论文摘要
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1123～1173K时，还原反应处于化学反应控制阶段，温度升为1223K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160kJ/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1223K的温度、1Pa的真空度、30wt%的碳添加量和30min的反应时间，铟回收率达93wt%；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1223K和真空度为1Pa，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30min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-0.3mm，真空度为1Pa，温度为1223K，碳添加量为30wt%和反应时间为30min时，铟回收率高于90wt%。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。