微波焙烧强化浸出废液晶显示器中铟的工艺及动力学研究

发布时间：2020-03-19 15:50

【摘要】：随着经济和社会的快速发展,液晶显示器(LCD)的需求量快速增长,给人们生活带来了便利的同时,也同样造成了严重的环境污染和资源浪费问题,对废旧液晶显示器进行资源化回收,不但能起到对环境的保护作用,还能给社会带来巨大的经济价值和社会价值。本文对回收废旧液晶显示器中的金属铟进行研究,采用微波焙烧预处理法强化废旧液晶显示器中金属铟的浸出。首先,系统地研究了废旧液晶显示器的预处理过程,通过对废液晶显示器的手工拆解,认识了废液晶显示器的内部结构,并得到了拆解后的各组成成分,获得的液晶显示器玻璃基板材料作为下一步热处理的原始样品。通过TG-DSC测试,确定了液晶显示器玻璃基板粉末主要热分解温度范围在300℃~470℃,继续升温对热分解失重影响不大。利用XRF、ICP-AES和元素分析等技术,确定了液晶显示器玻璃基板是以SiO_2、Al_2O_3等为主的无碱硅酸铝玻璃,表面有ITO膜,其中较多含量的铟存在于粒径较小的玻璃基板中,当液晶显示器玻璃基板粉粒径小于0.4 mm时,铟含量为311mg/kg。采用微波焙烧预处理后产物酸浸提铟工艺处理废弃液晶显示器,在微波焙烧温度300℃、焙烧时间4 min、添加剂NaOH用量500 g/kg的优化条件下对废弃液晶面板进行焙烧预处理,然后用5 mol/L硫酸溶液,在90℃下浸出90 min,控制液固体积质量比为8 mL/g,则铟浸出率达92.3%,相对于未处理浸出时的最大浸出率63.5%提升了28.8%。根据单因素实验的结果,以微波焙烧预处理时间、浸出时间、浸出温度和液固比四个参数为自变量,采用响应曲面法对废液晶显示器进行过程优化,利用拟合的响应面模型方程预测微波焙烧强化酸浸的最优实验条件为:浸出时间97.5 min,微波焙烧预处理时间4.54 min,浸出温度90℃,液固比7.56 ml/g,在此最优实验条件下铟的浸出率为92.43%,影响浸出的因素为:微波焙烧预处理时间液固比浸出时间浸出温度,因此运用BBD响应面法寻求最佳微波焙烧强化浸铟工艺参数具有一定的实用价值。浸出反应动力学研究表明:浸出温度和硫酸初始浓度对废液晶显示器玻璃基板粉末的浸出反应有显著的影响,随着浸出温度的升高和硫酸初始浓度的增大,废液晶显示器玻璃基板粉末中铟的浸出率提高显著。浸出废液晶显示器玻璃基板粉末的未处理浸出和微波焙烧强化浸出过程均可用Avrami模型方程进行描述。在微波焙烧强化浸出废液晶显示器玻璃基板过程中,其表观活化能从未处理浸出时的24.8 kJ/mol降至11.8 kJ/mol,表观反应级数从0.48降至0.37,且浸出过程由未处理浸出的混合控制变为微波焙烧预处理的内扩散控制。该结果将为废弃液晶面板的资源化利用提供有利的技术支撑。
【学位授予单位】：上海第二工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X705;TF843.1

【参考文献】