CN102500128A - 废弃液晶显示屏中液晶回收的方法及系统 - Google Patents

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宋守许
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Abstract

本发明公开了一种废弃液晶显示屏中液晶回收的方法及系统，其特征是将液晶玻璃基板放置在密闭的萃取器中，通入萃取剂CO2，使萃取剂与液晶玻璃基板充分接触；设置密闭萃取器的工艺条件使萃取剂CO2达到超临界流体状态；以超临界状态的CO2流体使玻璃基板上的液晶充分溶解；再通过降低压力使溶有液晶的超临界流体进入密闭的分离器，让超临界流体中的CO2萃取剂转换为气体，并使液晶转换为液体；分别收集气态的CO2萃取剂和液态的液晶。本发明方法及系统经济、环保、低能耗、可产业化应用于废弃液晶显示屏中液晶的回收。

Description

废弃液晶显示屏中液晶回收的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种从废弃液晶显示屏中回收液晶的装置。
背景技术
液晶是一种高分子材料，因为其特殊的理化特性和光学特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。液晶显示屏(LCD)具有小尺寸、微辐射、低功耗、显示信息多等优点，广泛用于电视、电脑、手机、GPS、PDA、游戏机、汽车、仪器仪表等电子电器产品中。据国外研究报告称，2007年全球中小尺寸的液晶显示屏销售量为38亿块，预计到2011年将增长到45亿块。液晶显示屏一般用于换代速度较快的电子电器产品中，其生命周期多在4～6年之间。如此众多的液晶显示屏，如果在废弃后不能得到有效回收，必将造成大气、土壤与地下水的严重污染和资源的极大浪费。而液晶又是液晶显示屏的重要组成部分，制造成本高，市场价格昂贵，随意排放会造成大气污染。若能有效地从废弃的液晶显示屏中提取液晶成分，对其进行回收重用，将会达到环保和经济的双重效果。
现有的回收液晶的方法，大多先用有机溶剂将液晶成分溶入其中，再用离子吸附材料去除杂质，最后采用蒸馏的方法回收液晶。此法操作过程繁杂，能耗高，需要使用大量的有机溶剂，而且液晶回收率不高，纯度低。对于大批量回收，后期有机溶剂的提纯处理十分困难。也有文献报道采用超临界流体进行萃取，这种方法回收液晶的纯度高、效率高，不会破坏液晶材料的化学性能，环保特性好，应用前景广阔。但是，迄今为止还没有采用超临界流体提取液晶的实施方法和专门设备。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种经济、环保、低能耗、可产业化应用的废弃液晶显示屏中液晶回收的方法及系统，使得超临界流体提取液晶的技术得以有效实施。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明废弃液晶显示屏中液晶回收方法的特点是按如下步骤进行：
a、拆解液晶显示屏，分离出液晶盒，切除液晶盒四周粘有封框胶的边玻璃，取液晶玻璃基板放置在密闭的萃取器中，向所述萃取器中通入萃取剂CO2，使萃取剂与液晶玻璃基板充分接触；
b、设置密闭萃取器的工艺条件为：使萃取剂CO2达到超临界流体状态所需的温度和压力；以超临界状态的CO2流体使玻璃基板上的液晶充分溶解；
c、通过降低压力使溶有液晶的超临界流体进入密闭的分离器，让超临界流体中的C02萃取剂转换为气体，并使液晶转换为液体；
d、分别收集气态的CO2萃取剂和液态的液晶，所收集的气态CO2萃取剂经过滤、干燥和压缩后可循环使用。
本发明废弃液晶显示屏中液晶回收的方法的特点也在于：
所述步骤b中设置萃取器的温度为30～60℃，压力为60～90bar。
所述步骤d中收集的气态CO2萃取剂经过滤、干燥和压缩后在步骤1中回用。
在所述步骤1中的CO2萃取剂中，按质量百分比1％～5％加入夹带剂，所述夹带剂为C1～C4的醇、烷基醚或酯。
所述夹带剂为乙醇、甲醚或乙酸乙酯。
本发明废弃液晶显示屏中液晶回收系统的特点是设置：
一CO2气体钢瓶，其CO2气源管经单向阀和热交换器与CO2液体储罐相连；所述CO2气体钢瓶的入口管经CO2气体阀与气气增压泵相连，气气增压泵由空气压缩机驱动；
一密闭的萃取器，其内部设置多层钢丝架，底部设置恒温水浴装置，顶部设置有排气阀，液晶盒玻璃板分层置于钢丝架上；所述萃取器的萃取剂导入口依次通过CO2液体阀、气液增压泵与CO2液体储罐的导出管相连通，所述气液增压泵由空气压缩机驱动；
一密闭的分离器，分离器的导入口经减压阀与萃取器的导出管相连；所述分离器的气体导出管依次经气阀、过滤器、干燥器和流量计与气气增压泵相连；所述分离器的侧部设置有卸压阀，分离器的底部与液晶回收管路通过回收阀相连通。
本发明废弃液晶显示屏中液晶回收系统的结构特点也在于：在所述气液增压泵与CO2液体阀之间的管路上设置一带有计量泵的夹带剂罐。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明中使用化学性能稳定，无毒、无腐蚀性的廉价气体CO2作为萃取剂，相对于现有的使用有机溶剂进行溶解的方法，经济性好，环保特性好；
2、本发明以较低的萃取温度保证了液晶成分的稳定性，使用少量的有机溶剂降低了液晶提纯的难度，回收的液晶经简单处理即可再做生产LCD的原料，节约了液晶的制造成本，避免了随意废弃液晶和制造新液晶所带来的环境污染；
3、本发明将液晶盒四周粘有封框胶的边玻璃进行切除，使得回收后的液晶玻基板揭去表面的贴膜，经过处理后尚可再利用；
4、本发明中萃取参数易于控制，超临界萃取的效果取决于超临界流体的密度，而超临界流体的密度在本发明系统中，可以通过恒温水浴装置和气液增压泵进行控制，选择适当的温度和压力，可以显著提高萃取速度和液晶的提取率，液晶提取率可达99％；
5、本发明针对不同的液晶种类，萃取时选择合适的夹带剂，可以缩短液晶的提取时间，降低萃取成本；
6、本发明低温、低压萃取，能耗低。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
图中标号：1为CO2气体钢瓶，2为CO2气源管，3单向阀，4安全阀，5萃取器，6排气阀，7钢丝架，8恒温水浴装置，9温度表，10压力表，11为CO2液体阀，12夹带剂罐，13计量泵，14减压阀，15分离器，16气阀，17卸压阀，18过滤器，19干燥器，20流量计，21气气增压泵，22液晶回收阀，23空气压缩机，24气液增压泵，25为CO2液体储罐，26热交换器，27为CO2气体阀，28液晶盒玻璃板。
具体实施方式
本实施例中废弃液晶显示屏中液晶回收的方法的特点是按如下步骤进行：
1、拆解液晶显示屏，分离出液晶盒，切除液晶盒四周粘有封框胶的边玻璃，取液晶玻璃基板，并将液晶盒的两块玻璃基板用尖嘴镊子分离，分离后的玻璃基板分层放置在密闭的萃取器中，向萃取器中通入萃取剂CO2，使萃取剂与液晶玻璃基板充分接触；
可以在CO2萃取剂中按质量百分比1％～5％加入夹带剂，夹带剂为C1～C4的醇、烷基醚或酯；优选为乙醇、甲醚或乙酸乙酯；
2、设置密闭萃取器的工艺条件为：使萃取剂CO2达到超临界流体状态所需的温度30～60℃和压力60～90bar；以超临界状态的CO2流体使玻璃基板上的液晶充分溶解；
3、通过降低压力使溶有液晶的超临界流体进入密闭的分离器，让超临界流体中的CO2萃取剂转换为气体，并使液晶转换为液体；
4、分别收集气态的CO2萃取剂和液态的液晶，所收集的气态CO2萃取剂经过滤、干燥和压缩后在步骤1中循环使用。
参见图1，本实施例中废弃液晶显示屏中液晶回收系统的结构形式是设置：
一CO2气体钢瓶1，其CO2气源管2经单向阀3和热交换器26与CO2液体储罐25相连；CO2气体钢瓶1的入口管经CO2气体阀27与气气增压泵21相连，气气增压泵21由空气压缩机23驱动；
一密闭的萃取器5，其内部设置多层钢丝架7，底部设置恒温水浴装置8，顶部设置有排气阀6及温度表9，侧部设置有安全阀4，液晶盒玻璃板28分层置于钢丝架7上；萃取器5的萃取剂导入口依次通过带有压力表10的CO2液体阀11、气液增压泵24与CO2液体储罐25的导出管相连通，气液增压泵24由空气压缩机23驱动；在气液增压泵24与CO2液体阀11之间的管路上设置一带有计量泵13的夹带剂罐12。
一密闭的分离器15，分离器15的导入口经减压阀14与萃取器5的导出管相连；分离器15的气体导出管依次经气阀16、过滤器18、干燥器19和流量计20与气气增压泵21相连；分离器15的侧部设置有卸压阀17，分离器15的底部与液晶回收管路通过回收阀22相连通。
操作过程：
1、准备过程
拆解液晶显示屏，分离出液晶盒；清洗液晶盒并烘干；用剪板机将液晶盒四周粘有封框胶的边玻璃切除；用尖嘴镊子将组成液晶盒的两块玻璃基板分开后分层置于萃取器5中的多层钢丝架7上，关闭萃取器5；检查温度表9和压力表10是否连接正确，检查萃取器5和分离器15的气密性；
2、萃取过程
开启CO2气体钢瓶1，CO2气体通过热交换器26冷却成液态，存放在CO2液体存储罐25中；设定好萃取器5中温度表9和压力表10所需的数值；打开CO2液体阀11，启动空气压缩机23和气液增压泵24，通过气液增压方式将液态的CO2泵至萃取器5中；在充液开始时，萃取器5内有一定量的空气，同时，由于萃取器内压力较低，有一小部分液态的CO2快速蒸发，这一部分气态的CO2以及空气由于比CO2轻，在CO2的排挤作用下汇聚于萃取器5的顶部，并通过排气阀6排出；在刚刚打开排气阀6时，连接在排气阀6上的排气口管道外壁出现结露现象，很快在排气口管道外壁开始结霜，排气口出现大量白雾，所排出的CO2出现液态；随即关闭排气阀6，气液增压泵24继续充注；开启恒温水浴装置8进行加热升温，达到温度为30～60℃，压力为60～90bar时，萃取剂CO2变成超临界流体状态；此时，关闭空气压缩机23和气液增压泵24，利用恒温水浴装置8对萃取器5进行保温；超临界CO2流体开始溶解液晶，记录萃取时间；在增压过程中，当萃取器5内的压力超过设定值时，安全阀4会自动打开泄压，起到安全保压的作用；
3、分离过程
超临界的CO2流体与液晶溶解达到相平衡之后，开启减压阀14，调整减压阀14的开度以降低超临界流体的流量，从而降低压力，让减压阀14的出口压力维持在临界压力之下，使得CO2流体压力偏离临界点压力，此时CO2流体变成气态聚集在分离器15的内部，于是CO2流体与液晶达到分离；
4、收集CO2气体
在开启减压阀14进行减压的同时，CO2流体偏离临界点变成气体，同时小开度地开启气阀16，CO2气体便通过过滤器18、干燥器19和流量计20之后，再经空气压缩机23、气气增压泵21和CO2气体阀27，压缩至CO2气体钢瓶1中，可循环使用；
5、收集液晶
待分离器15内的CO2完全排出后，打开卸压阀17使得分离器15降至常压，再开启分离器15底部的液晶回收阀22即可收集液晶；待液晶被完全收集之后开启萃取器5，取出处理过的液晶盒玻璃板28，再放置待处理的液晶盒玻璃板进行萃取，循环上述过程。

Claims (7)

1.废弃液晶显示屏中液晶回收的方法，其特征是按如下步骤进行：
a、拆解液晶显示屏，分离出液晶盒，切除液晶盒四周粘有封框胶的边玻璃，取液晶玻璃基板放置在密闭的萃取器中，向所述萃取器中通入萃取剂CO2，使萃取剂与液晶玻璃基板充分接触；
b、设置密闭萃取器的工艺条件为：使萃取剂CO2达到超临界流体状态所需的温度和压力；以超临界状态的CO2流体使玻璃基板上的液晶充分溶解；
c、通过降低压力使溶有液晶的超临界流体进入密闭的分离器，让超临界流体中的CO2萃取剂转换为气体，并使液晶转换为液体；
d、分别收集气态的CO2萃取剂和液态的液晶，所收集的气态CO2萃取剂经过滤、干燥和压缩后可循环使用。
2.根据权利要求1所述的废弃液晶显示屏中液晶回收的方法，其特征是所述步骤b中设置萃取器的温度为30～60℃，压力为60～90bar。
3.根据权利要求1所述的废弃液晶显示屏中液晶回收的方法，其特征是所述步骤d中收集的气态CO2萃取剂经过滤、干燥和压缩后在步骤1中回用。
4.根据权利要求1所述的废弃液晶显示屏中液晶回收的方法，其特征是在所述步骤1中的CO2萃取剂中，按质量百分比1％～5％加入夹带剂，所述夹带剂为C1～C4的醇、烷基醚或酯。
5.根据权利要求4所述的废弃液晶显示屏中液晶回收的方法，其特征是所述夹带剂为乙醇、甲醚或乙酸乙酯。
6.废弃液晶显示屏中液晶回收系统，其特征是设置
一CO2气体钢瓶(1)，其CO2气源管(2)经单向阀(3)和热交换器(26)与CO2液体储罐(25)相连；所述CO2气体钢瓶(1)的入口管经CO2气体阀(27)与气气增压泵(21)相连，气气增压泵(21)由空气压缩机(23)驱动；
一密闭的萃取器(5)，其内部设置多层钢丝架(7)，底部设置恒温水浴装置(8)，顶部设置有排气阀(6)，液晶盒玻璃板(28)分层置于钢丝架(7)上；所述萃取器(5)的萃取剂导入口依次通过CO2液体阀(11)、气液增压泵(24)与CO2液体储罐(25)的导出管相连通，所述气液增压泵(24)由空气压缩机(23)驱动；
一密闭的分离器(15)，分离器(15)的导入口经减压阀(14)与萃取器(5)的导出管相连；所述分离器(15)的气体导出管依次经气阀(16)、过滤器(18)、干燥器(19)和流量计(20)与气气增压泵(21)相连；所述分离器(15)的侧部设置有卸压阀(17)，分离器(15)的底部与液晶回收管路通过回收阀(22)相连通。
7.根据权利要求6所述的废弃液晶显示屏中液晶回收系统，其特征是在所述气液增压泵(24)与CO2液体阀(11)之间的管路上设置一带有计量泵(13)的夹带剂罐(12)。
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