Способ регенерации люминофора на основе ортованадата редкоземельных элементов

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

COIO3 COOCTCIIIIX

Социалистмчесиии

Республик и 935523 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) 3»IIJIeIIo 15. 05. 80 (21) 2925575/23-26 с присоединением заявки М (23) П риоритет

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 1 5 . 06. 82 (5! )М. Кл.

С 09 К 11/01

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621.3..032.35:546..65 881,004.86

088.8

Ф. Н. Козлов,:К.А. Порошина, Ю. A. !таикоот— и В.И. Солдатов

1 (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЛОМИНОФОРА HA ОСНОВЕ

ОРТОВАНАДАТА РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к производ= ству люминофоров, конкретно, к технологии регенерации отходов люминофоров на основе ванадатов редкоземельных элементов (ВЗЭ), образующихся как в процессе. изготовления этих люминофоров, так и при изготовлении дневных ртутных ламп (ДРЛ), и может быть использовано при получении люминофоров на основе редкоземельных элементов.

Известен способ регенерации продукта из смеси люминофоров для цветного телевидения, включающий красную составляющую свечения из окисного иттрий-гадолиниевого люминофора, активированного европием, и ортованадата иттрия, и синюю или зеленую составляющую из сульфидов кадмия и/или цинка. Исходный продукт сначала обрабатывают минеральной кислотой при нагревании до рН раствора 3,5-4,0, при котором ванадатная составляющая остается в твердой,фазе, а редкоземельная - e растворе. Из полученной при этом суспензии отделяют ортованадат иттрия без вскрытия в виде твердого продукта, а раствор осаждают щавелевой кислотой. Осажденные оксалаты далее прокаливают и получают оксиды РЗЭ Р 7

Однако способ не обеспечивает регенерацию ванадатной составляющей, которая не претерпевает изменения и по существу без вскрытия уходит в отход.

Известен также способ регенерации люминофора на основе ортованадата редкоземельных элементов, включающий обработку его 5-10 М-ной соляной кислотой или 10-15 M-ной азотной кислотой при нагревании до 80 С,добавление к полученному реакционному продукту воды, выделение из реакционной пульпы образовавшегося осадка пятиокиси ванадия., осаждение оставшегося маточного раствора щавелевой кислотой, промывку полученного при

935523

S !

О этом осадка оксалатов редкоземельных элементов, сушку его и прокаливание (2 ).

Такой способ не позволяет полностью извлекать Р33 и пятиркись ванадия за один цикл однократной обработки, что приводит к потерям и требует в последующем при возврате продукта в технологический процесс необходимой корректировки соотношения между основой люминофора — ванадатом иттрия и активатором - ванадатом европия.

Целью данного изобретения является повышение степени селективного Извлечения ванадия и редкоземельных элементов из люминофора на основе орто-, ванадата редкоземельных элементов при сохранении исходного соотношения последних в извлекаемом продукте.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регенерации люминофора на основе ортованадата редкоземельных элементов, обработку исходного люминофора ведут концентрированной серной кислотой при Т:Ж=1:4-5 и нагревании до образования реакционного продукта в виде сульфатной массы, добавления к полученному реакционному продукту воды,последующего введения в него азотной кислоты при 80-9ЮС, выдерживания его до изменения цвета и дополнительной обработки аммиачной водой до рН 1,1-1,4 с no" следующим выделением из образова вшейся при этом пульпы осадка пятиокиси ванадия, осаждением оставшегося маточного раствора щавелевой кис" йотой, промывкой полученного осадка оксалатов редкоземельных элементов, сушкой его и прокаливанием.

Оптимальность предложенных условий по Т:Ж, рН и соотношению азотной кислоты и люминофора определяется следующим.

При соотношении Т;Ж менее 1;4 происходит неполное вскрытие люминоФора (не более 75-803), при соотношении более чем 1:5, перерасходуется серная кислота. При. этом при температуре менее 80. С также происходит о неполное вскрытие, примерно на 80904.

Концентрированную азотную кислоту используют для перевода ванадия в пятивалентное состояние, При соотношении люминофора и кислоты менее

1:1 ванадий переходит в пятивалентное состояние не полностью. Увеличе ние количества азотной кислоты по отношению к количеству-люминофора выше 1,5 не влияет на окисление ванадия, а приводит. только к дополнительному расходу и кислоты и аммиачной воды.

При рН менее 1,1 или более 1.,4 выделение гидратированной пятиокиси ванадия аммиачной водой не происходит, так как при рН меньше 1,1 ванадий связан в комплексе с серной кислотой, при рН выше 1,4 идет образование растворимого ванадата аммония.

Предложенный способ обеспечивает селективное извлечение ванадия и редкоземельных элементов при сохранении исходного состояния последних в извлекаемом продукте.

В результате переработки люминофорных отходов по данному предложению получают чистую смесь окисей

РЗЭ. исходного компонентного состава и пятиокись ванадия.

Извлечение описанных составляющих компонентов РЗЭ, пятиокиси ванадия в продукт регенерации повышено примерно на 104 и составляет 96-98/.

Пример 1. Отходы ортованаз© датного люминофора марки Л-43 в количестве 200 г, содержащие 112 г и

88 г окислов иттрия и ванадия соответственно и 4,63 окиси европия, загружают в концентрированную серную

О кислоту, нагретую до 80 С, взятую

3$ в количестве 0,2 л. и выдерживают

10 мин до образования густой массы сульфатов. Затем раствор нагревают до 80 С и приливают к нему 0,2 л ао концентрированной азотной кислоты, выдерживают при этой температуре до изменения цвета окраски из зеленого в светло-соломенный и дополнительно обрабатывают аммиачной водой

"чда" при рН = 1,1, из образовавшейiS ся пульпы выделяют гидратированную пятиокись ванадия. Для этого пульпу перемешивают при 80 С 30 мин и ото фильтровывают осадок пятиокиси ва надия, который промывают горячей обессоленной водой при Т:Ж = 1:5 два раза. Отфильтрованную гидратированную пятиокись ванадия загружают в кварцевую кювету, сушат 4 ч при

150 С и прокаливают 12 ч при 550 С, Я после чего охлаждают до комнатной температуры и просеивают. о

В горячий раствор РЗЭ при 80 С,,оставшийся после фильтрации гидрати 9355

1. Способ регенерации люминофора на основе ортованадата редкоземель-, ных элементов, включающий обработку

его минеральной кислотой при нагревании, добавление к полученному реакционному продукту воды, выделение из реакционной пульпы осадка пятиокиси ванадия, осаждение оставшегося маточного раствора щавелевой кислотой, промывку полученного осадка оксалатов редкоземельных элементов, сушку его и прокаливание, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения степени селективного извлечения ванадия и редкоземельных элементов llpH сохранении исходного соотношения последних в извлекаемом продукте, обработку исходного люминофора ведут концентрированной серной кислотой при Т:Ж=1:4-5 до образования реакционного продукта в виде сульфатной массы, а в полученный после добавления к последней . воды раствор вводят азотную кислоту выдерживают его до изменения цвета и дополнительно обрабатывают аммиачной водой до рН 1,1-1,4 и из образовавшейся при этом пульпы выделяют осадок пятиокиси ванадия.

2. Способ по и ° 1, о т л и ч а юшийся тем, что азотную кислоту рованной пятиокиси ванадия, при включении мешалки засыпают 3,5 кг щавелевой кислоты. После отстаивания образовавшегося осадка оксалатов

РЗЭ проверяют полноту их осаждения. S

В случае отсутствия полноты добавляют 0,2 кг щавелевой:кислоты,затем оксалаты РЗЭ промывают деканатацией горячей обессоленной водой при 80 С три раза при Т:Ж = 1:5 и отфильтровывают. Оксалаты загружают в кварцевую кювету и прокаливают при

900 С 2 ч. Полученные оксиды РЗЭ охлаждают до комнатной температуры и просеивают через капроновую сетку

У 35. В результате получают 109,76 г окисного продукта РЗЭ при содержании в нем окисла европия 4,593 и 86,24 г пятиокиси ванадия.

Пример 2. Отходы ортована- 20 датного люминофора по примеру 1 загружают в концентрированную серную кислоту, нагретую до 85 С, взятую в количестве 0,5 л, выдерживают

10 мин. Затем в полученную пульпу 2з небольшими порциями заливают 4,9 л обессоленной воды и перемешивают до полного растворения пульпы. Раствор нагревают до 85 С и приливают

0,2 л концентрированной азотной кис- зв лоты, выдерживают при этой температуре до изменения цвета окраски из зеленого в светло-соломенный, затем обрабатывают аммиачной водой при рН 1,2 и выделяют образовавшуюся гидратированную пятиокись ванадия.

Пульпу пятиокиси ванадия перемешивают npur 85 С 30 мин и отфильтровыо вают. Осадок промывают горячей обессоленной водой при Т:Ж = 1:5 два раза. Отфильтрованную гидратированную пятиокись ванадия загружают в кварцевую кювету и после 4-х ч сушки при 150 С прокаливают 12 ч при

550 С. Охлаждают до комнатной темо пературы и просеивают. о

В горячий раствор РЗЭ при 85 С после фильтрации гидратированной пятиокиси ванадия при включенной мешалке засыпают 3,5 кг щавелевой кислоты. После отстаивания осадка оксалатов РЗЭ проверяют полноту их осаждения. В случае отсутствия полноты, добавляют 0,2 кг щавелевой кислоты. Затем оксалаты РЗЭ промывают декантацией горячей обессоленной водой при 85 С три раза при Т:Ж=1:5 . ! и отфильтровывают. Оксалаты загружают в кварцевую кювету и прокалива23 6 ют при 900 С 2 ч. Полученный окисный продукт РЗЭ охлаждают до комнатной температуры и просеивают через капроновую сетку N 35.

В результате получают 109,8 r окисей РЗЭ и 86,3 г пятиокиси ванадия. Содержание окиси европия в

РЗЭ"продукте 4,6 ь.

Данные примеров показывают, что продукт переработки люминофорных отходов имеет примерно такое же соотношение окисей РЗЭ, что и исходный. Это позволяет использовать регенерированные продукты для синтеза люминофора без корректировки между основой люминофора и активатором (европием).

Регенерация смеси окислов РЗЭ и пятиокиси ванадия из отходов ортованадатного люминофора обеспечивает повышенное извлечение указанных компонентов и позволяет таким образом экономить дорогостоящее редкоземельное сырье при получении данного

1 типа люминофоров.

Формула изобретения

Составитель Л. Романцева

Техред А. Ач Корректор М. Коста

Редактор А. Гулько

Заказ 4156/31

Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгюрод, ул. Проектная,4

7 93552 вводят в раствор из расчета ее весового отношения к люминофору 1-1,5 при температуре 80-90 С. о

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3 8

1. Патент США 11 3577351 кл. 252-301.4,, опублик.. 1972 °

2. Патент США М 3420860, кл. 260-429.2, опублик, 1969.