廢棄液晶面板的真空熱解機制及銦的提取

《廢棄液晶面板的真空熱解機制及銦的提取》是依託上海交通大學，由許振明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：廢棄液晶面板的真空熱解機制及銦的提取
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許振明
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

基於廢棄液晶面板含有液晶、偏光片、玻璃基板和稀貴金屬銦等主要成分，根據各種有機物在真空條件下具有不同熱解特性，在不同的溫度區間熱解產物不同，及不同餾分在不同溫度下可以相互分離的特點,可在真空條件下實現其有機物的熱解分離與回收。研究廢棄液晶面板中液晶、偏光片等有機成分的熱解氣化的熱力學和動力學規律及機制，建立廢棄液晶面板中液晶、偏光片等有機物在真空條件下的熱解分離判據及模型,揭示廢棄液晶面板中液晶和偏光片等真空熱解分離回收機理。同時,採用氯化方法提取玻璃板上的稀貴金屬銦，得出回收稀貴金屬銦的氯化過程的熱力學和動力學規律,建立氯化反應模型,揭示氯化過程提取銦的機理。為廢棄液晶面板的真空熱解－氯化提取銦的無害化處理與資源化提供理論依據，為廢棄液晶面板的資源化回收和再利用提供綠色的、無污染的、高效的新方法。

結題摘要

基於廢棄液晶面板含有液晶、偏光片、玻璃基板和金屬銦等，研究了有機物的無氧常壓熱解（氮氣熱解）和真空熱解機理及採用熱解技術回收有機材料的方法。通過對真空碳還原和真空氯化冶金回收銦的研究，確定了運用真空氯化冶金技術回收金屬銦方法，並揭示了真空氯化提取銦機理。取得以下研究成果：（1）在氮氣熱解條件下，偏光膜主要生成了熱解油、熱解氣及熱解炭，其中熱解油的含量最高，主要成分為乙酸和磷酸三苯酯（TPP），熱解氣的主要成分為碳氫化合物，而熱解炭的主要成分為碳。偏光膜的熱解機理：偏光膜的主要組分三醋酸纖維素（CTA）在加熱條件下首先生成聚合度較低的活性CTA，並繼續分解為三醋酸葡萄糖，其中一部分三醋酸葡萄糖通過分子內脫水反應生成三醋酸甘露聚糖及其異構體，而大部分三醋酸葡萄糖經過一個六元環過渡態生成乙酸。熱解溫度為500 °C以上時，液晶去除率可達90 %以上，而反應時間對液晶去除率的影響較小。在溫度為570 °C時，氮氣流量6 L•min-1，反應物粒徑0.5 mm，反應時間10 min的最佳化條件對液晶面板進行整體熱解，經分析熱解產物與偏光膜熱解產物基本一致，可得到71.89 %的熱解油，14.27 %的熱解炭及13.84 %的熱解氣，並利用減壓蒸餾法對熱解油進行了初步的分離，分別得到了乙酸和TPP。（2）在真空熱解條件下，加熱終溫300 °C，系統壓力50 Pa，保溫時間35 min，有機物的熱解油產率為80.38 wt. %，熱解氣產率為5.64 wt. %，殘碳產率為13.98 wt. %。真空熱解機理為：偏光膜中的磷酸三苯酯在真空加熱條件下幾乎不會發生熱解，而三醋酸纖維素的熱解過程，主要是主鏈和單醋酸基團一側的C-O鍵發生斷裂和重組。 採用氯化銨為氯化劑，進行真空氯化提銦研究。結果表明，氯銦摩爾比為6時，銦的回收率才可以達到99.01 %。不同氯化氣氛實驗表明，真空條件可以使銦的回收率達到99.01 %，而錫的回收率只有20.36 %。在氯化銨添加量52.22 %，玻璃粉粒徑小於0.19 mm，加熱溫度416°C條件下，銦的回收率可以達到99.98 %。氯化提銦機理為：真空環境下氧化銦可以與氯化銨分解出的氯化氫反應生成氯化銦，而氧化錫則不能生成氯化物離開加熱區。利用此特點，可以在回收銦的同時，將錫留在玻璃粉中，達到銦錫分離的目的。