專(zhuān)利名稱(chēng)：廢舊液晶顯示器面板的處理與資源化回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢舊液晶顯示面板的回收技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種含銦錫氧化物和液晶高分子成分的廢舊液晶顯示面板的處理及資源化回收方法。
背景技術(shù)：
二十一世紀(jì)電子信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，電子產(chǎn)品的人機(jī)交互設(shè)備也在不斷進(jìn)步。顯示器是電子產(chǎn)品中的重要組成部分，作為電子產(chǎn)品向用戶(hù)輸出信息的主要窗口，一直是研究的重點(diǎn)。近幾年，其已經(jīng)從大體積、高輻射、高耗電的陰極管顯示屏，發(fā)展到節(jié)能、低輻射、超薄的液晶顯示屏，甚至可觸摸液晶顯示屏。目前液晶顯示器、液晶電視、筆記本電腦、平板電腦和手機(jī)是液晶顯示屏的主要應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2011年液晶顯示器總銷(xiāo)售量超過(guò)I億臺(tái)，是全球最大的臺(tái)式電腦和顯示器市場(chǎng)，也是第三大平板電腦市場(chǎng)和第四大筆記本電腦和上網(wǎng)本市場(chǎng)。全球范圍內(nèi)大尺寸的液晶面板(9寸以上)的出貨量達(dá)到了 7億280萬(wàn)片，其中液晶電視的出貨量達(dá)到2億600萬(wàn)臺(tái)。而液晶顯示產(chǎn)品的壽命一般較短，液晶電視為8 10年，液晶顯示器和筆記本電腦、平板電腦的壽命一般僅為3飛年，手機(jī)則更短，淘汰周期只有f 3年。如2007年全球共銷(xiāo)售筆記本電腦I. 03億臺(tái)，按5年壽命計(jì)算，將在2012年報(bào)廢。從環(huán)境的角度考慮，液晶面板中含有高分子液晶成分，液晶分子為混合型的聯(lián)苯類(lèi)棒狀分子，并含有氰基、氟、溴等基團(tuán)，泄漏到環(huán)境中，很難降解，會(huì)污染生態(tài)環(huán)境。如果采用焚燒處理會(huì)產(chǎn)生大量致癌性的多環(huán)芳烴。而液晶面板中的銦對(duì)肝臟、腎臟和心肌都有毒性作用。可見(jiàn)大量的液晶面板無(wú)論填埋或焚燒處理都會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。而填埋和焚燒正是我國(guó)目前主要采用的處理方式，所以建立一套無(wú)害化的處理工藝是十分緊迫和必要的。從資源的角度考慮，液晶面板中含有稀貴金屬銦，其在地殼中的基礎(chǔ)儲(chǔ)量只有6000噸，低于黃金的儲(chǔ)量，且全部以伴生礦的形式存在，含量達(dá)到十萬(wàn)分之幾就有工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值，而液晶顯示面板中的銦可以達(dá)到十萬(wàn)分之十幾。并且世界銦產(chǎn)量的70%被用在液晶顯示面板中，回收再生銦是滿足液晶顯示面板生產(chǎn)需要的主要途徑。目前精銦市場(chǎng)價(jià)格在350-400萬(wàn)元/噸，回收銦有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。而液晶面板中的液晶分子和偏光片等有機(jī)成分的組成及分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是不同品牌、不同年代產(chǎn)品的原材料配方差異很大。所以回收到的大量廢棄液晶顯示面板中的有機(jī)成分，隨然曾經(jīng)是昂貴的原材料，卻不能大批量的直接分離純化回用。直接焚燒又會(huì)釋放出致癌性的多環(huán)芳烴污染環(huán)境，所以對(duì)其進(jìn)行高效分離并轉(zhuǎn)化為其它資源也具有環(huán)境和經(jīng)濟(jì)雙重效益。所以回收液晶顯示面板無(wú)論從環(huán)境角度還是資源角度考慮，都有很大的現(xiàn)實(shí)意義，也符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念。
目前對(duì)液晶顯示器回收的研究主要集中在日本、德國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)。處理目標(biāo)主要集中在貴金屬銦的回收方面。大部分采用酸浸提取方式，再通過(guò)置換或電解的工藝，從酸溶液中提取銦。對(duì)液晶面板中的有機(jī)成分(包括液晶、偏光膜等)的處理一般采用焚燒的方式。國(guó)內(nèi)這方面研究起步較晚，相關(guān)專(zhuān)利主要有專(zhuān)利《從廢棄液晶顯示器中的銦的回收方法及其裝置》(村谷利明，申請(qǐng)?zhí)朇N200680007068. 6)采用酸將粉碎的LCD面板上的銦溶解，得到銦化合物溶液，用其它金屬
置換得到金屬銦。專(zhuān)利《一種廢薄膜晶體管液晶顯示器資源化處理方法》(李金惠，申請(qǐng)?zhí)朇N200910024354. 9)將液晶顯示器在半封閉操作臺(tái)拆解后，將金屬、塑料、玻璃分類(lèi)回收，之后將液晶面板用熱沖擊老化偏光板，再手工剝離，之后用洗潔精超聲清洗液晶分子，之后用混酸溶解銦。此方法實(shí)現(xiàn)了液晶顯示器的整套回收，但是產(chǎn)生的清洗廢水需要進(jìn)一步處理，且大量使用混酸，容易造成二次污染。 專(zhuān)利《液晶顯示面板資源化處理方法》(鄭正，申請(qǐng)?zhí)朇N200610088278. 4)公開(kāi)了一種用有機(jī)溶劑溶解去除偏光膜和液晶，用混酸溶解面板上的銦的回收處理工藝。此方法簡(jiǎn)單，易操作，但是使用大量有機(jī)溶劑和混酸，容易造成二次污染，并且處理時(shí)間較長(zhǎng)，效率不高，不適合大規(guī)模處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種廢舊液晶顯示面板的處理與資源化回收方法，通過(guò)真空熱解-破碎-減壓氯化提銦的方法分離廢舊液晶顯示面板中的有機(jī)成分和金屬銦，并將有機(jī)成分轉(zhuǎn)化成有二次利用價(jià)值的熱解油，實(shí)現(xiàn)液晶顯示面板中有機(jī)成分、貴金屬和玻璃三種復(fù)雜成分高效分離和資源化的目的。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種廢舊液晶顯示面板的處理與資源化回收方法，該方法包括如下步驟①將廢舊液晶顯示面板放入真空熱解爐中進(jìn)行真空熱解回收處理，得到熱解油，極少量不能冷凝的氣體由活性炭吸附后，燃燒處理；②對(duì)步驟①產(chǎn)生的玻璃板進(jìn)行破碎處理，使破碎玻璃粉粒徑小于I. OOmm ；③對(duì)步驟②產(chǎn)生的破碎玻璃粉中加入大于其質(zhì)量50%的氯化銨并混合；④對(duì)步驟③產(chǎn)生的混合有氯化銨的玻璃粉進(jìn)行減壓氯化提銦處理，分別得到冷凝的氯化銦和氯化銨，及可回收的玻璃粉。所述的真空熱解回收處理具體包括步驟如下(I)將廢舊液晶顯示面板放入真空熱解爐中，密封真空熱解爐后啟動(dòng)真空泵抽氣，使真空熱解爐的真空度達(dá)到f IOOPa ；(2)真空熱解爐的冷凝部分溫度控制在(T50° C ；(3)啟動(dòng)真空熱解爐加熱器，使加熱部分溫度達(dá)到50(T700° C，熱解進(jìn)行6(Tl20分鐘，使廢舊液晶顯示面板的有機(jī)成分迅速熱解氣化、抽出并冷凝收集。所述的破碎處理是將熱解后的含銦玻璃板破碎成粒徑小于I. OOmm的玻璃粉。所述的減壓氯化提銦處理具體包括步驟如下(I)加熱減壓氯化提銦設(shè)備的原料反應(yīng)器到350150° C，升溫第一冷凝區(qū)到150 200° C，第二冷凝區(qū)通過(guò)水冷保持在0 50° C;(2)加入混有氯化銨的含銦玻璃粉，并迅速封閉減壓氯化提銦設(shè)備，啟動(dòng)真空泵抽氣，使減壓氯化提銦設(shè)備內(nèi)達(dá)到負(fù)壓的工作環(huán)境；
(3)保持氯化提銦反應(yīng)進(jìn)行1(T30分鐘，氯化銦冷凝在第一冷凝區(qū)，氯化銨冷凝在第二冷凝區(qū)，反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣經(jīng)真空泵后用清水吸收。所述的冷凝在第二冷凝區(qū)的氯化銨經(jīng)過(guò)收集烘干后再次回用，冷凝的氯化銦用清水收集后烘干得到氯化銦粉末，剩余玻璃粉作為其他建筑材料填充物。所述的廢舊液晶顯示面板是整塊或切割成適合真空熱解爐大小的尺寸后放置入真空熱解爐中。真空熱解的原理是基于有機(jī)物在真空條件下，沸點(diǎn)降低，可以在較低溫條件下，經(jīng) 初步熱解，迅速液化生成可揮發(fā)組分。同時(shí)真空條件降低了熱解產(chǎn)物在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，減少了二次熱解反應(yīng)的發(fā)生，從而降低氣體產(chǎn)物和固體殘?jiān)漠a(chǎn)量，得到以液體為主的高熱值熱解油。氯化冶金是基于金屬氧化物易于被氯化還原，且金屬的氯化物相比金屬的其它形態(tài)具有熔點(diǎn)低、易揮發(fā)且溶于水的特點(diǎn)。減壓氯化提銦通過(guò)抽負(fù)壓的工作方式使氯化后的銦迅速離開(kāi)反應(yīng)區(qū)，并冷凝在固定的冷凝溫度區(qū)，降低了氯化銦產(chǎn)物在高溫反應(yīng)區(qū)不能及時(shí)離開(kāi)而再次被氧化的概率。同時(shí)采用氯化銨作為氯化劑，可以在較低溫度下實(shí)現(xiàn)氯化，并可以在不同溫度區(qū)間分別收集氯化銦和氯化銨，過(guò)量添加的氯化銨可以再次回用。本發(fā)明處理及回收原理步驟如下I.廢舊液晶顯示面板放入真空熱解爐，分離回收有機(jī)成分。熱解時(shí)真空度在I lOOPa，加熱溫度為500 700° C，加熱時(shí)間60 120分鐘，冷凝溫度控制在0 50° C。2.熱解氣冷凝后由收集器收集得到占有機(jī)物總質(zhì)量74%左右的高熱值熱解油，不能冷凝的熱解氣占12%左右，由活性炭吸附后，燃燒處理。由此有機(jī)成分從廢舊液晶顯示面板分離并回收。3.真空熱解后，將帶有少量熱解殘?jiān)暮煵Ａ〕觯斔椭疗扑闄C(jī)，進(jìn)行破碎至粒徑小于I. OOmm的玻璃粉。4.玻璃粉與其質(zhì)量50%以上的氯化銨充分混合，輸送至減壓氯化提銦設(shè)備分離回收銦。原料反應(yīng)器溫度控制在350 450° C，加熱時(shí)間1(T30分鐘，升溫第一冷凝區(qū)到150 200° C，第二冷凝區(qū)通過(guò)水冷保持在0 50° C。5.氯化銦在第一冷凝區(qū)回收，回收率達(dá)到90%以上，純度達(dá)到99%以上，由此銦從廢舊液晶顯示面板中分離回收出來(lái)。過(guò)量的氯化銨在第二冷凝區(qū)再次合成并冷凝，收集后回用，剩余玻璃回收留作它用。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是具有高效、無(wú)污染、資源化率高、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，適宜環(huán)保和資源回收型企業(yè)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。處理過(guò)程清潔，不向環(huán)境排放任何有毒有害物質(zhì)。同時(shí)幾乎完全回收了廢舊液晶顯示面板中的有機(jī)物、稀貴金屬銦和玻璃。


圖I為本發(fā)明廢舊液晶顯示面板的處理與資源化回收方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
請(qǐng)參閱圖1，圖I為本發(fā)明廢舊液晶顯示面板的處理與資源化回收方法流程圖。如圖所示，一種廢舊液晶顯示面板的處理與資源化回收方法，包括真空熱解一破碎一減壓氯化提銦過(guò)程，通過(guò)傳送帶把拆解得到的廢舊液晶顯示面板送入真空熱解爐，進(jìn)行真空熱解分離和回收有機(jī)成分；之后將得到的含銦玻璃取出并通過(guò)傳送帶送入破碎機(jī)，破碎至粒徑小于I. OOmm的玻璃粉；然后加入大于玻璃粉重量50%的氯化銨，充分混合后，用傳送帶送入減壓氯化提銦設(shè)備，提取氯化銦。涉及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，具體包括如下步驟①將廢舊液晶顯示面板放入真空熱解爐中進(jìn)行真空熱解回收處理，得到熱解油、熱解氣和含有真空熱解殘?jiān)牟ＡО澹婵諢峤饣厥仗幚淼牟襟E是首先將拆解得到的廢舊液晶顯示面板放入真空熱解爐中，密封真空熱解爐后啟動(dòng)真空泵抽氣，使真空熱解爐的真空度達(dá)到f IOOPa ;然后控制真空熱解爐的冷凝部分溫度在(T50° C ;最后，啟動(dòng)真空熱解爐加熱器，使加熱部分溫度達(dá)到500100° C，熱解進(jìn)行6(Tl20分鐘，在真空條件下加熱使偏光片、框膠、液晶等有機(jī)成分迅速熱解氣化、抽出并冷凝收集，得到熱解油。極少量不能冷凝的氣體由活性炭吸附后，燃燒處理。②對(duì)步驟①產(chǎn)生的含有少量熱解殘?jiān)暮煵ＡО暹M(jìn)行破碎處理，使破碎玻璃粉粒徑小于I. 00mm。③對(duì)步驟②產(chǎn)生的破碎玻璃粉中加入大于其質(zhì)量50%的氯化銨并混合。④對(duì)步驟③產(chǎn)生的混合有氯化銨的玻璃粉進(jìn)行減壓氯化提銦處理，分別得到冷凝的氯化銦和氯化銨，剩余的玻璃粉回收。減壓氯化提銦處理的步驟是首先，加熱減壓氯化提銦設(shè)備的原料反應(yīng)器到350 450° C，升溫第一冷凝區(qū)到150 200° C，第二冷凝區(qū)通過(guò)水冷保持在(T50° C。然后，加入混有氯化銨的含銦玻璃粉，并迅速封閉設(shè)備，啟動(dòng)真空泵抽氣，使系統(tǒng)達(dá)到負(fù)壓的工作環(huán)境。保持氯化提銦反應(yīng)進(jìn)行1(T30分鐘，氯化銦冷凝在第一冷凝區(qū)，氯化銨冷凝在第二冷凝區(qū)，反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣經(jīng)真空泵后用清水吸收。實(shí)施例I首先將拆解得到的廢舊液晶顯示面板送入真空熱解爐，真空爐密閉后啟動(dòng)真空泵抽氣，使真空熱解爐的真空度達(dá)到IPa，控制真空熱解爐的冷凝部分溫度在(T50° C，啟動(dòng)真空熱解爐加熱器，使加熱部分溫度達(dá)到550° C，熱解進(jìn)行60分鐘，使廢舊液晶顯示面上的有機(jī)成分迅速熱解氣化，抽出并冷凝收集。得到75. 2%的熱解油，10. 7%的熱解氣，14. 1%的熱解殘?jiān)?。之后將剩余的含銦玻璃取出破碎至I. OOmm以下，破碎后加入50wt%的氯化銨充分混合。加熱減壓氯化提銦設(shè)備的原料反應(yīng)器到350° C，第一冷凝區(qū)到150° C，第二冷凝區(qū)通過(guò)水冷保持在(T50° C，然后，加入混有氯化銨的含銦玻璃粉，并迅速封閉設(shè)備，啟動(dòng)真空泵抽氣，使系統(tǒng)達(dá)到負(fù)壓的工作環(huán)境。保持反應(yīng)進(jìn)行10分鐘，銦回收率達(dá)到93. 2%，純度達(dá)到99. 7%。實(shí)施例2首先將拆解得到的廢舊液晶顯示面板送入真空熱解爐，真空爐密閉后啟動(dòng)真空泵抽氣，使真空熱解爐的真空度達(dá)到50Pa，控制真空熱解爐的冷凝部分溫度在(T50° C，啟動(dòng)真空熱解爐加熱器，使加熱部分溫度達(dá)到600° C，熱解進(jìn)行100分鐘，使廢舊液晶顯示面上的有機(jī)成分迅速熱解氣化，抽出并冷凝收集。得到71. 9%的熱解油，13. 2%的熱解氣，14. 9%的熱解殘?jiān)?。之后將剩余的含銦玻璃取出破碎至I. OOmm以下，破碎后加入60wt%的氯化銨充分混合。加熱減壓氯化提銦設(shè)備的原料反應(yīng)器到400° C，第一冷凝區(qū)到160° C，第二冷凝區(qū)通過(guò)水冷保持在(T50° C，然后，加入混有氯化銨的含銦玻璃粉，并迅速封閉設(shè)備，啟動(dòng)真空泵抽氣，使系統(tǒng)達(dá)到負(fù)壓的工作環(huán)境。保持反應(yīng)進(jìn)行20分鐘，銦回收率達(dá)到95. 5%，純度達(dá)到99. 4%。實(shí)施例3首先將拆解得到的廢舊液晶顯示面板送入真空熱解爐，真空爐密閉后啟動(dòng)真空泵抽氣，使真空熱解爐的真空度達(dá)到lOOPa，控制真空熱解爐的冷凝部分溫度在(T50° C，啟動(dòng)真空熱解爐加熱器，使加熱部分溫度達(dá)到700° C，熱解進(jìn)行120分鐘，使廢舊液晶顯示面上的有機(jī)成分迅速熱解氣化，抽出并冷凝收集。得到70. 1%的熱解油，13. 26%的熱解氣，16. 64%的熱解殘?jiān)Ｖ髮⑹Ｓ嗟暮煵Ａ〕銎扑橹罥. OOmm以下，破碎后加入70wt%的氯化銨充分混合。加熱減壓氯化提銦設(shè)備的原料反應(yīng)器到450° C，第一冷凝區(qū)到180° C，第二冷凝區(qū)通過(guò)水冷保持在(T50° C，然后，加入混有氯化銨的含銦玻璃粉，并迅速封閉設(shè)備，啟動(dòng)真空泵抽氣，使系統(tǒng)達(dá)到負(fù)壓的工作環(huán)境。保持反應(yīng)進(jìn)行30分鐘，銦回收率達(dá)到 96. 3%,純度達(dá)到99. 1%。
權(quán)利要求
1.一種廢舊液晶顯示面板的處理與資源化回收方法，該方法包括如下步驟 ①將廢舊液晶顯示面板放入真空熱解爐中進(jìn)行真空熱解回收處理； ②對(duì)步驟①產(chǎn)生的含有少量熱解殘?jiān)暮煵ＡО暹M(jìn)行破碎處理，使破碎玻璃粉粒徑小于 I. OOmm ； ③對(duì)步驟②產(chǎn)生的破碎玻璃粉中加入大于玻璃粉質(zhì)量50%的氯化銨并混合； ④對(duì)步驟③產(chǎn)生的混合有氯化銨的玻璃粉進(jìn)行減壓氯化提銦處理，分別得到冷凝的氯化銦和氯化銨，及可回收的玻璃粉。
2.如權(quán)利要求I所述的廢舊液晶顯示面板的處理與資源化回收方法，其特征在于，所述步驟①的真空熱解回收處理具體包括如下步驟 (I)將廢舊液晶顯示面板放入真空熱解爐中，密封真空熱解爐后啟動(dòng)真空泵抽氣，使真空熱解爐的真空度達(dá)到f IOOPa ； (2 )真空熱解爐的冷凝部分溫度控制在(T50 ° C ； (3)啟動(dòng)真空熱解爐加熱器，使加熱部分溫度達(dá)到50(T700° C，熱解進(jìn)行6(Tl20分鐘，使廢舊液晶顯示面板的有機(jī)成分迅速熱解氣化、抽出并冷凝收集。
3.如權(quán)利要求I所述的廢舊液晶顯示面板的處理與資源化回收方法，其特征在于，所述步驟②的破碎處理是將熱解后的含銦玻璃板破碎成粒徑小于I. OOmm的玻璃粉。
4.如權(quán)利要求I所述的廢舊液晶顯示面板的處理與資源化回收方法，其特征在于，所述步驟④的減壓氯化提銦處理具有如下步驟 (1)加熱減壓氯化提銦設(shè)備的原料反應(yīng)器到350150°C，升溫第一冷凝區(qū)到150 200° C，第二冷凝區(qū)通過(guò)水冷保持在0 50° C; (2)加入混有氯化銨的含銦玻璃粉，并迅速封閉減壓氯化提銦設(shè)備，啟動(dòng)真空泵抽氣，使減壓氯化提銦設(shè)備達(dá)到負(fù)壓的工作環(huán)境； (3)保持氯化提銦反應(yīng)進(jìn)行1(T30分鐘，氯化銦冷凝在第一冷凝區(qū)，氯化銨冷凝在第二冷凝區(qū)，反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣經(jīng)真空泵后用清水吸收。
5.如權(quán)利要求4所述的廢舊液晶顯示面板的處理與資源化回收方法，其特征在于，所述的冷凝在第二冷凝區(qū)的氯化銨經(jīng)過(guò)收集烘干后再次回用，冷凝的氯化銦用清水收集后烘干得到氯化銦粉末，剩余玻璃粉作為其它建筑材料填充物。
全文摘要
一種廢舊液晶顯示面板的處理與資源化回收方法，首先將廢舊液晶顯示面板在真空熱解爐中進(jìn)行真空熱解回收有機(jī)成分，得到熱解油、熱解氣和含有真空熱解殘?jiān)牟ＡО?；然后破碎玻璃板至粒徑小?.00mm；加入占玻璃粉質(zhì)量50%以上的氯化銨，并減壓氯化提銦，得到純度99%以上的氯化銦，銦回收率達(dá)到90%以上。本發(fā)明具有高效、無(wú)污染、資源化率高、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，適宜環(huán)保和資源回收型企業(yè)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，處理過(guò)程清潔，不向環(huán)境排放任何有毒有害物質(zhì)，同時(shí)幾乎完全回收了廢舊液晶顯示面板中的有機(jī)物、稀貴金屬銦和玻璃。
文檔編號(hào)B09B5/00GK102671921SQ20121016383
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者盧日鑫, 許振明, 馬恩 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)