Elektronikai hulladékok előkészítésekritikuselemek.uni-miskolc.hu/files/files/J_modul_20131114.pdf · TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projekt Miskolci Egyetem 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

Miskolci Egyetem2013. November 14.

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 tanárNagy 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)

KÖZREMŰKÖDŐHALLGATÓK:

Paszternák Ádám MScSimon Orsolya MScBárdos Erika BScSzaszák Adrienn BScOláh Beáta BScLakatos Krisztina Tünde BSc





KUTATÁSBA BEVONT ELEKTRONIKAI HULLADÉKOK:

LCD,Akkumulátorok, elemek,

NYÁK-ok

„Nemzetközi együttműködésben megvalósuló alapkutatás a kritikus nyersanyagok hazaigazdaságfejlesztő potenciáljának kiaknázására - CriticEl” című

TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projekt



Előrejelzés a hulladék LCD panelek mennyiségének

alakulásáról 2013-2017

0

20

40

60

80

100

120

140

2013 2014 2015 2016 2017

Me

nn

yis

ég

, eze

r t

http://www.wrap.org.uk/sites/files/wrap/11.0%20Collection%20and%20handling%20of%20LCD%20screens.pdf


TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projektMiskolci Egyetem

2013. November 14.


http://www.wrap.org.uk/sites/files/wrap/11.0 Collection and handling of LCD screens.pdf

http://www.wrap.org.uk/sites/files/wrap/11.0 Collection and handling of LCD screens.pdf

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

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

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.

http://www.dfl.hu/lcd.html

Átlagos

indium

mennyisége

[g/t]

Indium

mennyisége

berendezésenként

[mg]

Képernyő-

méret [cm2]

Fajlagos

indium

tartalom

[mg/m2]

Notebook-ok

174

43,5 552 788

LCD

monitorok

52,2 1126 464

LCD tévék 36,3 3626 864





Indium becsült fajlagos mennyisége az LCD panelben [2]

LCD-hulladék

Bontás

Termikus v. egyéb

kezelés

In-kinyerés az oldatból

Visszanyert indium

Egyéb fémek

kinyerése,

üveggyártásra

Keret, NYÁK

világítás, … további

feldolgozásra

LCD-modul

Őrlés

Maradék In-tartalmú oldat

Savas szelektív oldás

Sav

LCD ALKATRÉSZ- ÉS ANYAGI, VALAMINT KÉMIAI

ÖSSZETÉTELÉNEK MEGHATÁROZÁSA: JVC LCD TV


TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projektMiskolci Egyetem

2013. November 14.

LCD TV LCD Monitor

Alkatrészek

típusa

/

Kijelző típusa

DiBOSS

[kg]

DiBOSS

[m/m%]

JVC

[kg]

JVC

[m/m%]

DELL

[kg]

DELL

[m/m%]

ACER

[kg]

ACER

[m/m%]

Műanyag 4,68 34,41 5,54 50,46 2,08 38,10 1,78 45,88

Fém 6,60 48,53 3,30 30,05 2,56 46,89 1,34 34,54

LCD panel 1,06 7,79 1,14 10,38 0,46 8,42 0,38 9,79

NY.Á.K. 1,00 7,35 0,80 7,29 0,32 5,86 0,32 8,25

Vezeték 0,14 1,03 0,14 1,28 0,02 0,37 0,04 1,03

Csavar 0,12 0,88 0,06 0,55 0,02 0,37 0,02 0,52

Összesen 13,6 100,00 10,98 100,00 5,46 100,00 3,88 100,00





LCD eszközök anyagi összetétele (szétbontás alapján)

Optikai mikroszkóppal történt elemzés (JVC panel) Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet

TFT üveg Színszűrő üveg




SEM elemzés (DiBOSS panel) Ásványtani - Földtani Intézet

TFT üveg TFT

ITO réteg

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

Átlátszó közös

elektródaAlap üveg Pixel határ

%

Mg - - 0,19

Al - - 2,20

Si 1,33 0,74 8,15

Cl 0,2 0,17 0,20

Cr 5,44 1,27 26,82

Cu 1,81 0,45 -

In 66,61 63,01 29,19

Sn 4,87 5,83 2,69

S - 4,91 -




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

Elem

neve

Átlátszó

kijelző

elektróda

Alap üvegAdat pálya

(sor)

Kapu pálya

(oszlop)

Kondenzátor

pályaKondenzátor

%

Mg 1,34 1,26 0,62 0,68 0,54 0,47

Al 4,23 5,33 16,10 11,58 11,67 16,86

Si 35,01 40,29 19,40 23,14 23,26 15,33

Cl 0,40 - - - - -

Ca 1,08 1,18 0,35 0,15 0,22 0,15

In 9,19 - - - - -

Sn 1,48 - - - - -

Sr - - - 0,82 0,59 0,46

Mo - - 19,92 19,72 19,02 24,86

Nd - - - - 0,79 0,19




Elem

neve

ACER

CCFL

(alap üveg)

ACER

CCFL

(világos por)

ACER CCFL

(sötét por)

DiBOSS

CCFL

(alap üveg)

DiBOSS

CCFL

(világos por)

DiBOSS

CCFL

(sötét por)

DIBOSS

CCFL

(ragasztó

réteg)

%

Na 1,34 0,99 0,82

Mg 1,03 4,03 3,74

Al 3,62 38,70 2,84 36,31 2,12

Si 38,30 40,35 25,04

K 2,87 5,79 3,90

P 12,30 13,40

Ca 0,89

La 36,57 35,24

Ba 2,71 18,09 18,97

Ce 16,54 15,61

Tb 8,30 8,41

Eu 3,47

Y 28,84

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




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 TECHNOLÓGIA




LCD TV és monitor

Kézi bontás

Hőkezelés (hősokk)

225 °C

Vegyszeres ultrahangos

kezelés, mosás vízzel

tt=30 min

Előaprítás

Forgótárcsás nyíró aprító

tárcsa szélessége: 10 mm

Aprítás kalapácsos

malomban

xb=10 mm

Savas kioldásra előkészített

minta

x < 5 mm

LCD panel

Egyéb alkatrészek:

műanyag, fém, NYÁK, egyéb

Polarizáló fóliák

Folyadékkristályos vegyszer

LCD üveg

Folyadékkristály mentes LCD üveg

Indium tartalom a kijelző panelben

[mg/kg]

Indium tartalom a teljes készülékben [mg/kg]

131 16

Számított indium tartalom (ME, NyKE Intézet)

SZELEKTÍV OLDÁSI KÍSÉRLETEK

minta

szemcsemérete<5 mm

oldószer 1M H2SO4 ill. 1M HCl

hőmérséklet 40°C 55°C 80°C

szilárd/folyadék

arány1:1

tartózkodási idő 1h; 4h 0,5 h,1h; 4h 1h; 2h




0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Ce Co In La Mg

mg/L

1M Sósav 1h 40°C 1M Kénsav 1h 40°C Sósavas oldat 4h 40°C Kénsavas oldat 4h 40°C





0

100

200

300

400

500

600

700

Al B Ca Fe Na Ni Si Sn

mg/L

1M Sósav 1h 40°C 1M Kénsav 1h 40°C

Sósavas oldat 4h 40°C Kénsavas oldat 4h 40°C





0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Ce Co In La Mg

mg/L







0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Al B Ca Fe Ni Si Sn

mg/L







0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Ce Co In La Mg

mg/L

1M Kénsav 1h 40°C Kénsavas oldat 1h 55°C Kénsavas oldat 1h 80°C





0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Al B Ca Fe Ni Si Sn

mg/L

Kénsavas oldat 1h 40°C Kénsavas oldat 1h 55°C Kénsavas oldat 1h 80°C





60

65

70

75

80

85

90

95

100

30 35 40 45 50 55 60

Ind

ium

kio

ldás

(%)

Hőmérséklet (oC)

kénsav 4h

sósav 1h

sósav 4h

kénsav 1h





60

65

70

75

80

85

90

95

100

0 1 2 3 4 5

Ind

ium

kio

ldás (%

)

Kioldás ideje (h)

kénsav 40 oC

kénsav 55oC

sósav 40 oC

sósav 55oC









0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5

Ón k

iold

ás [%

]

Idő [h]

sósav 40°C

kénsav 40°C

sósav 55°C

kénsav 55°C

kénsav 80°C





0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5

Fe k

iold

ás [%

]

Idő [h]

sósav 40°C

kénsav 40°C

sósav 55°C

kénsav 55°C

kénsav 80°C

TOVÁBBI FELADATOK:

Oldatkezelés





[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 materialsfrom waste electronic equipment Commissioned by the North Rhine- Westphalia StateAgency 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 incontext of LCA, Elsevier, Waste Management 32, pp. 1937-1944.[4] Jinhui Li, Song Gao, Huabo Duan, Lili Liu: Recovery of valuable materials from wasteliquid 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 assistedHEBM (Waste Management 33 (2013) pp. 730–734)[7] Ylä-Mella J, Miklósi P, Pongrácz E, István Zs, Csőke B and Keiski RL (2007): Recyclingof 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.





KÖSZÖNJÜK SZÉPEN A FIGYELMÜKET!





Documents

Elektronikai hulladékok előkészítésekritikuselemek.uni-miskolc.hu/files/files/J_modul_20131114.pdf · TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV -2012-0005 számú projekt Miskolci Egyetem 2013