Elektronikai hulladékok előkészítése

CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása

Elektronikai hulladékok előkészítése

Bokányi Ljudmilla a műszaki tudomány kandidátusa, egyetemi docens (Miskolci Egyetem) Prof. Dr. habil. Csőke Barnabás a műszaki tudomány kandidátusa, egyetemi tanár Nagy Sándor PhD, tudományos munkatárs (Miskolci Egyetem) Varga Terézia tudományos segédmunkatárs (Miskolci Egyetem) Faitli József PhD, egyetemi docens, intézetigazgató Miskolci Egyetem) Magyar Tamás doktorandusz (Miskolci Egyetem) Mádainé Üveges Valéria tanársegéd (Miskolci Egyetem) Gombkötő Imre PhD,egyetemi docens (Miskolci Egyetem) „Nemzetközi együttműködésben megvalósuló alapkutatás a kritikus nyersanyagok hazai gazdaságfejlesztő potenciáljának kiaknázására - CriticEl” című TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projekt Miskolci Egyetem 2013. November 14.

CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása KÖZREMŰKÖDŐHALLGATÓK: Paszternák Ádám MSc Simon Orsolya MSc Bárdos Erika BSc Szaszák Adrienn BSc Oláh Beáta BSc Lakatos Krisztina Tünde BSc

„Nemzetközi együttműködésben megvalósuló alapkutatás a kritikus nyersanyagok hazai gazdaságfejlesztő potenciáljának kiaknázására - CriticEl” című TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projekt Miskolci Egyetem 2013. November 14.


KUTATÁSBA BEVONT ELEKTRONIKAI HULLADÉKOK:

LCD, Akkumulátorok, elemek, NYÁK-ok

„Nemzetközi együttműködésben megvalósuló alapkutatás a kritikus nyersanyagok hazai gazdaságfejlesztő potenciáljának kiaknázására - CriticEl” című TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projekt

Miskolci Egyetem 2013. November 14.


Előrejelzés a hulladék LCD panelek mennyiségének alakulásáról 2013-2017

140

Mennyiség, ezer t

120

100

80

60

40

20

0

2013

2014

2015

2016

2017

http://www.wrap.org.uk/sites/files/wrap/11.0%20Collection%2 0and%20handling%20of%20LCD%20screens.pdf „Nemzetközi együttműködésben megvalósuló alapkutatás a kritikus nyersanyagok hazai gazdaságfejlesztő potenciáljának kiaknázására - CriticEl” című TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projekt Miskolci Egyetem 2013. November 14.

LCD-modul: -panel, - háttérvilágítás, -vékonyréteg áramköri lemez, - kábel és a szerelvénykeret.

LCD kijelző (forrás: http://www.dfl.hu/lcd.html)

LCD panel: - Két 0,4–1,1 mm vastag üveglemez; - Különböző műanyagfóliák (pl. polarizátorok és védőfóliák); - Üveglapok között az aktív folyadékkristály (0,5 mg/cm2); - Vezető tulajdonságú és transzparens indium-ón-oxid (ITO); - Vékonyréteg tranzisztorok; - Orientációs réteg és színszűrők.

CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása Indium becsült fajlagos mennyisége az LCD panelben [2] Átlagos Indium indium mennyisége mennyisége berendezésenként [g/t] [mg]

Képernyőméret [cm2]

Fajlagos indium tartalom [mg/m2]

Notebook-ok

43,5

552

788

LCD

52,2

1126

464

36,3

3626

864

monitorok LCD tévék

174



LCD-hulladék Keret, NYÁK világítás, … további feldolgozásra

Bontás LCD-modul

Őrlés Termikus v. egyéb kezelés Savas szelektív oldás Sav Maradék Egyéb fémek kinyerése, üveggyártásra

In-tartalmú oldat

In-kinyerés az oldatból Visszanyert indium

LCD ALKATRÉSZ- ÉS ANYAGI, VALAMINT KÉMIAI ÖSSZETÉTELÉNEK MEGHATÁROZÁSA: JVC LCD TV

„Nemzetközi együttműködésben megvalósuló alapkutatás a kritikus nyersanyagok hazai gazdaságfejlesztő potenciáljának kiaknázására - CriticEl” című TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projekt Miskolci Egyetem

2013. November 14.

CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása LCD eszközök anyagi összetétele (szétbontás alapján) LCD TV Alkatrészek típusa / Kijelző típusa Műanyag Fém LCD panel NY.Á.K. Vezeték Csavar Összesen

LCD Monitor

DiBOSS DiBOSS JVC JVC DELL DELL [kg] [m/m%] [kg] [m/m%] [kg] [m/m%]

ACER [kg]

ACER [m/m%]

4,68 6,60 1,06 1,00 0,14 0,12

34,41 48,53 7,79 7,35 1,03 0,88

5,54 3,30 1,14 0,80 0,14 0,06

50,46 30,05 10,38 7,29 1,28 0,55

2,08 2,56 0,46 0,32 0,02 0,02

38,10 46,89 8,42 5,86 0,37 0,37

1,78 1,34 0,38 0,32 0,04 0,02

45,88 34,54 9,79 8,25 1,03 0,52

13,6

100,00

10,98 100,00

5,46

100,00

3,88

100,00



Optikai mikroszkóppal történt elemzés (JVC panel)

Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet

TFT üveg

Színszűrő üveg

SEM elemzés (DiBOSS panel)

Ásványtani - Földtani Intézet

ITO réteg

TFT üveg

TFT

Elemek TFT üveg esetén

Mg, Al, Si, Cl, Ca, In, Sn, Sr, Mo, Nd

Elemek színszűrő üveg esetén

Mg, Al, Si, Cl, Cr, Cu, In, Sn, S



CF üveg atomi tömeg szerinti összetétele (SEM+MIKROSZONDA) Ásványtani - Földtani Intézet

Elem neve Mg Al Si Cl Cr Cu In Sn S

Átlátszó közös elektróda 1,33 0,2 5,44 1,81 66,61 4,87 -

Alap üveg

Pixel határ

% 0,74 0,17 1,27 0,45 63,01 5,83 4,91

0,19 2,20 8,15 0,20 26,82 29,19 2,69 -



TFT üveg atomi tömeg szerinti összetétele (SEM+MIKROSZONDA) Ásványtani - Földtani Intézet

Elem neve

Átlátszó kijelző elektróda

Alap üveg

Adat pálya (sor)

Kapu pálya (oszlop)

Kondenzátor pálya

Kondenzátor

0,54 11,67 23,26 0,22 0,59 19,02 0,79

0,47 16,86 15,33 0,15 0,46 24,86 0,19

% Mg Al Si Cl Ca In Sn Sr Mo Nd

1,34 4,23 35,01 0,40 1,08 9,19 1,48 -

1,26 5,33 40,29 1,18 -

0,62 16,10 19,40 0,35 19,92 -

0,68 11,58 23,14 0,15 0,82 19,72 -



CCFL csövek atomi tömeg szerinti összetétele(SEM+MIKROSZONDA) Ásványtani - Földtani Intézet Elem neve

ACER ACER ACER CCFL DiBOSS CCFL CCFL (sötét por) CCFL (alap üveg) (világos por) (alap üveg)

DiBOSS CCFL (világos por)

DiBOSS CCFL (sötét por)

DIBOSS CCFL (ragasztó réteg)

% Na

1,34

Mg

1,03

4,03

Al

3,62

38,70

Si

38,30

40,35

25,04

K

2,87

5,79

3,90

P Ca

0,82 3,74

2,84

36,31

12,30

13,40

36,57

35,24

2,12

0,89

La Ba

0,99

2,71

18,09

18,97

Ce

16,54

15,61

Tb

8,30

8,41

Eu

3,47

Y

28,84 „Nemzetközi együttműködésben megvalósuló alapkutatás a kritikus nyersanyagok hazai gazdaságfejlesztő potenciáljának kiaknázására - CriticEl” című TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projekt


ITO RÉTEG ELKÜLÖNÍTÉSÉNEK VIZSGÁLATA a műanyag polarizáló és védő fóliarétegektől (fizikai feltárás)



A szerves anyagok elégetésével *3, 6+;

 Rövid idejű hőkezelést (200-250 oC) követő letépéssel *4+;  Mechanikai-fizikai kezeléssel csiszolópapírral *5+, elektromos dezintegrálással [3].



LABORATÓRIUMI KÍSÉRLETEKEN ALAPULÓ KIDOLGOZOTT LCD TV és monitor TECHNOLÓGIA Kézi bontás

Egyéb alkatrészek: műanyag, fém, NYÁK, egyéb

LCD panel Hőkezelés (hősokk) 225 °C

Polarizáló fóliák

LCD üveg Előaprítás Forgótárcsás nyíró aprító tárcsa szélessége: 10 mm Vegyszeres ultrahangos kezelés, mosás vízzel tt=30 min

Folyadékkristályos vegyszer

Folyadékkristály mentes LCD üveg Aprítás kalapácsos malomban xb=10 mm Savas kioldásra előkészített minta x < 5 mm

Számított indium tartalom (ME, NyKE Intézet) Indium tartalom a kijelző panelben [mg/kg]

Indium tartalom a teljes készülékben [mg/kg]

131

16



SZELEKTÍV OLDÁSI KÍSÉRLETEK

minta szemcsemérete

<5 mm

oldószer

1M H2SO4 ill. 1M HCl

hőmérséklet

40°C

szilárd/folyadék arány tartózkodási idő

55°C

80°C

1:1 1h; 4h

0,5 h,1h; 4h



1h; 2h

CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása 1M Sósav 1h 40°C

1M Kénsav 1h 40°C

Sósavas oldat 4h 40°C

Kénsavas oldat 4h 40°C

180 160 140

mg/L

120 100

80 60 40 20 0 Ce

Co

In

La



Mg

CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása 1M Sósav 1h 40°C

1M Kénsav 1h 40°C



700 600

mg/L

500 400 300 200 100 0 Al

B

Ca

Fe

Na

Ni

Si



Sn

CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása Sósavas oldat 1h 55°C




180 160 140

mg/L

120 100 80 60 40 20 0 Ce

Co

In

La



Mg

CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása 900





800 700

mg/L

600 500 400

300 200 100 0 Al

B

Ca

Fe

Ni

Si



Sn

CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása 1M Kénsav 1h 40°C



180 160 140

mg/L

120 100 80 60 40 20 0 Ce

Co

In

La



Mg

CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása Kénsavas oldat 1h 40°C



600 550 500

450 400 mg/L

350 300 250 200 150 100 50 0 Al

B

Ca

Fe

Ni



Si

Sn

CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása 100 95

Indium kioldás (%)

90 85 kénsav 4h

80

sósav 1h sósav 4h

75

kénsav 1h

70 65 60 30

35

40

45 Hőmérséklet (oC)

50

55



60


100

Indium kioldás (%)

95 90 85 kénsav 40 oC

80

kénsav 55oC

75

sósav 40 oC

70

sósav 55oC

65 60 0

1

2

3

4

5

Kioldás ideje (h)




Ón kioldás [%]

80 70 60

sósav 40°C

50

kénsav 40°C

40

sósav 55°C

30

kénsav 55°C

20

kénsav 80°C

10 0 0

1

2

3

4

5

Idő [h]




Fe kioldás [%]

35

30 sósav 40°C

25

kénsav 40°C

20

sósav 55°C

15

kénsav 55°C

10

kénsav 80°C

5

0 0

1

2

3

4

5

Idő [h]




TOVÁBBI FELADATOK: Oldatkezelés



CRITICEL félidőben- elsődleges és másodlagos ásványi nyersanyagaink alapkutatása [1] Böni H.: Seltene Metalle in Elektro- und Elektronikgeräten. EMPA Akademie Zentrum fürWissenstransfer. [2] BUCHERT M., MANHART A., BLEHER D., PINGEL D. (2012): Recycling critical raw materials from waste electronic equipment Commissioned by the North Rhine- Westphalia State Agency for Nature. Environment and Consumer Protection Darmstadt, 24.02.2012. [3] Dodbiba G., Naga H.i., Wang L., Okaya K., Fujita T. (2012): Leaching of indium obsolete liquid crystal displays: Comparing grinding with electrical disintegration in context of LCA, Elsevier, Waste Management 32, pp. 1937-1944. [4] Jinhui Li, Song Gao, Huabo Duan, Lili Liu: Recovery of valuable materials from waste liquid crystal display panel. Waste Management 29 (2009) 2033-2039 [5] Zhao, K. - Liu, Z. – Wang, Y. – Jiang, H. (2013): Study on Recycling Process for EOL Liquid Crystal Display Panel (Int. Jour. Of Precision Eng. And Manufacturing Vol. 14, No. 6, pp. 1043-1047) [6] Lee, C. – Jeong, M. – Kilicaslan, M. F. – Lee, J. – Hong, H. (2013): Recovery of indium from used LCD panel by a time efficient and environmentally sound method assisted HEBM (Waste Management 33 (2013) pp. 730–734) [7] Ylä-Mella J, Miklósi P, Pongrácz E, István Zs, Csőke B and Keiski RL (2007): Recycling of Liquid Crystal Displays. Proc. of 8th Finnish Conference of Environmental Sciences. Xiang H, Akieh MN, Vuorio A-M Jokinen T and Sillanpää M (eds.). May 10 11, 2007, Mikkeli, Finland. Finnish Society for Environmental Sciences. p. 265-268 [8] ME, NyKE Intézet: 3. negyedéves szakmai beszámoló, CRITICEL projekt, 2. alapkutatási program, I modul, 2013. „Nemzetközi együttműködésben megvalósuló alapkutatás a kritikus nyersanyagok hazai gazdaságfejlesztő potenciáljának kiaknázására - CriticEl” című TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projekt



KÖSZÖNJÜK SZÉPEN A FIGYELMÜKET!



Elektronikai hulladékok előkészítése

Recommend Documents