研究目的
评估废弃紧凑型荧光灯(CFL)作为回收钇(Y)、铕(Eu)、铈(Ce)和铽(Tb)等稀土元素(REEs)的潜在来源,并开发一种包含机械研磨和浸出的高效提取工艺。
研究成果
废弃的紧凑型荧光灯是回收高纯度(>98%)钇和铕且回收率较高(>90%)的可行来源,采用优化的机械研磨(20 - 30分钟)和浸出(3 - 4 M酸)方法即可实现。CAT荧光粉相保持惰性,限制了铈和铽的回收。该工艺从100个紧凑型荧光灯中可产出13克混合钇 - 铕氧化物,显示出回收利用的潜力并有助于减少环境影响。
研究不足
该工艺对Y和Eu的回收有效,但对Ce和Tb无效,因为CAT荧光粉相(Al11Ce0.67MgO19Tb0.33)具有惰性,需要更苛刻的条件。过度研磨会导致杂质溶解增加,阻碍沉淀。本研究仅限于特定的CFL样品,可能无法推广到所有废料来源。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过机械分离法从废弃紧凑型荧光灯(CFL)中提取荧光粉,并采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)及扫描电镜能谱(SEM/EDS)进行表征。在受控条件下使用无机酸(HCl、HNO?、H?SO?)进行浸出实验,并以草酸沉淀稀土元素。采用Box-Behnken响应面法优化球磨时间、酸浓度和浸出时间等参数。
2:样本选择与数据来源:
实验所用废弃CFL购自当地电器仓库,荧光粉经53微米筛网筛分获取。
3:实验设备与材料清单:
设备包括行星式球磨机(Retsch PM 100)、X射线荧光光谱仪(Rigaku Supermini 200)、X射线衍射仪(Rigaku Smart Lab)、场发射扫描电镜能谱仪(Zeiss EVO18)、磁力搅拌器(IKA C-Mag HS-7)、pH计(Cole-Parmer P100)及实验室烘箱;材料包含碳化钨研磨罐与磨球、无机酸(HCl/HNO?/H?SO?)、草酸及其他沉淀用化学试剂。
4:0)、X射线荧光光谱仪(Rigaku Supermini 200)、X射线衍射仪(Rigaku Smart Lab)、场发射扫描电镜能谱仪(Zeiss EVO18)、磁力搅拌器(IKA C-Mag HS-7)、pH计(Cole-Parmer P100)及实验室烘箱;材料包含碳化钨研磨罐与磨球、无机酸(HCl/HNO?/H?SO?)、草酸及其他沉淀用化学试剂。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将CFL拆解分离后,荧光粉在行星球磨机中按设定时长研磨,随后于40℃恒温搅拌条件下进行酸浸。浸出残渣经过滤干燥处理,调节浸出液pH值后以草酸沉淀稀土元素,最终在900℃煅烧获得稀土氧化物(REOs)。
5:数据分析方法:
采用统计软件(Design Expert-11)进行优化分析,通过XRF计算溶解率,XRD与EDS完成物相鉴定。
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X-ray Fluorescence Spectrometer
Supermini 200
Rigaku
Used for mineral element composition analysis of waste phosphor powder.
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X-ray Diffractometer
Smart Lab
Rigaku
Used for phase identification and quantitative analysis of phosphor samples.
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Scanning Electron Microscope
EVO18
Zeiss
Used for morphology study and EDS analysis of powder samples.
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Planetary Ball Mill
PM 100
Retsch
Used for mechanical activation and milling of phosphor powder to liberate rare earth elements.
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Magnetic Stirrer
C-Mag HS-7
IKA
Used for stirring during leaching experiments.
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pH Meter
P100
Cole-Parmer
Used for monitoring pH during precipitation processes.
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