A Study on Improvement of Recycling Process of Waste Fluorescent Lamps

Abstract

This study was conducted to improve the recycling process of waste fluorescent lamp, and investigate the possibility of using the waste fluorescent lamp glass as a raw material for glass beads, the leaching method of rare earth from the waste phosphor powder, and the possibility of solvent extraction of rare earth from the rare earth leaching solution. The waste phosphor contained 28.9% yttrium oxide, 3.46% cerium oxide, 1.95% europium oxide, 1.76% terbium oxide, and 1.43% lanthanum oxide. As a result of the trial production of glass beads using waste fluorescent lamp glass, it was judged that the production yield and quality were excellent, so that waste fluorescent lamp glass could be used as a raw material for glass beads. The soda roasted waste phosphor was leached in water and thereby the aqueous solution was blown with CO2 to drop the pH to about 7, Then, Al, Si and residual Na2CO3 were dissolved, and NaAlCO3(OH)2 and SiO2 were precipitated in the aqueous solution. In the 62 이기헌 · 이동훈 · 송영준 · 김창권 J. of Korean Inst. Resources Recycling Vol. 29, No. 3, 2020 1. 서 론 희토류는 Table 1에서 보듯이 원자번호가 57(Lanthanum) 부터 71(Lutetium)까지인 원소계열을 말하며, IIIA 족의 원소군(La족 15가지 원소와 및 Scandium와 Yttrium)을 포함하여 총 17종이 희토류 원소(Rare earth element)로 총칭되고 있다. 희토류는 자성재료, 전자 재료 등 첨단산업용 소재로 광범위하게 사용되고 있어 지속적으로 수요가 증가하고 있으며 그 내용을 Table 2에 나타내었다. 희토류 원소중 형광등 및 LED와 같은 조명용 광원에는 Y, La, Ce, Eu, Tb 등과 같은 물질들이 Phosphors 조성물질로 주로 사용 되고 있다. 희토류가 생산되는 지역은 매우 한정적이며 최근 들어 중국을 비롯한 희토류 생산국가에서 광물자원 을 국가발전 전략을 수립하는 중요한 요소로 사용하고 있 다. 희토류 자원은 확정매장량 기준으로 중국 36.5%, 독 립국가연합 19.3%, 미국 13.2%, 호주 5.5% 등에 주로 분 포되어 있다. 특히 경희토류인 네오디뮴(Nd)과 중 희토류인 디스프 로슘(Dy)과 터븀(Tb)은 중국에서 거의 전량이 생산되고 있다. 중국 외의 국가에도 희토류가 적지 않게 매장되어 있 음에도 불구하고 생산량을 늘리지 못하는 이유는 희토류 원광의 추출 및 분리과정에서 발생하게 되는 환경오염 때문이다. 희토류 1톤 생산 시 약 8.5kg의 불소와 13kg의 분진, 그리고 960만~1,200만 리터의 폐수를 배출한다. 또 한 분진, 폐가스, 플루오르화수소산, 이산화황, 황산, 약 75,000리터의 산성 폐수, 그리고 방사성 폐기물이 포함 되어 있다. 특히 산성 폐수에는 다량의 중금속과 미량의 희토류 금속이 존재 한다. Fluorescent lamp는 Light source인 자외선을 가시광선으로 바꾸어 주는 형광체가 유리관 내부에 도포하게 되는데, 1회에 6~7μm 씩 30μm 이 상 될 때까지 6회 이상 반복적인 도포 작업 과정을 거친 후 600°C로 가열하여 코팅하게 된다. 유리관 내부에 코 팅된 Phosphor는 host lattice와 소량의 activator로 구성 된다. 에너지를 빛의 형태로 방출하는 물질을 Phosphor라 solvent extraction of cyanex272-hydrochloric acid, cyanex272-sulfuric acid, D2EHPA-hydrochloric acid, D2EHPA-sulfuric acid, Ionquest290-hydrochloric acid, Ionquest290-sulfuric acid, p507-hydrochloric acid using xylene as a diluent, the extraction yield of Y, Eu, Ce, La, and Tb are close to 100%. However, in this conditions, the difference in extraction yield for each element, that is, selectivity is 16% or less.