詹曉燕

摘 要：作為廢LCD面板中的一種稀有金屬，銦具有較大的回收利用價值。目前，主流的回收方法是首先進(jìn)行酸浸出，然后分離富集得到銦。YZND公司開發(fā)了一種方法，首先采用物理法實(shí)現(xiàn)含液晶銦富集物和玻璃偏光片層的分離，然后采用真空裂解法將銦精礦和液晶分離，完成銦的回收，同時分離得到玻璃和偏光片，并實(shí)現(xiàn)了液晶的無害化處理，此方法具有環(huán)保和資源雙重意義。

關(guān)鍵詞：LCD面板;銦回收;物理分離;真空裂解

中圖分類號：X76;TF843.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）08-0125-03

A New Method for Recycling Indium in Waste LCD Panels

ZHAN Xiaoyan

（Jiangsu Zhihuan Technology Co.， Ltd.，Yangzhou Jiangsu 225009）

Abstract： As a rare metal in waste LCD panels， indium has great recycling value. The current mainstream recycle method to obtain indium is acid leaching firstly， separating and enriching secondly. YZND company has developed a new method to recycle indium which separates the liquid crystal indium-containing enrichment and the glass-polarizer layer physicaly， and then uses vacuum pyrolysis method to separate the indium concentrate and the liquid crystal. The method can recycle glass and polarizer at the same time， and treat liquid crystal harmlessly which has double significance in environmental protection and resource utilization.

Keywords： LCD panels;indium-recycle;physical separation;vacuum pyrolysis

銦作為一種稀有金屬，單價比黃金還貴。世界范圍內(nèi)，金屬銦產(chǎn)出量的70%應(yīng)用于LCD的生產(chǎn)，一般來說，LCD的使用壽命僅為3～5年。隨著電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代，大量液晶顯示器進(jìn)入報廢期，因此從廢棄LCD中回收金屬銦具有環(huán)境戰(zhàn)略意義。

1 液晶顯示面板概述

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)貼偏光片，其結(jié)構(gòu)包括玻璃基板、偏振片定位層、透明電極、液晶、濾色鏡和背光部件等[1-3]，如圖1所示。

2 液晶顯示面板中銦的資源化回收技術(shù)研究進(jìn)展

銦主要以銦錫氧化物的形式存在于液晶顯示面板中。目前，德國、日本和中國臺灣地區(qū)在液晶顯示面板回收方面已經(jīng)有比較成熟的工藝處理技術(shù)，其對于銦的資源化回收分離主要是通過改變銦的化學(xué)形態(tài)?；痉椒ㄈ缦拢菏紫冗M(jìn)行酸浸出，使銦呈離子狀態(tài)進(jìn)入溶液;然后進(jìn)行分離富集，將溶液中的銦分離出來，并進(jìn)一步提純富集，形成富含銦的產(chǎn)品。

2.1 酸浸出法

酸浸出法是指采用無機(jī)酸或有機(jī)酸浸取玻璃基板中的金屬銦，使附著于玻璃基板表面的銦以離子狀態(tài)進(jìn)入溶液，便于后續(xù)銦的富集。Li等[4]先將玻璃基板破碎至粒徑為5 mm的碎片，然后將碎片放入60 ℃以上的混酸中浸泡，使銦呈離子狀態(tài)進(jìn)入溶液。Wang等[5]采用熱解和酸浸出相結(jié)合的方法處理廢LCD，銦的回收率接近100%。

2.2 分離富集

分離富集主要有高溫還原、氯化揮發(fā)焙燒、有機(jī)溶劑萃取等方法。

2.2.1 高溫還原法。高溫還原法有兩種。一是氫氣還原法。陳堅等[6]將廢LCD面板破碎后置于通入氫氣的爐內(nèi)加熱，得到純度為99.993%的金屬銦產(chǎn)品。二是碳還原法。首先按一定比例將破碎后的LCD面板與活性炭充分混合，然后進(jìn)行高溫加熱，待反應(yīng)完全后將溫度降低到300 ℃左右;再加入適量的氫氧化鈉溶液，最終可得到銦錫合金[7]。

2.2.2 氯化揮發(fā)焙燒法。日本東北大學(xué)Park等[8]利用聚氯乙烯在熱解過程中產(chǎn)生的HCl作為氯化劑，與廢LCD粉末混合反應(yīng)，產(chǎn)生可揮發(fā)性的InCl3，并將其進(jìn)行冷凝回收。美國金屬協(xié)會Takahashi等[9]通過低溫氯化汽化法回收廢棄手機(jī)液晶面板中的銦，回收率達(dá)84.3%。

2.2.3 有機(jī)溶劑萃取法。Kang等[10]采用堿性溶解、以2-乙基己基膦酸-2乙基己基醚為有機(jī)溶劑萃取、電解精煉相結(jié)合的方法回收廢蝕刻液中的銦，回收率達(dá)99.997%。蒲麗梅等[11]選用酸浸出與以P204為有機(jī)溶劑的萃取工藝分離富集廢LCD中的銦，回收率達(dá)99.60%。

2.3 工藝優(yōu)缺點(diǎn)分析

酸浸出法浸出效率高、反應(yīng)時間較短，但對雜質(zhì)的選擇性較低，得到的浸出液是各種金屬鹽的混合物，不利于后續(xù)銦的分離和回收;有機(jī)溶劑萃取法分離效果好、選擇性高、回收率高，目前在工業(yè)化生產(chǎn)中用于提取純度較高的銦，但從具體的實(shí)施方法來看，其工序較為煩瑣，萃取過程較難控制;氯化揮發(fā)焙燒法回收率高，但工藝流程復(fù)雜，試驗(yàn)要求溫度高，能耗大，反應(yīng)過程難以控制;還原法工藝流程較短、操作步驟簡單，但所得最終產(chǎn)品為銦錫合金，給銦的后續(xù)分離增加了難度。

3 一種新型液晶顯示面板中銦的資源化回收技術(shù)

針對現(xiàn)行主流工藝存在的缺陷，YZND公司開發(fā)了一種智能綠色分離方法，首先采用物理法實(shí)現(xiàn)含液晶銦富集物和玻璃偏光片層的分離，然后采用真空裂解法將銦精礦和液晶分離，完成銦的回收，同時分離得到玻璃和偏光片，并實(shí)現(xiàn)了液晶的無害化處理。該方法目前已投入生產(chǎn)。

3.1 工藝流程

3.1.1 采用物理方法分離得到含液晶銦富集物以及玻璃偏光片層。通過機(jī)器手將液晶面板輸送至拆解處理設(shè)備，通過機(jī)械手完成廢液晶屏的上下玻璃基板的拆分，然后用40～50 ℃水浸泡，浸泡后通過機(jī)械刮磨方式，實(shí)現(xiàn)含液晶銦富集物和玻璃、偏光片的分離。為了確保銦全部刮出，同時也刮出部分銦膜下的玻璃層[12]。

3.1.2 將含液晶銦富集物送入真空裂解系統(tǒng)分離回收銦。將含液晶銦富集物干燥后進(jìn)入真空裂解爐，升溫至400～600 ℃，真空度為1～10 Pa，真空裂解時間為30～60 min，真空裂解過程中，液晶物質(zhì)在350 ℃開始裂解，至600 ℃時裂解完全，在0 ℃條件下冷凝后，獲得裂解油，裂解油作為危險廢物送有資質(zhì)單位進(jìn)行安全處置，未冷凝的裂解氣處理后高空排放。此過程實(shí)現(xiàn)了銦和液晶的分離以及液晶的無害化處理[12]。

3.1.3 將玻璃偏光片層送至破碎分離設(shè)備。由于玻璃和偏光片的物理性質(zhì)差異，玻璃硬而脆，偏光片軟而有彈性，所以經(jīng)過破碎后的產(chǎn)物中塑料呈片狀，玻璃大都為粒狀或粉狀，因此可以根據(jù)兩者粒徑的不同進(jìn)行分離，得到玻璃和偏光片。玻璃含鉛，含鉛量為0.015～1.5%，可用于建筑用陶瓷、工業(yè)搪瓷、玻璃燈管等行業(yè);偏光片主要為塑料，可用于塑料行業(yè)[12]。

工藝流程如圖2所示。

3.2 工藝特點(diǎn)分析

采用自動化、智能化回收生產(chǎn)線，通過純物理工藝進(jìn)行徹底分離，得到含液晶銦富集物、玻璃偏光片層。該工藝的銦分離率為99%～100%[12]。銦品位可保持5%～10%，銦富集比保持在100～200倍，為后續(xù)銦的進(jìn)一步提取和提純提供了保障[12]。此法不僅實(shí)現(xiàn)了銦的回收，還實(shí)現(xiàn)了玻璃和偏光片的分離再利用以及液晶的無害化處理。

4 結(jié)論

本研究通過物理方法實(shí)現(xiàn)含液晶銦富集物和玻璃偏光片層的分離，再通過真空裂解法實(shí)現(xiàn)銦的分離回收。該工藝的銦分離率和富集物中的銦品位較高，銦富集比大，有利于后續(xù)銦的進(jìn)一步提取和提純。

這種新型銦回收方法可以有效地回收銦，對玻璃和偏光片進(jìn)行分離再利用，并對液晶進(jìn)行無害化處理，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，具有較大的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]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.

[2]Becker W，Imon-hettich B，Honicke P.Toxicological and ecotoxicological investigations of liquid crystals and disposal of LCDs[M].Darmstadt：Merck KGOA，2003.

[3]郭玉文，劉景洋，喬琦，等.廢薄膜晶體管液晶顯示器處理與管理[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報，2011（2）：168-172.

[4]Li J H，Gao S，Duan H B，et al.Recovery of valuablematerials from waste liquid crystal display panel[J].WasteManagement，2009（7）：2033-2039.

[5]Wang X Y，Lu X B，Zhang S T.Study on the waste liquid crystal display treatment：Focus on the resource recovery[J].Journal of Hazardous Materials，2013（244）：342-347.

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

[7]李嚴(yán)輝，張欣，楊永峰，等.ITO廢靶中銦的回收[J].中國稀土學(xué)報，2002（20）：256-257.

[8]Park K S，Sato W，Grause G，et al.Recovery of indium In203 and liquid crystal display powder via chloride volatilization process using polyvinyl chloride[J].Thermochimica Acta，2009（1）：105-108.

[9]Takahashi K，Sasaki A，Dodbiba G，et al.Recovering Indium from the liquid crystal display of discarded cellular phones by means of chloride-induced vaporization at relatively low temperature[J].Metallurgical and Materials Transactions A：Physical Metallurgy and Materials Science，2009（4）：891-900.

[10]Kang H N，Lee J Y，Kim J Y.Recovery of indium from etching waste by solvent extraction and electrolytic refifining[J].Hydrometallurgy，2011（1）：120-127.

[11]蒲麗梅，楊東梅，郭玉文.電感耦合等離子體發(fā)射光譜在分析廢液晶顯示器面板主要元素中的應(yīng)用[J].環(huán)境污染與防治，2012（5）：76-78.

[12]常州龍環(huán)環(huán)境科技有限公司.廢液晶顯示屏工業(yè)4.0智能分離-回收項(xiàng)目環(huán)境影響報告書[R].常州：常州龍環(huán)環(huán)境科技有限公司，2016.