从灯粉生产工艺废粉中回收稀土研究

废弃荧光粉论文 稀土回收论文 浸出动力学论文
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当今世界上每年都会将大量的废旧稀土荧光灯当作固体垃圾处置,这不仅污染环境,危害人体健康,而且造成稀土资源浪费。稀土已在当今世界处于战略性资源,如何有效的保护和利用稀土资源是我国迫在眉睫的重任。研究如何综合处理我国大量的废稀土荧光灯(包括其他废荧光灯),保护环境卫生,实现稀土资源再利用,具有重要的现实意义。本文以荧光灯生产工艺中的废料(也称工艺废粉)为研究对象,研究工艺废粉中稀土的浸出工艺、动力学及稀土的沉淀分离。研究了不同浸出条件对两种不同的废粉中稀土的浸出效果;考察超声波条件下,工艺废粉中稀土浸出的效果。研究不同沉淀条件对浸出液中稀土的沉淀效果,获得最佳的沉淀率。结果表明:盐酸对两种不同的工艺废粉中稀土的浸出效果更好;工艺废粉中稀土的浸出率随着盐酸浓度的增大、反应时间的延长、液固比的提高、反应温度的升高均增大;其中工艺废粉Ⅰ在反应温度为343K,盐酸浓度为3mol·L-1,反应时间控制在t=6h,液固比为6:1,此时稀土的浸出率达到95.98%。工艺废粉Ⅱ在室温下,盐酸浓度为4mol·L-1,反应时间控制在t=6h,液固比为5:1,此时废弃荧光粉中稀土的浸出率达到92.71%。超声波对工艺废粉中的稀土浸出有一定的影响。在相同的条件下,有超声波时稀土的浸出率可提高10%左右。浸出动力学研究分析结果表明,无论是否加超声波,工艺废粉中稀土的浸出过程均是受内扩散反应控制,在超声波和非超声波条件下稀土浸出反应的表观活化能分别是20.53kJ·mol-1和26.09kJ·mol-1,通过表观活化能的大小比较,进一步证明超声波有利于稀土的浸出。浸出液中稀土的沉淀结果表明:用草酸直接沉淀浸出液中稀土时,稀土沉淀率随着草酸用量的增大、沉淀时间的延长、反应温度的升高均增大;在室温下,以70g·L-1草酸用量为40mL,沉淀时间t=4h时浸出液中稀土的沉淀率达到93.31%,但沉淀物中稀土氧化物所占48.52%。当用氨沉—草沉二次沉淀浸出液中的稀土时,稀土沉淀率随着氨水用量的增大、草酸用量的增大、沉淀时间的延长、反应温度的升高均增大;温度在70℃下,氨水用量为15mL,70g·L-1的草酸用量为30mL,沉淀时间为t=4h,此时浸出液中稀土沉淀率达到96.35%,沉淀物中稀土氧化物提高到86.26%,稀土氧化物的纯度比一次沉淀提高了37.74%。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
目录第7-10页
第一章 绪论第10-22页
    1.1 稀土的应用发展第10-11页
    1.2 稀土荧光材料的概述第11-13页
        1.2.1 稀土荧光的发光原理及用途第11-12页
        1.2.2 稀土荧光材料的应用第12页
        1.2.3 稀土荧光材料的未来发展第12-13页
    1.3 废弃稀土荧光粉的处理现状第13-14页
    1.4 废旧的荧光粉中稀土的主要成分第14页
    1.5 废弃的荧光粉中的稀土回收方法第14-20页
        1.5.1 湿法浸出分离方法第14-19页
        1.5.2 其它回收废弃荧光粉中稀土方法第19-20页
    1.6 本课题研究目的、内容、意义和拟解决的关键问题第20-22页
        1.6.1 研究的目的第20-21页
        1.6.2 研究内容第21页
        1.6.3 研究意义第21页
        1.6.4 本课题拟解决的关键问题第21-22页
第二章 实验原料及方法第22-29页
    2.1 实验材料第22-25页
        2.1.1 工艺废粉的组成第22-24页
        2.1.2 沉淀实验用浸出液的组成第24-25页
    2.2 主要化学试剂第25页
    2.3 主要实验仪器第25-26页
    2.4 实验方法第26-28页
        2.4.1 工艺废粉中稀土浸出实验第26-27页
        2.4.2 工艺废粉中稀土沉淀实验第27-28页
    2.5 实验有关计算公式第28-29页
        2.5.1 稀土浸出率第28页
        2.5.2 稀土沉淀率第28-29页
第三章 工艺废粉中稀土浸出实验第29-38页
    3.1 工艺废粉Ⅰ的浸出工艺第29-32页
        3.1.1 不同酸对工艺废粉Ⅰ中稀土浸出率影响第29-30页
        3.1.2 盐酸浓度对工艺废粉Ⅰ中稀土浸出率的影响第30-31页
        3.1.3 液固比(L:S)对工艺废粉Ⅰ中稀土浸出率的影响第31-32页
        3.1.4 反应温度对工艺废粉Ⅰ中稀土浸出率的影响第32页
    3.2 工艺废粉Ⅱ的浸出工艺第32-37页
        3.2.1 不同酸对工艺废粉Ⅱ中稀土浸出率影响第33-34页
        3.2.2 盐酸浓度对工艺废粉Ⅱ中稀土浸出率的影响第34页
        3.2.3 液固比对工艺废粉Ⅱ中稀土浸出率的影响第34-35页
        3.2.4 反应温度对工艺废粉Ⅱ中稀土浸出率的影响第35-36页
        3.2.5 工艺废粉Ⅱ的浸出渣成分分析第36-37页
    3.3 本章小结第37-38页
第四章 工艺废粉中稀土浸出动力学研究第38-42页
    4.1 稀土浸出过程控制性步骤第38-39页
    4.2 稀土浸出动力学研究第39-41页
    4.3 本章小结第41-42页
第五章 超声波对稀土浸出率的影响及浸出动力学第42-49页
    5.1 超声波对工艺废粉中稀土的浸出影响第42-44页
        5.1.1 反应时间对工艺废粉中稀土浸出率的影响第42-43页
        5.1.2 反应温度对工艺废粉中稀土浸出率的影响第43-44页
    5.2 超声波和非超声波条件下对稀土浸出的比较第44-45页
    5.3 超声波条件下浸出动力学研究第45-48页
    5.4 本章小结第48-49页
第六章 浸出液中稀土的沉淀工艺第49-58页
    6.1 草酸直接沉淀浸出液中稀土工艺第49-52页
        6.1.1 草酸用量对浸出液中稀土沉淀率的影响第49-50页
        6.1.2 反应时间对浸出液中稀土沉淀率的影响第50-51页
        6.1.3 反应温度对浸出液中稀土沉淀率的影响第51-52页
    6.2 氨沉—草沉二次沉淀回收稀土工艺第52-57页
        6.2.1 氨水用量对浸出液中稀土沉淀率的影响第52-53页
        6.2.2 草酸用量对浸出液中稀土沉淀率的影响第53-54页
        6.2.3 反应时间对浸出液中稀土沉淀率的影响第54-55页
        6.2.4 反应温度对浸出液中稀土沉淀率的影响第55页
        6.2.5 浸出液沉淀后沉淀固体的成分分析第55-57页
    6.3 本章小结第57-58页
第七章 结论第58-59页
参考文献第59-62页
致谢第62-63页
攻读学位期间的研究成果第63-64页
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