碱熔融法回收硅酸镥钇晶体回收料中的稀土镥钇.pdfVIP

碱熔融法回收硅酸镥钇晶体回收料中的

稀土镥钇

[摘要]以硅酸镥钇晶体回收料为原料，将原料与碱熔剂按一定比例混合，在

一定温度下进行热分解，待分解完全，冷却后，再经过盐酸浸出、除钠、除硅等

过程，可将硅酸镥钇晶体回收料中的稀土元素转化为氯化镥钇溶液，氯化镥钇溶

液经过萃取分离、沉淀、灼烧等为单一氧化物。

关键词：碱熔融法、硅酸镥钇回收料、回收、稀土

1引言

正电子发射断层扫描成像仪（PET）是当今最先进的医疗诊断设备之一，也

是《中国制造2025》重点发展的高性能医疗器械产品。硅酸镥钇闪烁晶体是目前

PET用主流商用探测材料，也是我国宝贵的重稀土资源镥元素的主要应用领域之

一。近年来，随着我国高端核医学装备产业的快速发展和国民医疗健康需求的不

断增长，国内PET装机量快速增长，对硅酸镥钇晶体产生巨大需求。

PET用硅酸镥钇晶体需要以阵列的形式进行应用，阵列加工过程会产生大量

的晶体切削料、研磨料，以及性能不达标的残次品，其构成了当前硅酸镥钇晶体

回收料的主体。经测算，硅酸镥钇晶体毛坯只有大约40%能转化为合格的晶体器

件产品，还有60%都转化为各种形式的回收料，大部分硅酸镥钇晶体回收料中氧

化镥的含量可高达80%左右，因此具有极高的回收价值。

为了从硅酸盐中有效的分离镥、钇元素，需要破坏其稳定的硅酸盐结构，使

镥、钇元素可以从硅氧四面体组成的阵列束缚中释放出来。利用熔融碱或高浓度

碱液可以提供成键的OH分解硅酸盐结构，因此，碱熔融法处理成为分解硅酸盐

-

型矿物的有效方法之一。

2实验内容

2.1原材料

本实验所用硅酸镥钇晶体回收料（需破碎、研磨，过100目筛），主要以镥、

氧、硅为主要元素，杂质含量低，回收料组成成分见表1，稀土氧化物配份见表

2。

表1回收料组成成分/%

组稀土氧化物总量二氧油其他

成成分（REO）化硅和水元素

质≥80≤20≤≤1

量分数1

表2稀土氧化物配份/%

稀土氧化物LuO/REO其他稀土氧化物/REO

23

质量分数≥80≤20

2.2实验器材

本实验所用实验仪器主要包括DJ1C型电动搅拌器、KSL可控型马弗炉、

TE612-L电子分析天平、X＇PertPRO型X射线衍射仪等仪器。

2.3实验原理

本分解实验采用碱熔融法，利用碱性熔剂与固体试样混合，以增加试样中碱

性氧化物的含量，把不溶性的硅酸盐转化为可溶性的碱金属硅酸盐。坩埚以铂金、

银、高铝坩埚为主，减少碱性物质对坩埚的腐蚀。以NaCO、NaOH碱熔法分解硅

3

酸盐矿为例，说明其反应原理：

MSiO+NaNO=NaSiO+MNO①

33233

MSiO+2NaOH=NaSiO+M(OH)②

3232

熔融物用热水提取，HCl或HNO3进行酸化，生成硅酸，硅酸是一种很弱的无

机酸，电离度很小（K1约为10，K2约为10），溶解度很小，因而很容易从