋼磨球)，物料與磨球質量比為1:80。設定球磨機轉速為550 rpm，球磨時間設定為I小時，球磨方式為運行15分鐘，停止15分鐘，依次循環運行。球磨結束后，得到機械活化熒光粉。
[0023]將機械活化CRT錐玻璃粉末樣品置于80°C，1.0 mo I/L硫酸溶液中，液固比100:1mL/g，浸出反應時間為30 min。待上述浸出反應結束后，通過過濾實現混合液固液分離。
[0024]經分析廢棄熒光粉中稀土金屬釔和鑭的浸出率分別為99.9%和80.0%。
[0025]實施例5
將4克廢棄熒光粉加入到行星式球磨機球磨罐中，然后向球磨罐中加入不銹鋼球(其中24顆Φ 9.6mm，100顆Φ5.6mm的不銹鋼磨球)，物料與磨球質量比為1:80。設定球磨機轉速為550 rpm，球磨時間設定為I小時，球磨方式為運行15分鐘，停止15分鐘，依次循環運行。球磨結束后，得到機械活化熒光粉。
[0026]將機械活化CRT錐玻璃粉末樣品置于60°C，1.0 mo I/L硫酸溶液中，液固比100:1mL/g，浸出反應時間為60 min。待上述浸出反應結束后，通過過濾實現混合液固液分離。
[0027]經分析廢棄熒光粉中稀土金屬釔和鑭的浸出率分別為99.9%和78.0%。
【主權項】
1.一種利用機械活化法從廢棄熒光粉中強化浸出稀土金屬的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一，將廢棄熒光燈管機械破碎后所回收的廢棄熒光粉經過80?120目篩網進行篩分以去除其中燈管玻璃殘渣，所得熒光粉備用； 步驟二，將步驟一中所得熒光粉置于高能球磨機中進行機械活化；其中:熒光粉物料與球磨罐中磨球的質量比為1:(20.0?100.0)，球磨轉速為250?550轉/分鐘，球磨時間為0.25?6.0小時； 步驟三，機械活化反應結束后，過濾分離熒光粉與磨球，將機械活化后熒光粉放入無機酸溶液中進行浸出反應；其中:無機酸溶液的摩爾濃度為0.1?8.0 mol/L，浸出時間0.5?8.0 h，浸出溫度30?90°C ； 步驟四，將步驟三中經過無機酸溶液浸出反應后混合物進行過濾分離，得到含稀土金屬的浸出液； 步驟五，將步驟四中所得到過濾后浸出液經過萃取和沉淀方法以實現其中稀土金屬的尚效回收。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述高能球磨機為行星式球磨機。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述無機酸溶液為硝酸、硫酸或鹽酸中的一種或多種。
【專利摘要】本發明屬于固體廢棄物資源化技術領域，具體為一種利用機械活化法從廢棄熒光粉中強化浸出稀土金屬的方法。其首先將廢棄熒光燈管機械破碎后所回收的廢棄熒光粉進行一定目數篩網篩分以去除其中玻璃碎片；接著將篩分后熒光粉置于高能球磨機中進行機械活化，得到活化處理后熒光粉粉末；然后將活化熒光粉置于一定濃度的無機酸溶液中在特定條件下進行稀土金屬浸出；待反應結束后，將溶液樣品進行過濾分離，得到含稀土金屬溶液，從而實現廢棄熒光粉中稀土金屬回收，該方法反應條件溫和、工藝流程簡單且廢棄熒光粉中稀土金屬浸出率高。
【IPC分類】C22B7-00, C22B59-00
【公開號】CN104593608
【申請號】CN201510050598
【發明人】苑文儀, 孟雯, 張承龍, 白建峰, 王景偉, 陳欽
【申請人】上海第二工業大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月2日