[发明专利]从荧光灯回收稀土金属的方法

说明书

本申请是名为“从荧光灯回收稀土金属的方法”、申请号为200780020276.4之中国专利申请的分案申请，原申请200780020276.4是根据专利合作条约于2007年5月31日提交的国际申请(PCT/EP2007/055295)进入中国国家阶段的国家申请。

技术领域

本发明从根据权利要求1的前序部分的从荧光灯回收稀土金属的方法出发。这种方法特别适用于线型的荧光灯，然而也适用于结构紧凑(kompakt)的荧光灯。

背景技术

荧光材料废料以前常常作为特种垃圾而填埋处理。现在已知的处理荧光材料废料的方法主要描述一些方法，其目的是回收单个组分，特别是稀土荧光材料。

已研发的方法应能采用在经济上可认同的手段而达到所要求的质量，其允许无限制地再利用经过处理的产物作为荧光材料。

DE-OS 34 10 989描述了一种方法，该方法基于两步的酸浸出，随后用草酸沉淀稀土金属。在第一步中通过用硝酸浸出从三基色荧光材料(Dreibandenleuchtstoff)-混合物中分离卤化磷酸盐(Halophosphat)。剩余的稀土金属-荧光材料混合物在至少90℃下再次用硝酸处理。稀土金属氧化物进入溶液中。在固液分离后，洗涤、干燥和加热处理由难溶的铝酸盐荧光材料构成的固体物料。通过添加10％的草酸而从滤出液中沉淀出作为草酸盐混合物的钇和铕。

DD-A 246 551描述了在90℃下含稀土金属的荧光材料组分在盐酸或硝酸中的完全溶解。为了分离二价金属，随后用氨从溶液中沉淀出作为氢氧化物的稀土金属。将氢氧化物再溶解在盐酸或硝酸中并且然后作为草酸盐沉淀。然而，这种稀土金属氧化物混合物所存在的形式不适合直接用于荧光材料产品中，而只适合作为分离稀土元素的附加的昂贵的工艺过程中的中间产物。

在DE-A 196 17 942中，处理是基于用稀盐酸处理荧光材料废料。利用稀盐酸在加入氧化剂下尽可能地使卤化磷酸盐荧光材料进入溶液中。固/液分离之后，残留物中剩余的稀土金属荧光材料用去离子水彻底洗涤，从水相中分离、干燥并且在T＞1200℃下加热处理。

在DE-A 199 18 793中描述了一种用于三基色荧光材料的方法，采用该方法回收钇铕氧化物作为单一组分。钇铕氧化物的质量允许其无限制地在荧光材料产品中再利用。在第一步中利用硝酸将水银和卤化磷酸盐荧光材料从荧光材料废料中溶出。在第二步中用碳酸盐碱液(Carbonatlauge)处理稀土金属荧光材料混合物。钇铕氧化物选择性地进入溶液中并且作为钇铕碳酸盐而沉淀，随后加热处理成氧化物。

从JP-A 11071111获知一种用来萃取稀土金属化合物的方法。机械化学地处理含有稀土金属的物质预定的时间，以改变晶体结构。随后用低浓度的酸浸出所得到的物质，以萃取含稀土金属的化合物。在此稀土金属特别是Y和Sc或也可以是来自镧系元素组的元素。机械化学处理优选用高能冲杆进行。低浓度的酸优选是浓度为N≤1的盐酸和硫酸。因为稀土金属化合物可以在比较温和的条件下从荧光灯废料中萃取出来，所以工作环境在这种情况下可以是相对安全的。特别地荧光灯废料可以归为有前途的未来的稀土金属城市来源。这提供了稀有原料再利用的可能性。

这些出版物很大程度上谋求通过选择性的溶解来“直接”回收荧光材料的目标。在此过程中，荧光材料在溶解后作为固体残留物来分离，或者在钇铕氧化物“YOE”，即Y₂O₃:Eu的情况下是在溶解后再沉淀。在第一种方法中，残留物中剩余的最精细的玻璃碎片(Glassplitter)和残留物包含所有难溶的组分这一事实阻碍了其用作具有足够质量的荧光材料。对于Y₂O₃:Eu，由于杀伤元素(Killerelement)(例如钙、铽)的共沉淀也同样降低了光效率，使其不能用在荧光灯制备中。

而其它出版物的目的在于以不同的化合物形式回收稀土金属。然而第二种方法极不可能定量回收铽。在第五种方法中所应用的研磨法虽然提高了铽的产率，然而已溶解的铝和镁的数据显示，这种效果只有极小部分归因于难溶铝酸盐的分解。

正因为铽是当今经济上最有价值和最昂贵的稀土元素，因此尤其重视这种元素的完全萃取。

大部分铕组分作为易溶化合物Y₂O₃:Eu(三基色红荧光材料)存在，因为铕化合物是制备三基色荧光材料时第二贵重的组分，所以从难溶化合物中萃取铕从经济观点来说也是不能忽视的。

发明内容