真空碳还原回收废旧液晶显示面板中的铟

摘要

液晶显示器(LCD)被广泛用做电子电气设备的显示终端，但由于生命周期短，更新换代快，报废数量与日俱增。废旧LCD面板中含有金属铟，且含量可与铟矿媲美。从废物的安全处理与资源回收的角度看，安全有效地从废旧LCD面板中回收铟将成为铟的重要来源和发展循环经济的重要手段。目前，对废旧LCD面板进行回收利用的方法主要有酸浸出和氯化法，但由于这两种回收方法存在着回收过程中产生挥发性气体、处理时间长和温度高等问题，目前还处于实验室阶段，没有获得工程应用。为了从废旧LCD面板中回收铟，需研发环境友好、高效的新技术。为此，本文研究真空碳还原法回收废旧LCD面板中的铟。首先，对氧化铟真空碳还原反应的热力学和动力学进行分析，并对氧化铟粉末进行了真空碳还原实验，得出氧化铟真空碳还原法回收金属铟的工艺参数，及各因素对铟回收率的影响规律。在此基础上，对废旧LCD面板玻璃粉进行了真空碳还原回收金属铟。
　　氧化铟的真空碳还原热力学和动力学分析及计算结果表明：常压条件下，还原反应较难进行，真空度的提升和温度的增加均有利于还原反应的进行；在同一温度下，金属铟和金属锡的饱和蒸气压存在差异，且前者远大于后者；反应温度为1123～1173 K时，还原反应处于化学反应控制阶段，温度升为1223 K时，还原反应处于化学反应和扩散传质共同控制阶段，反应的表观活化能为160 kJ/mol。氧化铟粉末真空碳还原实验表明：一定条件下，反应温度、真空度和碳添加量的增加均有利于铟回收率的提高；通过单因素的L9(34)正交试验研究，得出真空度对铟回收率的影响最大，其次是温度，再是碳添加量，最后是时间，最佳工艺条件为1223 K的温度、1 Pa的真空度、30 wt％的碳添加量和30 min的反应时间，铟回收率达93 wt%；对还原产物进行XRD分析，得到冷凝区的主要物质为金属铟和氧化铟粉末，由于两者的冷凝位置不同，因此可对其分别回收，回收的金属铟纯度近100%。
　　通过氧化铟的真空碳还原实验，确定了反应温度为1223 K和真空度为1 Pa，在此基础上对LCD玻璃粉进行了真空碳还原反应实验，研究了玻璃粒径和碳添加及反应时间对铟回收率的影响，结果表明：研究范围内，玻璃粉粒径的减小和碳添加量的增加均有利于铟回收率的提高；反应30 min后，时间的延长不会对铟回收率造成太大的影响；锡对铟产物的影响较小；粒级为-0.3 mm，真空度为1 Pa，温度为1223 K，碳添加量为30 wt%和反应时间为30 min时，铟回收率高于90 wt%。
　　本文研究结果表明真空碳还原法可以实现从LCD面板中回收铟，并且处理过程中无二次污染产生，这为安全环保的处理废旧LCD面板提供了思路，并为其减量化和资源化提供了理论及实验基础。

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上海交通大学硕士学位论文答辩决议书

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第一章 绪论

1.1 液晶显示器

1.2 从废旧LCD面板中回收铟的技术

1.3 本课题研究内容与目标

第二章 实验材料、设备及技术路线

2.1 引言

2.2实验材料和设备

2.3 技术路线

第三章 氧化铟真空碳还原反应分析

3.1 引言

3.2金属氧化物在真空中的性质

3.3 氧化铟真空碳还原反应的热力学分析

3.4 氧化铟真空碳还原反应的动力学分析

3.5 本章小结

第四章 氧化铟真空碳还原反应实验

4.1 引言

4.2氧化铟真空碳还原实验

4.3 本章小结

第五章 废旧液晶显示器面板的真空碳还原反应实验

5.1 引言

5.2 废旧液晶面板真空碳还原实验

5.3 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

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