如您的瀏覽器不支援Javascript 功能,若網頁功能無法正常使用,請開啟瀏覽器javascript 狀態 APO COE-GP_綠色產業新知_資源循環 APO COE-GP
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綠色產業新知

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自然資源使用-螢光粉回收稀土元素之技術介紹

符合原則(標籤):1.案例會員國:義大利、中國、日本、埃及、2.技術、3.APO會員需求:提高會員國對GP的認知(awareness building)、4.產業別:製造業、5.三重盈餘:環境,經濟

前言:

        亞洲生產力組織(Asian Productivity Organization, APO)為一國際組織,致力於提升產業之綠色生產力(Green Productivity, GP),APO提倡GP之目的乃在於促進組織各會員國能夠改善環境問題,強化生產力提升組職經濟價值,並共同邁向亞洲的永續發展。由於APO許多會員國為開發中國家,經濟發展過程當中,人民生活水準將會有所提升,而照明使用的燈管亦將成為主要的消耗商品,因此如何回收廢棄用燈管中可再利用資源乃目前資源回收項目中相當重要的議題。一般而言,三波長螢光粉乃製造螢光燈管的重要原物料,其中富含相當重要的稀土元素,包含了鑭(La),鈽(Ce),銪(Eu)以及釔(Y)等,考量經濟因素與再利用性,多數的回收技術主要目標為銪跟釔兩大類,故本文主要介紹上述兩項稀土元素的回收技術。

螢光粉回收技術之介紹

        針對螢光粉回收稀土元素之技術國際研究大致上分為溶劑萃取與酸萃取法兩大類;酸萃取法主要利用鹽酸、硝酸與硫酸作為浸出劑。經濟面考量下,硫酸可以獲得較高的浸出率,且提高溫度,提升硫酸濃度與浸出器轉速皆有助於稀土的浸出率。而溶劑萃取法具有設備簡單、操作快速,回收率高等優點,但有機溶劑的毒性與價格乃是本技術最大之障礙。

►酸萃取法

義大利學者透過不同的酸性溶液和氨進行回收釔之測試,結果發現氨水不適合回收釔元素,而硝酸會產生以氮氧化物為主的有毒氣體;硫酸與鹽酸的回收效果較好,但硫酸回收的鈣含量最低,該研究發現硫酸濃度為4N,操作溫度設定在90度C,固液比控制在20% w/v為大量回收之條件。中國之學者亦進行類似之研究,其研究發現pH值控制在8,草酸濃度為6.25g/L,沉澱時間為3小時的操作條件下,稀土浸出率可以達到89.85%

►溶劑萃取法

日本雖以高科技產業聞名於世,但礙於日本並不出產稀土,需仰賴於進口才得以發展其產業,故近年來日本對於稀土萃取的研究如雨後春筍般大量發表。日本學者於2013年採用離子溶劑N, N-dioctyldiglycol armic acid(DODGAA)回收螢光粉中的稀土金屬,將可以有效的回收釔、銪、鑭、鈽等稀土元素。埃及學者則採取另一項溶劑進行萃取。主要流程如下:先以30%之丙酮刷洗燈管中之螢光粉,避免汞蒸發造成二次汙染;之後將收集之粉末先以硫酸萃取獲得硫酸釔與硫酸銪使其轉變成硫酸氰鹽類,再使用Trimethyl-benzyl ammonium chloride選擇性萃取出釔與銪。之後採取N-tributylphosphat回收剩餘之金屬,並利用硝酸獲得硝酸釔與硝酸銪搭配乙醇溶劑將其分離。

結語

由上述之可行技術方法整理如下表所示:

 

參考文獻:

  1. 于寧,2014,「亞洲生產力組織會員國之綠色生產力實施現況與需求評估」,亞洲生產力組織綠色卓越中心(APO COE GP)。
  2. 郭建宏,2014,稀土資源回收技術之環境衝擊與碳足跡評估-以螢光粉回收釔、銪為例,碩士論文,國立台北科技大學
  3. De Michelis, I., Ferella, F., Varelli, E. F., & Vegliò, F. (2011). Treatment of exhaust fluorescent lamps to recover yttrium: Experimental and process analyses. Waste management, 31(12), 2559-2568.
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