一种液晶面板无害化处理方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明属于危险废弃物无害化处理领域。本发明提出的液晶面板无害化处理方法，包括步骤：A、将液晶面板进行破碎；B、将液晶面板破碎物利用丙酮溶液进行浸泡，浸泡后的丙酮溶液经蒸发冷凝，回收溶于丙酮溶液中的液晶；C、将丙酮溶液浸泡过的液晶面板破碎物放入硫酸溶液中浸泡，回收浸泡后固相残渣；D、将硫酸溶液浸泡液进行萃取与反萃取处理，回收获得含铟的纯净溶液。本发明提出的液晶面板无害化处理系统，包括：破碎机、进料装置、浸泡装置、蒸馏装置、冷凝装置、第一储存装置、第二储存装置、第三储存装置、第四储存装置、第五储存装置、第六储存装置、萃取装置、反萃取装置、输送泵及用于连接的管道。本发明用于液晶面板无害化处理。
【专利说明】一种液晶面板无害化处理方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明属于危险废弃物无害化处理领域，尤其是涉及液晶面板无害化处理与资源化利用的工艺及系统。
【背景技术】
[0002]液晶平板显示技术发现于19世纪末，但直至20世纪后半叶才开始商品化。1968年美国RCA (Rad1 Corporat1n of America)公司发布一款以液晶为材料的手表，从此液晶正式迈入商业化及实用化的道路。至今为止，随着生活水平的提高，智能化技术需求越来越大，液晶电视、电脑显示器、手机、投影仪、导航仪等产品皆采用液晶显示元件。液晶显示元件一般使用寿命为5?8年，已经成为我国电子垃圾处理的主要对象。液晶面板中的液晶是以C、H、0、F元素为主体的有机化合物混合体，是由联苯类液晶、环己烷类液晶等组成的混合液晶，处理不当，会生成芳香族化合物乃至多环芳烃等有毒有害物质，对环境造成污染；另一方面，废弃的液晶面板中的铟含量高，铟毒性比铅还要大，毒性不可轻视，会对环境及人类的健康造成严重威胁。由于目前铟原料短缺，价格昂贵，研宄液晶面板无害化处理时回收铟对合理利用资源和保护资源有着重要意义。
[0003]液晶面板的处理与其它电子危险废物的处理一样，遵循“3C”原则(避免产生(Clean)、综合利用(Cycle)、妥善处理(Control))，采取无害化处理技术，注重循环再利用，强化污染控制。我国开展液晶面板处理的相关研宄起步较晚，处理处置面临诸多经济与环境问题。CN101722169提出了一种废液晶显示器无害化热处理的方法，将含有液晶的玻璃面板破碎后在氮气条件下进行加热分解处理并将分解气体高温燃烧处理后排放，该方法仅涉及液晶面板的无害化处理消耗大量能源且未能提出回收贵金属的方案。CN101733268提出了一种液晶显示器无害化拆解方法，工艺复杂，未对拆解后的器件如何资源化利用提供方案。CN101133172A提供了一种从废弃液晶显示器中铟的回收方法及其装置，利用酸直接溶解液晶面板中的铟，生成含铟溶液后，利用锌或铝颗粒(0.1-Smm)进行置换，再利用超声波振荡等方式将铟从金属表面剥离，最后通过添加碱去除其它金属杂质后回收铟，整体工艺复杂且不易控制，成本高。CN103602815A公开了一种从液晶显示器中回收铟的方法，该方法需要将液晶面板破碎成块状玻璃板且利用电加热剥膜方式去除偏光膜，前处理复杂；没有提前对其中的液晶进行处理，直接采用浓硫酸浸泡液晶面板，极易产生二次污染；萃取与反萃取过程，需调整PH值并采用离心方式，因此，该工艺整体控制复杂，成本高，影响了进一步工业化应用。鉴于目前液晶面板处理的局限，开发先进的液晶面板无害化处理工艺及系统，对资源回收利用、保障人民健康和生态安全等具有重要意义。
【发明内容】
[0004]为了克服现有液晶面板处理方法工艺复杂、处理成本高、易产生二次污染等不足，本发明提出了一种液晶面板无害化处理技术来解决。
[0005]本发明的目的之一在于，提出一种液晶面板无害化处理方法，具体技术方案如下:
一种液晶面板无害化处理方法，包括步骤:
A、将液晶面板进行破碎；
B、将液晶面板破碎物利用丙酮溶液进行浸泡，浸泡后的丙酮溶液经蒸发冷凝，回收溶于丙酮溶液中的液晶；
C、将丙酮溶液浸泡过的液晶面板破碎物放入硫酸溶液中浸泡，回收浸泡后固相残渣；
D、将硫酸溶液浸泡液进行萃取与反萃取处理，回收获得含铟的纯净溶液。
[0006]其中，该步骤A中，液晶面板破碎后的粒度<2cm。
[0007]其中，该步骤B中，所得到的丙酮溶液循环浸泡使用。
[0008]其中，该步骤C中，硫酸溶液的浓度为0.5?2mol/L0
[0009]其中，该步骤D具体包括:
D1、在硫酸浸泡液中添加有机萃取剂进行萃取，萃取方式为强制搅拌，静置分层；上层有机相溶液用于反萃取；
D2、在萃取后有机相溶液中添加反萃取剂进行反萃取，反萃取方式为强制搅拌，静置分层；下层液体即为含铟的纯净溶液。
[0010]其中，步骤Dl中，下层硫酸溶液循环使用；步骤D2中，上层有机相溶液循环使用。
[0011]其中，所述的萃取剂为二磷酸酯与航空煤油按20?40%:80?60%比例混合的混合物，萃取剂与萃取液的体积比为1:3?1:1 ;所述的反萃取剂为盐酸，反萃取剂与反萃取液的体积比为3:1?1:1。
[0012]本发明的目的之二在于，提出一种液晶面板无害化处理系统，具体技术方案如下:
一种液晶面板无害化处理系统，包括:破碎机、进料装置、浸泡装置、蒸馏装置、冷凝装置、第一储存装置、第二储存装置、第三储存装置、第四储存装置、第五储存装置、第六储存装置、萃取装置、反萃取装置、输送泵及用于连接的管道，其中:
该破碎机的出口与进料装置入口相连，该破碎机用于将液晶面板进行破碎；
该进料装置出口与浸泡装置入口相连，该进料装置用于将液晶面板破碎物输送至浸泡装置；
该浸泡装置出口分别经输送泵与蒸馏装置入口相连及与第二储存装置入口相连；该浸泡装置用于利用丙酮溶液或硫酸溶液来浸泡液晶面板破碎物；
该蒸馏装置出口与冷凝装置入口相连，该蒸馏装置用于将浸泡后的丙酮溶液进行蒸发；
该冷凝装置出口与第一储存装置入口相连，该冷凝装置用于将该蒸馏装置蒸发的丙酮蒸气进行冷凝；
该第一储存装置经输送泵与该浸泡装置相连，该第一储存装置用于存储丙酮溶液及将冷凝装置冷凝后得到的丙酮溶液，并再次供给该浸泡装置循环使用；
该第二储存装置出口经输送泵与萃取装置入口相连，该第二储存装置用于存储由该浸泡装置输出的硫酸溶液浸泡液；
该第三储存装置出口经输送泵与萃取装置入口相连，该第三储存装置用于存储萃取剂； 该萃取装置上部出口经输送泵与反萃取装置入口相连，该萃取装置下部出口经输送泵与第四储存装置入口相连，该萃取装置用于萃取处理；
该第四储存装置出口经输送泵与该浸泡装置入口相连，该第四储存装置用于存储由该萃取装置输出的硫酸溶液，并再次供给该浸泡装置循环使用；
该第五储存装置出口经输送泵与该反萃取装置入口相连，该五储存装置用于存储反萃取剂；
该反萃取装置上部出口经输送泵与该第三储存装置入口相连，该反萃取装置下部出口经输送泵与第六储存装置入口相连，该反萃取装置用于反萃取处理；
该第六储存装置用于存储由该反萃取装置输出的反萃取液。
[0013]其中，该蒸馏装置采用间接加热蒸馏方式，该冷凝装置采用气/液间接冷凝方式。
[0014]其中，该萃取装置和反萃取装置采用机械搅拌方式。
[0015]其中，该第三储存装置存储的萃取剂是二磷酸酯与航空煤油按20?40%:80?60%比例混合的混合物，该第五储存装置存储的反萃取剂是盐酸。
[0016]其中，该萃取装置中萃取剂与萃取液以体积比为1:3?1:1进行萃取，该反萃取装置中反萃取剂与反萃取液的体积比为3:1?1:1进行反萃取。
[0017]本发明采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
(1)在实现液晶面板无害化处理的同时，达到回收液晶与金属铟的目的；
(2)工艺流程简捷，操作简单，自动化程度高，成本低，经济效益良好；
(3)处理过程干净整洁，不产生二次污染，为液晶面板实现完全资源化利用提供了新方案，环境效益显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明的一个液晶面板无害化处理系统的实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0019]本发明的液晶面板无害化处理工艺过程可简要描述为:A、将液晶面板进行破碎；
B、将液晶面板破碎物利用丙酮溶液进行浸泡，浸泡后的丙酮溶液经蒸发冷凝，回收溶于丙酮溶液中的液晶；C、将丙酮溶液浸泡过的液晶面板破碎物放入硫酸溶液中浸泡，回收浸泡后固相残渣；D、将硫酸溶液浸泡液进行萃取与反萃取处理，回收获得含铟的纯净溶液。从而在实现液晶面板无害化处理的同时，达到回收液晶和贵金属铟的目的。
[0020]下面结合附图来对本发明的液晶面板无害化处理方法及系统进行进一步详细说明。
[0021]本发明的液晶面板无害化处理方法，实现步骤包括:(I)将液晶面板进行破碎。
(2)将液晶面板破碎物利用丙酮溶液进行浸泡，浸泡后的丙酮溶液经蒸发冷凝，回收溶于丙酮中的液晶用于后续资源化利用；以及优选的，可将得到的丙酮溶液(滤除处理后的丙酮清液)再循环浸泡使用。(3)将丙酮浸泡过的液晶面板破碎物放入硫酸溶液中浸泡，浸泡后固相残渣主要为硼硅玻璃与塑料等，可进行后续资源化利用。(4)在将硫酸浸泡液中添加有机萃取剂进行萃取，萃取方式采用常规的强制搅拌，静置分层即可；上层的有机相溶液(萃取液)再用于反萃取，下层的硫酸溶液(滤除处理后的硫酸清液)可优选再循环使用。(5)在萃取后有机相溶液中添加反萃取剂进行反萃取，反萃取方式采用常规的强制搅拌，静置分层即可；上层有机相溶液可优选再循环使用，下层液体的反萃取液即为含铟的纯净溶液，可用作含铟产品的加工原料或进一步置换提取金属单质铟。如上所述的浸泡、萃取、反萃取均采用常规方法和常规环境条件下进行即可，同时各溶液、溶剂(如丙酮溶液、硫酸溶液、萃取剂、反萃取剂)的浓度亦可根据实际情况选择及调整。
[0022]发明人在上述方法中进行优化以提高效率；其中优选的，所述的液晶面板破碎后的不规则形状液晶面板破碎物的优选破碎粒度(粒度是指原料颗粒的尺寸，一般以颗粒的最大长度来表示)<2cm ;所述的硫酸溶液优选采用稀硫酸溶液，浓度为0.5-2mol/L，浸泡温度为常温(以下非特别说明，均可在常温下进行)；所述的萃取剂为二磷酸酯与航空煤油按20?40%:80?60%比例混合的混合物；萃取剂与萃取液的体积比为1:3?1:1，萃取时间为45?120min，温度为常温；所述的反萃取剂为盐酸，反萃取剂与反萃取液的体积比为3:1?1:1，反萃取时间为45?120min，温度为常温。
[0023]参阅图1所示，为了更加高效地进行上述处理，本发明还提出一种用于实现上述处理方法的液晶面板无害化处理系统，主要包括:破碎装置、进料装置、浸泡装置、蒸馏装置、冷凝装置、丙酮清液储存装置、稀硫酸浸泡液储存装置、萃取剂储存装置、稀硫酸清液储存装置、萃取装置、反萃取装置、反萃剂储存装置、反萃液储存装置、用于连接的管道、及用于传输的输送泵等。其中，为了精确计量，输送泵优选采用计量泵。
[0024]该液晶面板无害化处理系统中，破碎机I出口与进料装置2入口相连；进料装置2出口与浸泡装置3入口相连；浸泡装置3出口经1#计量泵4与丙酮浸泡液缓冲蒸馏装置5入口相连；丙酮浸泡液缓冲蒸馏装置5出口与丙酮蒸汽冷凝装置6入口相连；丙酮蒸汽冷凝装置6出口与丙酮清液储存装置7入口相连；丙酮清液储存装置7通过2#计量泵8与浸泡装置3相连。浸泡装置3另一出口经3#计量泵9与稀硫酸浸泡液储存装置10入口相连；稀硫酸浸泡液储存装置10出口经4#计量泵11与萃取装置12入口相连。萃取剂储存装置13出口经5#计量泵14与萃取装置12入口相连；萃取装置12上部出口经6#泵15与反萃取装置16入口相连；萃取装置12下部出口经7#计量泵17与稀硫酸清液储存装置18入口相连；稀硫酸清液储存装置18出口经8#计量泵19与浸泡装置3入口相连。反萃剂储存装置20出口经9#计量泵21与反萃取装置16入口相连；反萃取装置16上部出口经10#计量泵22与萃取剂储存装置13入口相连；反萃取装置16下部出口经11#计量泵23与反萃液储存装置24入口相连。
[0025]该破碎机I用于将液晶面板进行破碎；该进料装置2用于将液晶面板破碎物输送至浸泡装置3 ;该浸泡装置3用于利用丙酮溶液或硫酸溶液来浸泡液晶面板破碎物；该缓冲蒸馏装置5用于将浸泡后的丙酮溶液进行蒸发；该冷凝装置6用于将该蒸馏装置蒸发的丙酮蒸气进行冷凝；该丙酮清液储存装置7用于存储丙酮溶液及将冷凝装置冷凝后得到的丙酮溶液，并再次供给该浸泡装置3循环使用；该稀硫酸浸泡液储存装置10用于存储由该浸泡装置输出的硫酸溶液浸泡液；该萃取剂储存装置13用于存储萃取剂；该萃取装置12用于萃取处理；该稀硫酸清液储存装置18用于存储由该萃取装置输出的硫酸溶液，并再次供给该浸泡装置3循环使用；该反萃剂储存装置20用于存储反萃取剂；该反萃取装置14用于反萃取处理；该反萃液储存装置24用于存储由该反萃取装置输出的反萃取液(含铟的纯净溶液)。
[0026]其中优选的，该萃取剂储存装置13存储的萃取剂是二磷酸酯与航空煤油按20?40%:80?60%比例混合的混合物，该反萃剂储存装置20存储的反萃取剂是盐酸。该萃取装置12中萃取剂与萃取液以体积比为1:3?1:1进行萃取，该反萃取装置14中反萃取剂与反萃取液的体积比为3:1?1:1进行反萃取。
[0027]该液晶面板无害化处理系统的上述各装置均可以采用现有装置构建。其中优选的，破碎机I为平刀式破碎机、片刀式破碎机或剪切式破碎机；进料装置2，为螺旋式输送机或吊篮式进料装置；浸泡装置3为普通化学浸泡罐，内衬聚四氟乙烯;1#计量泵4、2#计量泵8、3#计量泵9、4#计量泵11、5#计量泵14、6#计量泵15、7#计量17、8#计量泵19、9#计量泵21、10#计量泵22和11#计量泵23均为防酸碱腐蚀的化工计量泵，如蠕动泵等；蒸馏装置5为热水夹套或电加热套间接加热蒸馏装置；冷凝装置6，为气/液间接冷却式换热器，如盘管式、翅片式等；丙酮清液储存装置7、稀硫酸浸泡液储存装置10、稀硫酸清液储存装置18、反萃剂储存装置20和萃液储存装置24均可以是普通化学溶液储存罐，内衬聚四氟乙烯；萃取装置8与反萃取装置16可以是配有机械搅拌或超声波搅拌方式的搅拌罐。
[0028]综上可见，本发明的液晶面板无害化处理工艺及系统，优点在于:实现液晶面板无害化处理的同时，达到回收液晶与贵金属铟的目的；工艺流程简捷，操作简单，自动化程度高，成本低；处理过程干净整洁，不产生二次污染，具有良好的经济效益与环境效益。
[0029]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种液晶面板无害化处理方法，其特征在于，包括步骤: A、将液晶面板进行破碎； B、将液晶面板破碎物利用丙酮溶液进行浸泡，浸泡后的丙酮溶液经蒸发冷凝，回收溶于丙酮溶液中的液晶； C、将丙酮溶液浸泡过的液晶面板破碎物放入硫酸溶液中浸泡，回收浸泡后固相残渣； D、将硫酸溶液浸泡液进行萃取与反萃取处理，回收获得含铟的纯净溶液。
2.根据权利要求1所述的液晶面板无害化处理方法，其特征在于:该步骤A中，液晶面板破碎后的粒度<2cm。
3.根据权利要求1所述的液晶面板无害化处理方法，其特征在于:该步骤B中，所得到的丙酮溶液循环浸泡使用。
4.根据权利要求1所述的液晶面板无害化处理方法，其特征在于:该步骤C中，硫酸溶液的浓度为0.5?2mol/L0
5.根据权利要求1所述的液晶面板无害化处理方法，其特征在于:该步骤D具体包括: D1、在硫酸浸泡液中添加有机萃取剂进行萃取，萃取方式为强制搅拌，静置分层；上层有机相溶液用于反萃取； D2、在萃取后有机相溶液中添加反萃取剂进行反萃取，反萃取方式为强制搅拌，静置分层；下层液体即为含铟的纯净溶液。
6.根据权利要求5所述的液晶面板无害化处理方法，其特征在于:步骤Dl中，下层硫酸溶液循环使用；步骤D2中，上层有机相溶液循环使用。
7.根据权利要求5或6所述的液晶面板无害化处理方法，其特征在于:所述的萃取剂为二磷酸酯与航空煤油按20?40%:80?60%比例混合的混合物，萃取剂与萃取液的体积比为1:3?1:1 ;所述的反萃取剂为盐酸，反萃取剂与反萃取液的体积比为3:1?1:1。
8.一种液晶面板无害化处理系统，其特征在于，包括:破碎机、进料装置、浸泡装置、蒸馏装置、冷凝装置、第一储存装置、第二储存装置、第三储存装置、第四储存装置、第五储存装置、第六储存装置、萃取装置、反萃取装置、输送泵及用于连接的管道，其中: 该破碎机的出口与进料装置入口相连，该破碎机用于将液晶面板进行破碎； 该进料装置出口与浸泡装置入口相连，该进料装置用于将液晶面板破碎物输送至浸泡装置； 该浸泡装置出口分别经输送泵与蒸馏装置入口相连及与第二储存装置入口相连；该浸泡装置用于利用丙酮溶液或硫酸溶液来浸泡液晶面板破碎物； 该蒸馏装置出口与冷凝装置入口相连，该蒸馏装置用于将浸泡后的丙酮溶液进行蒸发； 该冷凝装置出口与第一储存装置入口相连，该冷凝装置用于将该蒸馏装置蒸发的丙酮蒸气进行冷凝； 该第一储存装置经输送泵与该浸泡装置相连，该第一储存装置用于存储丙酮溶液及将冷凝装置冷凝后得到的丙酮溶液，并再次供给该浸泡装置循环使用； 该第二储存装置出口经输送泵与萃取装置入口相连，该第二储存装置用于存储由该浸泡装置输出的硫酸溶液浸泡液； 该第三储存装置出口经输送泵与萃取装置入口相连，该第三储存装置用于存储萃取剂； 该萃取装置上部出口经输送泵与反萃取装置入口相连，该萃取装置下部出口经输送泵与第四储存装置入口相连，该萃取装置用于萃取处理； 该第四储存装置出口经输送泵与该浸泡装置入口相连，该第四储存装置用于存储由该萃取装置输出的硫酸溶液，并再次供给该浸泡装置循环使用； 该第五储存装置出口经输送泵与该反萃取装置入口相连，该五储存装置用于存储反萃取剂； 该反萃取装置上部出口经输送泵与该第三储存装置入口相连，该反萃取装置下部出口经输送泵与第六储存装置入口相连，该反萃取装置用于反萃取处理； 该第六储存装置用于存储由该反萃取装置输出的反萃取液。
9.根据权利要求8所述的液晶面板无害化处理系统，其特征在于:该蒸馏装置采用间接加热蒸馏方式，该冷凝装置采用气/液间接冷凝方式。
10.根据权利要求8所述的液晶面板无害化处理系统，其特征在于:该萃取装置和反萃取装置采用机械搅拌方式。
11.根据权利要求8所述的液晶面板无害化处理系统，其特征在于:该第三储存装置存储的萃取剂是二磷酸酯与航空煤油按20?40%:80?60%比例混合的混合物，该第五储存装置存储的反萃取剂是盐酸。
12.根据权利要求8所述的液晶面板无害化处理系统，其特征在于:该萃取装置中萃取剂与萃取液以体积比为1:3?1:1进行萃取，该反萃取装置中反萃取剂与反萃取液的体积比为3:1?1:1进行反萃取。
【文档编号】C22B58/00GK104498721SQ201510006706
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月8日 优先权日:2015年1月8日
【发明者】余广炜, 曾婉艺, 汪印, 付明来 申请人:中国科学院城市环境研究所