METHOD FOR INDIVIDUAL RARE EARTH METALS RECYCLING FROM FLUORESCENT POWDER E-WASTES

• Main Authors: PATIL, Ajay Bhagwan, LUDWIG, Christian, STRUIS, Rudolf P. W. J, SCHULER, Albert Josef
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 24.10.2019
• Subjects: ADHESIVES; CHEMISTRY; DYES; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FORELSEWHERE; METALLURGY; MISCELLANEOUS APPLICATIONS OF MATERIALS; MISCELLANEOUS COMPOSITIONS; NATURAL RESINS; PAINTS; POLISHES; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS; PRODUCTION AND REFINING OF METALS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS

A robust and economically viable process technology is developed for the recycling of critical rare earth elements (REEs) from end of life lamp fluorescent powder (FP) e-waste. This is one of the first efforts to recycle individual pure REEs from municipale-waste components to arrive at commercially promising individual REEs purity, which are knowingly difficult to separate from wastes. The process technology addresses the management of strategically important REEs resources relevant for green energy and smart/hybrid technology. The methodology involves cheap mineral acid for near quantitative REE metal's sequential digestion and extractive (liquid-liquid) separation protocols using the selective extractant ligand molecules and carefully designed hydrometallurgical process conditions to separate Y, Eu, and Tb, to more than 99% purity and Gd, La and Ce to elevated purities each from the metal digested FP waste fractions. The developed technology has potential for scale up on industrial scale, re-use of extractant and organic phase, as well as, extended use for recovering RE metals from other types of e- waste after optimizations. The process can be employed to REE mixtures from e-waste as well as mining tailings origin. The process has the advantage over earlier methods involving inseparably combined digested phosphor fractions as well as over inefficient leaching of Tb from LAP phosphor. It uses less complex organic extractants and lesser stages for the separation of the individually targeted REEs, such as onlyone extraction stage to achieve >99% pure Y from the digested YOX phosphor. It is also one of the first attempts to achieve individual high purity of rare earths raw materials from such a complex waste stream. The novel approach proposed herein with judicial choices of extractants and inventive steps of process hydrometallurgy will help to tap potential in e-waste secondary resources. The environmental benefit is important and possible due to the fact that the organic and acidic feeds are optimized throughout the process and could be re-used within the process. L'invention concerne une technologie de traitement robuste et économiquement viable, qui est mise au point pour le recyclage d'éléments des terres rares (ETR) essentiels à partir de déchets électroniques de poudre fluorescente (PF) de lampes en fin de vie. Il s'agit de l'une des premières tentatives de recycler des ETR purs individuels à partir de composants de déchets municipaux en vue de parvenir à une pureté d'ETR individuels prometteuse sur le plan commercial, lesquels sont connus pour être difficiles à séparer des déchets. La technologie de traitement aborde la gestion de ressources d'ETR stratégiquement importantes, pertinentes pour l'énergie verte et la technologie intelligente/hybride. La méthodologie met en jeu un acide minéral peu coûteux pour des protocoles de digestion séquentielle de métaux d'ETR quantitatifs proches et des protocoles de séparation extractive (liquide-liquide) à l'aide des molécules de ligand d'agent d'extraction sélective et des conditions de traitement hydrométallurgique soigneusement conçues en vue de séparer Y, Eu et Tb à plus de 99 % de pureté et Gd, La et Ce à des puretés élevées, chacun à partir des fractions de déchets de PF digérés métalliques. La technologie mise au point présente un potentiel de mise à l'échelle à l'échelle industrielle, de réutilisation de l'agent d'extraction et de la phase organique, ainsi qu'une utilisation étendue pour récupérer des métaux TR à partir d'autres types de déchets électroniques après optimisations. Le traitement peut être mis en œuvre pour des mélanges d'ETR à partir de déchets électroniques ainsi que pour l'origine des résidus miniers. Le traitement est avantageux par rapport à des procédés antérieurs impliquant des fractions de phosphore digérées combinées de manière inséparable ainsi qu'une lixiviation inefficace de Tb à partir de phosphore LAP. Il utilise moins d'agents d'extraction organiques complexes et moins d'étapes pour la séparation d'ETR ciblés individuellement, telles qu'une seule étape d'extraction en vue d'obtenir > 99 % d'Y pur à partir du phosphore YOX digéré. Il s'agit également d'un des premiers essais pour obtenir une pureté élevée individuelle de matières premières de terres rares à partir d'un tel flux de déchets complexes. La nouvelle approche proposée dans la présente invention avec des choix judicicieux d'agents d'extraction et les étapes innovantes de l'hydrométallurgie de traitement vont permettre d'exploiter le potentiel de ressources secondaires de déchets électroniques. Le bénéfice environnemental est important et possible en raison du fait que les charges organiques et acides sont optimisées tout au long du traitement et pourraient être réutilisées dans le traitement.