李有桂，王 輝，張文立

（1.合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.安徽華星化工股份有限公司，安徽 巢湖 238000）

廢棄LCD中銦回收的研究進(jìn)展

李有桂1，2，王 輝1，張文立1

（1.合肥工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.安徽華星化工股份有限公司，安徽 巢湖 238000）

隨著廢棄LCD量的增長(zhǎng)，從廢棄LCD中回收銦的技術(shù)也越來越受到重視。綜述金屬銦的富集與回收技術(shù)的研究現(xiàn)狀，介紹了廢棄LCD中銦回收的方法。

銦；回收；萃取法；還原法；膜分離法

自20世紀(jì)90年代以來，液晶顯示器（LCD）的技術(shù)迅速發(fā)展，加之具有清晰度高、圖像色彩好、省電、輕薄、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于家電、通信等產(chǎn)品中[1]。

盡管LCD技術(shù)起步較晚，但其憑借著優(yōu)良的性能得到了廣泛的應(yīng)用。從產(chǎn)品的產(chǎn)值來看，整個(gè)平板顯示器（FPD）市場(chǎng)經(jīng)過了高速增長(zhǎng)，到2009年占有市場(chǎng)的份額已經(jīng)超過了95%。據(jù)最近的報(bào)道，LG-Philips LCD已將其6代廠的產(chǎn)量提高到每月12萬片，其7代廠則希望達(dá)到每月9萬片的產(chǎn)量[1]。加之以數(shù)碼產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的特點(diǎn)，廢棄的LCD的量也隨之越來越多。因此，對(duì)于廢棄LCD的回收再利用的研究是當(dāng)今科研工作者關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

1 LCD的概況

LCD是利用環(huán)氧樹脂將兩片刻有銦電極的玻璃基板密封，注入液晶，然后在玻璃基板外側(cè)壓貼偏光片[2]。如圖1所示。

圖1 LCD結(jié)構(gòu)示意圖

由于銦是目前最貴的稀有金屬之一，并且它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于高空儀器、宇航設(shè)備、半導(dǎo)體工業(yè)技術(shù)以及無線電電子技術(shù)等領(lǐng)域中，因此，對(duì)于銦的回收利用的意義是極其重大的。

關(guān)于廢棄產(chǎn)品和礦石中銦的回收和利用，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有多次報(bào)道，研究方法主要以萃取法和化學(xué)沉淀法為主。目前，最為廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的是萃取法。本文就銦的回收和提取的方法做一綜述。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 萃取法

2.1.1 熱酸浸出法

熱酸浸出法是利用酸性溶劑將銦離子從混合體系中萃取出來。從技術(shù)觀點(diǎn)來看，以酸性萃取劑萃取銦離子的方法，可以排除干擾離子，比較容易實(shí)現(xiàn)，并已經(jīng)逐步建立起來。

李嚴(yán)輝等[3]在6mol·L-1的鹽酸中，將50g廢棄液晶顯示器碎片于 85oC的溫度下浸泡 6h。以Na2CO3溶液中和，并控制pH在3.0~3.5之間。澄清24h后，過濾，控制pH在1~1.5之間，溫度50oC，以海綿銦、鋅板或鋁板置換24h。最后，電解精煉，制得產(chǎn)品銦，純度可達(dá)99.99%。

2.1.2 有機(jī)溶劑浸出法

有機(jī)溶劑浸出法是利用有機(jī)溶劑除去干擾離子，進(jìn)而獲得較為純凈的銦離子體系，方便進(jìn)一步精提取。

聶耳等[4]將拆解后的液晶顯示器置于丙酮中，浸泡4h，然后將玻璃基板剝離，并將其置于丙酮中浸取15min，反應(yīng)結(jié)束后，通過蒸餾，分離液晶和丙酮。余下的玻璃片以硫酸溶液和二氧化錳90oC下浸取，萃取，電解精煉得到產(chǎn)品銦，回收率可達(dá)89%。

2.2 還原法

還原法是在高溫條件下，利用氫氣或活性炭等物質(zhì)的還原性，直接將銦離子還原成單質(zhì)的方法。

陳堅(jiān)等[5]對(duì)還原法做了相關(guān)的報(bào)道。氫氣還原法是將廢棄液晶顯示器粉碎，置于爐內(nèi)，通入氫氣，升溫。待反應(yīng)完全，在氮?dú)猸h(huán)境下冷卻至室溫，制得銦錫合金。

碳還原法中，首先粉碎廢棄液晶顯示器，并與活性炭按一定比例混合，置于馬弗爐中，高溫反應(yīng)完成后，降溫至300oC左右，加入適量氫氧化鈉，制得銦錫合金。

2.3 膜分離法

2.3.1 液膜分離法

液膜分離技術(shù)是利用人工生物膜的選擇透過性的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)分離的，金屬離子可以依據(jù)濃度的不同，在膜的左右進(jìn)行遷移，具有選擇性高、傳質(zhì)速度快、條件溫和等優(yōu)點(diǎn)。

Kazuo等[6-7]利用二（十八烷酰）磷酸（DISPA）作為載體的液膜法分離得到銦。他們還研究了DISPA萃取銦的平衡和動(dòng)力學(xué)，所得的In(III)離子，其萃取速率是由In(OH)2+和被吸附的萃取劑之間的界面反應(yīng)速度所決定的。進(jìn)一步的研究表明，銦可以選擇性地透過液膜，從而可將銦分離出來。

2.3.2 螯合樹脂分離法

由于常規(guī)的離子交換樹脂的選擇透過性較差，因此，很少用于銦的分離和回收。有鑒于此，人們研制出螯合樹脂和浸漬樹脂，并將其應(yīng)用于銦的分離。螯合樹脂具有吸附容量大、干擾少和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。近年來，在貴金屬的回收等研究領(lǐng)域比較活躍。

Annie[8]和Masaaki[9-10]研究小組利用多種膦酸基螯合樹脂回收提取銦，研究結(jié)果表明，羥基-聯(lián)膦酸基樹脂的效果較好，亞甲基-聯(lián)膦酸基、氨基-亞甲基-膦酸基樹脂的效果更好。此類樹脂針對(duì)銦資源的特點(diǎn)，在分離銦的過程中，具有特效選擇性、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。

3 存在的問題

3.1 萃取法存在的問題

盡管萃取法目前已經(jīng)在工業(yè)化生產(chǎn)中有了較為廣泛的應(yīng)用，從其具體的實(shí)施方法來看，雖然萃取法可以提取出純度較高的銦，但其工序過于繁瑣，在實(shí)際的操作過程中不易控制。這些問題，在工業(yè)化的進(jìn)程中，日后必將成為發(fā)展的屏障。

3.2 還原法存在的問題

還原法的步驟相對(duì)較為簡(jiǎn)單，但其所得到的是合金，而不是單質(zhì)銦。因此，在得到合金以后，還要進(jìn)一步地提取，這樣才能實(shí)現(xiàn)銦的回收。同時(shí)，形成了合金以后，其分離起來相對(duì)較為困難，不利于得到純度較高的產(chǎn)品。

4 展望

目前，溶劑萃取法依舊是分離回收銦的主要方法。從當(dāng)前的工業(yè)發(fā)展來看，溶劑萃取法、還原法以及膜分離法都有著自身的局限性，而膜分離技術(shù)相比之下具有更大的潛力。因此，筆者認(rèn)為，可以將目前幾種分離回收方法的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化、整合，設(shè)計(jì)出更為科學(xué)、有效的分離技術(shù)。這種方法應(yīng)該具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）分離、提純的工序相對(duì)簡(jiǎn)單；

（2）所得產(chǎn)品的純度高；

（3）方法具有環(huán)境友好的特點(diǎn)。

在膜分離技術(shù)提出以來，此法表現(xiàn)出極其明顯的環(huán)境友好的特點(diǎn)。筆者相信，隨著膜分離技術(shù)在分離銦方面的不斷完善，可以彌補(bǔ)萃取法和還原法的不足，從而設(shè)計(jì)出更為理想的分離方法，使得回收銦的方法不斷地完善起來。

[1]中國(guó)電子報(bào).液晶顯示器產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)三大趨勢(shì)[J].電子工業(yè)設(shè)備，2007,150（7）：10-12

[2]李維諟,郭強(qiáng).液晶顯示應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000

[3]李嚴(yán)輝，張欣，楊永峰等.ITO廢靶中銦的回收[J].中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，2002,12（20）：256-257

[4]聶耳，羅興章，鄭正等.液晶顯示器液晶處理與銦回收技術(shù)[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2008，2（9）：1251-1254

[5]陳堅(jiān)，姚吉升，周友元等.ITO廢靶回收金屬銦[J].稀有金屬，2003，27（1）：101-103

[6]Kazuo Kondo,Yukihiro Yamamoto,Michiaki Matsumoto.Separation of indium （III）and gallium（III）by a supported liquid membrane containing diisostearylphosphoric acid as a carrier[J].Joural of Membrane Science，1997,（137）:9-15

[7]Kazuo Kondo,Michiaki Matsurmoto.Separetion and concentration of indium （III）by an emulsion liquid memberane containing diisostearyphosphoric acid as a mobile carrier [J].Separation and Purification Technology，1998,（13）:109-115

[8]D.Annie.用含膦酸基的離子交換相回收銦、鍺和鎵的方法[J].濕法冶金，1989，（2）:77-80

[9]M Masaaki，A Masahiro.Recovery of indium in the sulfuric acid leaching solution of zinc leach residue with chelate resin[J].The Chemical Society of Japan，1990，（9）:976-981

[10]M Masaaki，A Masahir,A Yoshiro.Recovery of indium in the sulfuric acid leaching solution of zinc slag with chelate resin [J].The Chemical Society of Japan，1989，（12）:2012-2017

TQ028.7

A

1009-9530（2010）05-0001-02

2010-05-08

李有桂（1969-），男，安徽泗縣人，合肥工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院副教授，博士，研究方向：有機(jī)合成和不對(duì)稱催化反應(yīng)。