【摘要】：本文針對(duì)液晶面板(LCD panel)中含有有機(jī)物(液晶和偏光膜)、金屬(銦和錫)和無(wú)機(jī)非金屬(玻璃)三類材料的特點(diǎn),對(duì)比研究了無(wú)氧常壓熱解(氮?dú)鉄峤?和真空熱解的產(chǎn)率、產(chǎn)物和熱解參數(shù),最終選擇運(yùn)用真空熱解技術(shù)回收有機(jī)材料。在真空熱重分析的基礎(chǔ)上,研究熱解動(dòng)力學(xué),并通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面模型,優(yōu)化有機(jī)材料真空熱解參數(shù),結(jié)合熱解產(chǎn)物分析與量子化學(xué)原理AM1方法,研究液晶面板有機(jī)材料的真空熱解機(jī)理;對(duì)比研究了真空碳還原和真空氯化冶金的產(chǎn)物、回收率、殘余物和反應(yīng)參數(shù),最終選擇運(yùn)用真空氯化冶金技術(shù)回收金屬銦。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面模型,優(yōu)化真空氯化提銦參數(shù),利用吉布斯自由能計(jì)算和相穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)區(qū)圖分析,研究真空氯化提銦機(jī)理;在理論研究基礎(chǔ)上,建立聯(lián)合回收工藝,建造中試設(shè)備,進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行環(huán)境與經(jīng)濟(jì)評(píng)估。不同升溫速率下的真空熱重實(shí)驗(yàn)表明,升溫速率越快,熱解油產(chǎn)率越高,殘?zhí)籍a(chǎn)率越低。真空熱解動(dòng)力學(xué)分析表明,升溫速率為30°C/min時(shí),可以用較低的活化能(70.68 kJ?mol-1)獲得最大的熱解油產(chǎn)率。在確定升溫速率后,考察了系統(tǒng)壓力和熱解終溫對(duì)熱解產(chǎn)率的影響。不同系統(tǒng)壓力的單因素實(shí)驗(yàn)表明,熱解油產(chǎn)率隨著系統(tǒng)壓力的升高而降低;熱解氣產(chǎn)率在系統(tǒng)壓力低于3000 Pa時(shí)變化不大,高于3000 Pa以后迅速升高;殘?zhí)剂縿t以3000 Pa為拐點(diǎn),先升高后降低。不同熱解終溫的單因素實(shí)驗(yàn)表明,熱解油產(chǎn)率在終溫達(dá)到200°C時(shí),可達(dá)到80 wt.%左右,隨著終溫進(jìn)一步升高,熱解油產(chǎn)率變化不大。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)響應(yīng)面模型優(yōu)化得到真空熱解優(yōu)化參數(shù):加熱終溫300°C;系統(tǒng)壓力50 Pa;保溫時(shí)間35 min。運(yùn)用優(yōu)化參數(shù)處理液晶面板,熱解油產(chǎn)率為80.38 wt.%,熱解氣產(chǎn)率為5.64 wt.%,殘?zhí)籍a(chǎn)率為13.98 wt.%。真空熱解產(chǎn)物成分測(cè)定與熱解路徑推斷發(fā)現(xiàn),偏光膜中的磷酸三苯酯在真空加熱條件下幾乎不會(huì)發(fā)生熱解,而三醋酸纖維素的熱解過(guò)程,主要是主鏈和單醋酸基團(tuán)一側(cè)的C-O鍵發(fā)生斷裂和重組。真空熱解反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單,產(chǎn)物種類集中。真空氯化提銦實(shí)驗(yàn)選擇氯化銨為氯化劑,采用純物質(zhì)氧化銦和氧化錫進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。不同氯化劑添加量的單因素實(shí)驗(yàn)表明,氯銦摩爾比為6時(shí),銦的回收率才可以達(dá)到99.01%,即只有添加過(guò)量的氯化銨才能保證銦的高回收率。不同加熱溫度的單因素實(shí)驗(yàn)表明,加熱溫度為350°C時(shí),銦的回收率可以達(dá)到95.01%,隨著加熱溫度繼續(xù)升高,銦回收率變化不大。不同加熱時(shí)間的實(shí)驗(yàn)表明,真空條件下,氯化效率得到提高,氯化反應(yīng)時(shí)間低于氯化銨理論分解時(shí)間。不同氯化氣氛實(shí)驗(yàn)表明,真空條件可以使銦的回收率達(dá)到99.01%,而錫的回收率只有20.36%。對(duì)冷凝產(chǎn)物進(jìn)行收集時(shí)發(fā)現(xiàn),真空條件下,氯化銦和氯化銨可以在不同溫度區(qū)間冷凝。因此,氯化銦和氯化銨可以分別收集。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行氧化銦錫玻璃粉提銦實(shí)驗(yàn),通過(guò)響應(yīng)面模型優(yōu)化得到優(yōu)化參數(shù):氯化銨添加量52.22%;玻璃粉粒徑小于0.19 mm;加熱溫度416°C。此優(yōu)化參數(shù)下,銦的回收率可以達(dá)到99.98%。對(duì)氯化提銦機(jī)理的分析表明,真空環(huán)境下氧化銦可以與氯化銨分解出的氯化氫反應(yīng)生成氯化銦,而氧化錫則不能生成氯化物離開加熱區(qū)。利用此特點(diǎn),可以在回收銦的同時(shí),將錫留在玻璃粉中,達(dá)到銦錫分離的目的。在理論研究的基礎(chǔ)上,建立真空熱解與真空氯化冶金聯(lián)合工藝,并利用自行設(shè)計(jì)建造的中試設(shè)備,利用14.42 kg液晶面板進(jìn)行中試回收實(shí)驗(yàn),得到1460 g熱解油,54 g熱解氣,331 g熱解殘?zhí)?6.95 g氧化銦和12474 g玻璃粉,其中氧化銦產(chǎn)物的純度達(dá)到99.0%。環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益分析表明,此聯(lián)合工藝環(huán)境友好,經(jīng)濟(jì)效益顯著,具備工業(yè)應(yīng)用潛力,可實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄液晶面板的無(wú)害化與資源化。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TF843.1;X705

【參考文獻(xiàn)】

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3 郭小汾,楊雪蓮,陳勇,謝克昌;可燃固體廢棄物的熱解動(dòng)力學(xué)[J];化工學(xué)報(bào);2000年05期

4 聶耳;羅興章;鄭正;盛名;;液晶顯示器液晶處理與銦回收技術(shù)[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2008年09期

5 楊東梅;郭玉文;喬琦;張建強(qiáng);劉景洋;;廢TFT-LCD面板中主要元素溶出特性[J];環(huán)境科學(xué)研究;2012年04期

6 陳源;陳烈強(qiáng);;廢舊阻燃HIPS塑料的真空熱解[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年06期

7 孫冬雪;鄒瀅;王慧;翁惠新;;廢輪胎熱解油的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用方案分析[J];精細(xì)石油化工;2009年04期

8 葉穎瑩;莊緒寧;陳華瑾;賀文智;李光明;;廢液晶顯示器偏光片水熱產(chǎn)乳酸研究[J];環(huán)境污染與防治;2012年10期

9 張興華;常杰;王鐵軍;張琦;馬隆龍;;堿性條件下廢輪胎真空熱裂解研究[J];燃料化學(xué)學(xué)報(bào);2005年06期

10 陳明強(qiáng);齊雪宜;王君;陳明功;閔凡飛;劉少敏;井波;;棉稈催化熱解特性及動(dòng)力學(xué)建模研究[J];燃料化學(xué)學(xué)報(bào);2011年08期

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本文編號(hào)：2774766