第34卷第1期机电产品开发与创新Vol.34,No.1 2021年1月Development&Innovation of M achinery&E lectrical P roducts Ja-.,2021
文章编号:1002-6673(2021)01-005-03
庄志红1，王翔"
(1.四川长虹电器股份有限公司，四川绵阳621000；
2.清华大学机械工程学院精密超精密制造装备及控制北京市重点试验室，北京100084)
摘要：为了提高废旧液晶显示屏中锢的回收效率，本文提出了锢的湿法酸浸出工艺流程，包括预处理、酸浸、富集、沉淀回收及锌置换，通过实验确定了各回收工艺流程的工艺参数，并给出了详细的工艺流程，为废旧液晶显示屏中锢的回收提供了参考& 关键词：液晶显示屏；锢；酸浸；工艺参数
中图分类号：TQ340.68文献标识码：A doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2021.01.002
Experimental Study on Acid Leaching Technology of Indium from Waste Liquid Crystal Display Screen
ZHUANG Zhi-Hong1,WANG Xiang2
(l.Sichuan Changhong Electric Co.,Ltd.,Mianyang Sichuan621000,China；
2.Beijing Key Lab of Precision/Ultra—Precision Manufacturing and Control,Tsinghua University,Beijing100084,China) Abstract:In order to improve the recovery efficiency of indium in the LCD screen,this paper puts forward the wet acid indium leaching processes,including pretreatment,acid leaching,enrichment and precipitation recycling and zinc replacement.The process parameters of recycling process are determined by the experiments,and the detailed process flow is given for reference of indium recovery in waste liquid crystal display.
Keywords:Liquid crystal display screen；Indium；Acid leaching；Process parameters
0引言
随着社会经济的快速发展，我国液晶电视机的社会
保有量和报废量逐年增加，对废旧液晶电视实现环保拆
解和再资源化利用是亟待解决的社会问题。铟是废旧液
晶显示屏中的稀有金属，其含量约占液晶显示屏面板重
量的0.03%516，而全球铟的储量只占黄金储量的1/6526，因此，蕴含在废旧液晶显示屏中的金属铟的再生回收潜力、
价值极大。
目前，国内外针对废旧液晶显示屏中铟的再生全过
程的研究较少，多集中在铟的提取和和分离。例如，日本
东北大学的Park Kyesung等536通过研究废PVC热解产生
的BC1气体与废旧液晶显示屏中的铟反应，减少了BC1
的排放，实现了氯化铟的回收。本文主要从预处理、酸浸、
修稿日期：2020-12-14
项目来源：2018年四川省科技成果转化示范项目“废旧平板电视再资源化成套技术装备产业化示范应用"(2018ZHSF0047)
作者简介：庄志红(1969-)，女，江苏苏州人，大专&研究方向：再资源化绿工艺技术&已发表论文1篇&富集、沉淀回收及锌置换的工艺流程研究废旧液晶显示屏中铟的回收工艺参数，为后续铟的回收提供参考。
1工艺流程概述
图1为液晶显示屏的典型结构，主要由液晶显示面板、薄膜集和背光灯模块三大部分组成，其中液晶显示面板是回收铟的来源。基于液晶屏结构及国内外铟回收技术的调研结果，本文提出废旧液晶屏中铟的回收工艺流程，如图2所示。
扩散板间隙粒子分光片棱镜板反射板
图1液晶显示屏的典型结构
5
•开发与创新•
图2废旧液晶显示屏中铟的回收工艺流程
预处理
—►
酸浸
―►
铟的富集
—►
沉淀回收铟
—►
锌置换
2实验及结果分析
该部分通过实验方式确定上述各工艺环节的具体工 艺参数！
2.1预处理
用裁纸刀剥除液晶显示屏上下偏光片，并将屏两面
残存的粘胶刮除，最后去除上下玻璃基板间的封胶，得到
两块玻璃基板，包括上板（显示屏正面,!屏）和下板（B 屏）。将拆除偏光片的显示屏用钝器破碎成如图3所示的
小块状。
整块液晶显示屏
拆解后的显示屏 破碎后的玻璃屏
（除去偏光片）
图3拆解前后的液晶屏
2.2酸浸
考虑到浸取温度和未来产业化面临的设备及成本因
素，本次研究选用硫酸作为浸取剂，影响硫酸浸取效果的 因素主要有酸浸浓度、温度和时间。
2.2.1酸浸实验条件
浸取实验如图4所示，采用一定浓度的硫酸作为浸 取剂，通过油浴加热方式和磁子搅拌方式，对尺度为lcm
左右的玻璃面板进行浸 取，依次对酸浸浓度、时间
和温度三个因素进行实验 研究。
2.2.2不同条件下的酸 浸实验
实验结果显示，硫酸
浓度 、 浸 取 时 间 及 温 度 对
浸取效果影响较小，因此浸
图4浸取液晶屏中的铟
取条件选择为：①硫酸浓度
4mol/L （②浸取温度50!；③浸取时间4h 。
2.3富集
为了实现铟的有效回收，需要对铟进行富集。本次研究
选用301P204磺化煤油溶液为萃取剂，盐酸为反萃取剂。
2.3.1萃取实验条件
P204作萃取剂可以有效阻断铁离子进入萃取液，不
仅可以保证铟的富集，还可以有效除去浸取液中的主要 杂质，其萃取机理为（P204以H 2A 2表示）:
In%）+3H 2A 2（o ）9lnA 3・ 3HA （o ）+3H +（a ） （l ）
301P204磺化煤油溶液对铟的萃取影响因子主要有
O/A （油相冰相）和pH 值。利用NaOH 调节萃取液pH 至 设定值，在室温下，按一定的O/A 将萃取剂和一定pH 值
的浸出液在l50ml 的分液漏斗中混合，充分震荡，静止分 层，水相放出待测，有机相保存待用％
2.3.2不同实验条件下的萃取结果
实验结果如表l 所示，在较宽pH 范围内和较大O/A 比内萃取率较好，综合考虑成本和可操作性，选用O/A 为
l ：5和pH=l.0作为萃取条件％
表1 O/A 、p H 值对萃取结果的影响
O*A pH
萃取余液 中In 浓度 （$
g/mL ）
萃取原液中
In 浓度
（$
g/mL ）
萃取率
（
%）
A
屏
pH 实验
l ：5
0.0
0.086
3.57997.60l ：50.50.096 3.57997.32l ：5l.0
0.054
3.57998.49
l ：5l.50.096 3.57997.32O/A 实验
l ：30.50.083
3.57997.67
l ：5
0.50.096 3.57997.321：70.50.075
3.57997.90l ：80.50.086 3.579
97.60B
屏
pH 实验
l ：50.0
清债0.024l.50997.73l ：50.50.084
l.50992.07
l ：5l.0
0.046l.50995.66l ：5l.50.040l.50996.78
O*A 实验
l ：30.50.040l.50997.34l ：50.50.040l.50992.07
l ：70.50.093
l.5099l.23l ：8
0.5
0.042
l.509
96.07
2.3.3反萃取实验条件
反萃是通过反萃剂的作用将有机相中的萃取物以离
子形式转移到水相中％经过反萃取，有机相中的铟会以 In 3+的形式重新回到水相中％其机理可以表示为：
InA o - 3HA （o ）+4HCl （a ）9HInCl 4（a ）+3H 2A 2（o ）
（2）
反萃实验中对In 的反萃效率影响最大的因素有HC1 浓度和O/A ，为了在工艺上保证萃取和反萃取装置的易
操作性，将A/O 比值设定为l ：5，因此仅对HC1浓度进行 实验研究。
2.3.4不同条件下反萃取结果
实验结果如表2所示，萃取率均在95%以上%从节约 化学试剂和降低成本的方面考虑，选择盐酸浓度2mo1/L
即可％
2.4沉淀与置换
经过萃取和反萃取，In 的浓度已大大提高%为了回收
6生产测井
药膳论文•开发与创新•
表2 HC 浓度对I 反萃取率的影响
反萃液HCl 浓度 (mol=L )
反萃前所取 液体中铟的
总含量(!g )
反萃后液体中
铟的总含量
(!g )
反萃取率
(%)
A 屏
2278.15271.897.72A 4278.15273.6
98.36%5278.15272.497.93%6278.15273.298.22%7278.15272.197.82%B 屏
277.3474.996.84%477.3475.597.62%577.3476.098.26%677.3475.797.87%7
77.34
76.5
98.91%
铟，需要使反萃取后溶液中的铟沉淀得到铟的化合产物,
再通过置换得到较纯的单质。
2.4.1铟的沉淀条件
量取15ml 铟的富集液(A )，在精密pH 计实时测定
pH 值的条件下，用NaOH 调节pH 值，观察现象并做好记
psmplay
录。沉淀过程现象如图5所示。
pH=4.0开始产生沉淀 pH=4.6沉淀率88.32% pH=5.7沉淀率99.19%
图5沉淀过程现象
从图5可以看出,pH 为5.7时铟已沉淀较完全，且开
始有棕褐Fe (OH )3沉淀生成，所以实验时调节pH 值
在5.7以下。
2.4.2沉淀实验结果
实验结果显示，随着pH 值的增加,In 的沉淀率随之
增加。pH 值在4.0到4.5之间,In 的沉淀率急剧增加；pH
值在5.5时In 已沉淀较完全，且此时没有红褐沉淀生 成，即此时杂质Fe 没有产生沉淀。从实验过程的现象和
结果可以确定沉淀实验的pH 值为5.5%
2.4.3置换
如图6所示，将沉淀实验中得到的In (OH )/溶解于 0.1mol/L 的HC1溶液中，完全溶解后，用NaOH 调节pH 值图6 Zn 置换铟的实验现象
置换过程中Zn 在溶液中
置换完全后Zn 粒表面有海绵锢到2〜3，在60"
下用Zn 置换16h 可以得到较纯的海绵铟
3工艺流程及参数
根据废旧液晶显示屏回收工艺各环节的实验及结果
分析，考虑可操作性及经济性，最终制定铟回收的工艺流 程如图7所示％
以每批15张42吋 废旧液晶电视显示屏为 例，确定各个工序的主
要参数如下：
(1) 酸浸：将破碎的 全部液晶玻璃屏在24L 、
4mo1/L H ：SO 4)50
"
的条
件下浸取 4h , 浸取后过 滤去除彩滤光膜，滤 液放置容器中待用％
(2) 富集：将步骤(1) 中的滤液加入一定量的 氢氧化钠固体中和后,
再用氢氧化钠饱和液中 和至pH=1.0，用离心萃
含铟溶液废液晶屏
拆除偏光
废玻璃基板
破碎、除去液晶
含铟玻璃片硫酸浸泡
加碱中和，二级萃取，一级反萃
不含铟玻璃
富集铟溶液
I 加碱中和氢氧化铟沉淀
丁关于党政机关厉行节约若干问题的通知
酸溶，锌片置换
粗锢 电解 精铟
图%废旧液晶显示屏中铟的
回收工艺流程
取机在萃取剂为30AP204磺化煤、O/A 为1：5的条件下 萃取，然后以3mo1/L 的盐酸作为反萃取剂，在O/A 为5：1
的条件下用分液漏斗对萃取后的有机相做反萃取％
(3) 沉淀：将步骤(2)中的富集溶液用氢氧化钠中和
至pH=5.5后，用滤纸过滤沉淀后，将沉淀放入烘箱中
80"
条件下烘干后备用％
茶叶中的提取(4) 置换：将步骤(3)中的沉淀用1mo1/L 的盐酸溶解 后，用氢氧化钠溶液中和pH 在2〜3之间，用Zn 片置换
18小时，得到海绵铟%
4结论
针对废旧液晶显示屏中铟的再生全过程，通过试验 研究了铟的酸浸、富集及沉淀与置换，最终确定了铟的回
收工艺及各工艺流程，为液晶显示屏中铟的回收提供了
参考%
参考文献：
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境工程学报,2008,2.
[2] 李建敏，刘晓红，王贺云，等.铟的市场、应用及其提取技术[J].江
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(1/2)：105—108.
7
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