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稀土是不可再生的重要战略资源,被誉为“工业味精”,应用日益广泛。但稀士原生资源日益枯竭,二次资源日益增加。废旧稀土荧光粉中含有约20%稀土,主要为铽(Tb)、钇(Y)、铕(Eu)和铈(Ce),是理想的回收原料之一。但目前稀土荧光粉回收率低,无成熟工业化技术。本文主要系统研究了结构稳定的铝酸盐蓝、绿粉碱熔崩塌机理,在此机理的指导下研究了两段式酸解和物理化学除硅工艺回收废旧稀土荧光粉。铝酸盐蓝、绿粉荧光粉具有化学性质稳定的,既不溶于酸,也不溶于碱,是目前稀土回收率低的主要原因。为高效回收蓝、绿粉中Tb、Eu和Ce元素,本文研究了蓝、绿粉碱熔分解过程中的晶型转变和稀土离子迁出过程。阐明了蓝、绿粉碱熔崩塌机理：首先Na+取代镜面层中的稀土和碱土离子,由于价态的不同,产生间隙Na+或氧空位,导致晶体结构失稳,晶格从镜面层开始崩塌。反应继续到尖晶石层,Na+置换尖晶石层Mg2+,晶格重组成NaA102。置换出来的稀土离子等最终生成BaC03、REO和MgO,以及H20。为了解决目前稀土荧光粉工业化回收率仅为50%左右的难题,根据三基色稀土荧光粉的特点,由蓝、绿粉碱熔崩塌机理指导下提出了两段式酸解工艺。首先一次酸解红粉,未溶解的蓝、绿粉碱熔水洗后,进行二次酸解,分别浸出获得Y-Eu和Ce-Tb富集滤液。稀土元素的浸出率有明显的提高,稀土元素的总浸出率从传统工艺的42.08%提高到94.60%,Y、Eu、Ce和Tb的浸出率分别为94.600%、99.05%、71.45%和76.22%。同时辅料盐酸用量节约了41.67%,片碱节约了37.5%,碱熔的物料质量降低了43.18%,有效降低了碱熔时的能耗。获得的Y-Eu和Ce-Tb富集滤液,有效缩短了萃取分离提纯流程,最终合理地降低了回收成本。两段式酸解工艺经过吨级工业化中试,浸出稀土滤液最终经过草酸沉淀和高温焙烧获得混合氧化稀土。稀土总回收率从原来的约50%提高到了85.4%,分别获得的两类初级氧化稀土物,纯度分别为92.81%和73.19%。为解决玻璃渣和硅铝氧化物杂质导致Ce和Tb元素的浸出率偏低的难题,提出了采用物理筛分和化学热碱浸出组合工艺去除玻璃渣和硅铝氧化物杂质。经除硅后,稀土总浸出率从83.13%提高到95.37%。Y、Eu、Ce和Tb的浸出率分别为96.1%、98.99%、78.59%和90.94%。当能有效除尽硅杂质时,稀土元素的总浸出率为98.60%,而Y、Eu、Ce和Tb的浸出率分别为99.06%、97.38%、98.22%和98.15%。以三种废旧稀土荧光粉为原料,总体平均回收率为92.34%,基中Y、Eu、Ce和Tb的回收率分别约为92.76%、94.60%、79.44%和84.93%。回收过程中产生的酸、碱性废液通过循环利用及中和沉淀,形成废液闭路循环。综上所述,本文为关键性的铝酸盐蓝粉(BMA)和绿粉(CTMA)碱熔分解提供相关理论基础,并提供了一种经济可行、环境友好的从废旧稀土荧光粉中工业化回收稀土的方法,将促进我国稀土资源的合理回收。