[發(fā)明專利]自熒光體材料回收稀土及相關(guān)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180061486.4
• 申請(qǐng)日: 2011-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103261457A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K.V.古里尚卡;P.K.納馬爾瓦;A.M.斯里瓦斯塔瓦;S.K.曼帕利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): C22B59/00
• 分類號(hào): C22B59/00;C22B7/00;C01F17/00;B09B3/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐晶;林森

背景

總體而言，本發(fā)明涉及自熒光體材料、例如自熒光體廢物回收稀土元素的方法。具體而言，本發(fā)明涉及通過(guò)火法冶煉法自熒光體材料回收稀土元素的方法。

熒光體是吸收在電磁光譜的一部分中的輻射能且發(fā)射在電磁光譜的另一部分中的能量的發(fā)光材料。一類重要的熒光體為具有高化學(xué)純度且具有受控組成的結(jié)晶無(wú)機(jī)化合物，已向其中加入了少量其他元素(稱為“激活劑”)以將它們轉(zhuǎn)化成有效的熒光材料。在激活劑與無(wú)機(jī)化合物的適當(dāng)組合下，可控制發(fā)射的顏色。熒光體在商業(yè)上廣泛用于各種系統(tǒng)或裝置中，年度銷量的增長(zhǎng)(annual?volume?growth)為約5%。主要應(yīng)用于發(fā)射顯示器、熒光燈和陰極射線管(CRT’s)中。

稀土摻雜的熒光體(也稱作稀土熒光體)作為在照明和顯示應(yīng)用中的熒光材料起到關(guān)鍵且必不可少的作用。通常，基于稀土熒光體的裝置表現(xiàn)出比較高的效率。熒光燈的常見(jiàn)三熒光體(triphosphor)共混物經(jīng)由發(fā)射三價(jià)銪產(chǎn)生紅光；經(jīng)由發(fā)射二價(jià)銪產(chǎn)生藍(lán)光；且經(jīng)由發(fā)射三價(jià)鋱產(chǎn)生綠光。其他常用的稀土包括釔、釤、鐠、鈰、鑭和釓。紅色熒光體、綠色熒光體和藍(lán)色熒光體的共混物通常用于顯示裝置和熒光燈中的白光發(fā)射。

大量的廢熒光體材料自制造殘?jiān)蛷U棄裝置回收。廢棄的熒光體廢物是可回收的稀土元素的潛在來(lái)源。回收熒光體材料且特別是昂貴的稀土元素或使其再循環(huán)具有生態(tài)學(xué)以及經(jīng)濟(jì)利益，它們對(duì)于非熒光體的許多應(yīng)用是必不可少的。所述應(yīng)用的實(shí)例包括制造不同的合金、制備稀土磁鐵和制備各種類型的催化劑。

先前對(duì)于稀土回收的大部分嘗試集中在報(bào)廢的熒光燈或計(jì)算機(jī)顯示器上。還對(duì)于通過(guò)氣力分離或通過(guò)化學(xué)方法自廢熒光體回收稀土進(jìn)行了少量嘗試。然而，這些方法因?yàn)槠涑杀久芗膹?fù)雜性和/或其耗時(shí)的性質(zhì)而在經(jīng)濟(jì)上不可能始終適合。

因此，將需要發(fā)展自熒光材料、特別是自熒光體廢物有效回收稀土的新方法。

發(fā)明簡(jiǎn)述

在一個(gè)實(shí)施方案中，公開(kāi)了自含有稀土的熒光體材料回收至少一種稀土元素的方法。所述方法包括鹵化步驟(a)和還原步驟(b)。首先在熔融鹽中使所述熒光體鹵化以將其中所含的至少一種稀土成分轉(zhuǎn)化成可溶性稀土鹵化物。隨后，可將在所述熔融鹽中的稀土鹵化物還原以將所述稀土鹵化物轉(zhuǎn)化成以其元素態(tài)的稀土元素。

另一實(shí)施方案為如下方法，其中在單一步驟中同時(shí)進(jìn)行鹵化步驟和還原步驟。所述方法包括在熔融鹽中且在存在鹵化劑的情況下電解還原熒光體以分離稀土元素。

在一個(gè)實(shí)施方案中，公開(kāi)了自熒光體材料單個(gè)地回收多種稀土元素的方法。所述方法包括鹵化步驟(a)和還原步驟(b)。首先在熔融鹽中使所述熒光體鹵化以將其中所含的多種稀土成分轉(zhuǎn)化成可溶性稀土鹵化物。隨后，可將在所述熔融鹽中的稀土鹵化物選擇性地還原，以將所述稀土鹵化物轉(zhuǎn)化成以其元素態(tài)的稀土元素。

附圖

在參考附圖閱讀以下詳述時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)勢(shì)，在整個(gè)附圖中，相同的符號(hào)表示相同的部分，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行鹵化步驟(a)的設(shè)備的示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行還原步驟(b)的設(shè)備的示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的設(shè)備的示意圖；

圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案對(duì)于兩種樣品的環(huán)伏安(cyclic-voltametery)試驗(yàn)的結(jié)果的曲線圖。

發(fā)明詳述

在整個(gè)說(shuō)明書和權(quán)利要求書中使用的近似語(yǔ)可用于修飾任何定量表述，這些表述可容許在不導(dǎo)致其相關(guān)的基本功能發(fā)生變化的條件下進(jìn)行改變。因此，通過(guò)術(shù)語(yǔ)例如“約”修飾的值不限于所指定的精確值。在有些情況下，近似語(yǔ)可對(duì)應(yīng)于用于測(cè)量所述值的儀器的精度。

在以下說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，除非另有明確規(guī)定，否則單數(shù)形式“一”和“該”包括復(fù)數(shù)個(gè)指代物。

本文所用的術(shù)語(yǔ)“可”和“可為”表示在一組情況下發(fā)生的可能性；所說(shuō)明性質(zhì)、特征或功能的擁有；和/或通過(guò)表達(dá)與所限定動(dòng)詞相關(guān)的能力、性能或可能性中的一種或多種來(lái)限定另一動(dòng)詞。因此，?“可”和“可為”用來(lái)表示所修飾術(shù)語(yǔ)顯然適當(dāng)、能夠或適于所指定的能力、功能或應(yīng)用，同時(shí)考慮到在一些情況下所修飾術(shù)語(yǔ)有時(shí)可能不適當(dāng)、不能夠?qū)崿F(xiàn)或不合適的。例如，在一些情況下，可預(yù)期一個(gè)事件或能力，而在其他情況下，所述事件或性能不會(huì)出現(xiàn)-該區(qū)別由術(shù)語(yǔ)“可”和“可為”記錄。