MỘT SỐ PHƯƠN PHÁP THU HỒI INĐI TỪ MÀN HÌNH LCD PGS TS Phạm Văn Luận

LĨNH VỰC SỬ DỤNG INĐISản xuất ra các hợp kim có điểm nóng chảy thấp sử dụng rộng rãi trong công nghệ màng mỏng, trong công nghiệp điện tử Sản xuất các chất bán dẫn, tế bào năng lượng mặ

TRÂN TRỌNG GIỚI THIỆU

Các nguồn sản xuất inđi

2

LĨNH VỰC SỬ DỤNG INĐI

Sản xuất ra các hợp kim có điểm nóng chảy thấp

sử dụng rộng rãi trong công nghệ màng mỏng,

trong công nghiệp điện tử

Sản xuất các chất bán dẫn, tế bào năng lượng mặt trời

Chế tạo ra các điện cực trong suốt từ ôxyt thiếc – inđi (ITO) dùng trong các màn hình tinh thể lỏng (LCD)

In là một kim loại hiếm, mềm, dễ uốn và dễ nóng chảy

- Hàng năm trên thế giới sản xuất đến 680 tấn inđi từ tái chế màn hình LCD

TIỀM NĂNG TẠI VIỆT NAM

- Mỗi người dân Việt Nam thải ra trung bình 1,3kg chất thải điện tử năm 2018, tương đương 116.000 tấn/năm

- Lượng phát thải tivi ở Việt Nam vào năm 2025 có thể lên tới 250.000 tấn Lượng chất thải điện tử ở Việt Nam mỗi năm tăng khoảng 100.000 tấn, chủ yếu phát sinh từ hộ gia đình (đồ gia dụng điện tử), văn phòng (máy tính, máy photocopy, máy fax ),

- Màn hình tinh thể lỏng chiếm khoảng 7% tổng số rác thải điện tử

CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI INĐI TỪ MÀN HÌNH

LCD

Thu hồi ITO

Tách lớp ITO ra khỏi các tấm LCD, bằng phương pháp sốc nhiệt ở nhiệt độ 200oC trong vòng 7 phút Sau đó, lấy lớp thủy tinh không phân cực chứa ITO đưa đi thu hồi In bằng quá trình hỏa luyện hoặc thủy luyện

PHƯƠNG PHÁP HỎA LUYỆN

Nung hoàn nguyên trong môi

trường chân không

2

PHÂN HỦY ĐẲNG NHIỆT

Sau khi sấy nghiền bằng MNB, môi trường trơ (cấp khí N 2 ), t = 30 phút

NUNG HOÀN NGUYÊN TRONG CHÂN KHÔNG

Nung ở nhiệt độ 1223 o K, thời

gian 30 phút

NUNG HOÀN CLO HÓA TRONG CHÂN KHÔNG

Trộn bột sau nhiệt phân với

NH 4 Cl tỷ lệ 1:2

PHƯƠNG PHÁP THỦY LUYỆN

In2O3 + 6HCl  2InCl3 + 3H2O2

Inđi ở dạng In2O3 rất dễ hòa tan trong môi trường a xít

PHƯƠNG PHÁP THỦY LUYỆN

2

6

10

Hòa tách bằng HCl, H2SO

Hòa tách áp suất cao

Chiết trong dung môi

Hòa tách trong nước

Kết tủa và xi măng hóa

Hòa tách trong CO2 lỏng

Khuấy chà xát

Hòa tách sinh họcTrao đổi ion

Điện phân

Bùn kiềm

In thô

Điện phân nóng chảy

In 99,995%

HÒA TÁCH BẰNG H2SO4

Để thu hồi In từ đuôi thải nhà máy tinh luyện kẽm:

người ta dùng axit H2SO4 và tinh quặng kẽm làm chất khử

Để thu hồi In từ đuôi thải nhà máy tinh luyện kẽm:

người ta dùng axit H2SO4 và tinh quặng kẽm làm chất khử

HÒA TÁCH ÁP SUẤT CAO

Tăng tốc độ oxy hóa của các sunfua trong quá trình thủy luyện, đặc biệt bằng oxy trong môi trường

Để tăng tốc độ oxy hóa dùng them kali pemanganat hoặc oxy già

Vì indium liên kết với kẽm ferit, nên quá trình hòa tách áp suất cao rất quan trọng để hòa tan đồng thời indium, kẽm và sắt

Thu hồi In từ bột kẽm oxit (trong quá trình hỏa luyện tinh quặng kẽm) bằng cách hòa tách bằng H2SO4 ở áp suất cao

CHIẾT TRONG DUNG MÔI HỮU CƠ

Các chất chiết xuất như: Tributyl Phosphate (TBP), Cyanex 272, bis-2,2-ethylhexyl phosphate (D2EHPA), 2-ethylhexylphosphonic mono-2- ethylhexyl ester và Cyanex 923

Quá trình chiết xuất dung môi hữu cơ được ứng dụng trong quá trình hòa tách một số kim loại

Ưu điểm là đơn giản về vật liệu, thiết bị, khả năng tái sử dụng dung môi và điều kiện thí nghiệm

THU HỒI IN TỪ MÀN HÌNH PHẰNG

TRAO ĐỔI ION

Màn hình LCD sau khi được hòa tách bằng axit, được chiết bằng một loại nhựa có tên là Amberlite TM, nó có khả năng chiết hoàn toàn In

Các dẫn xuất của axit cacboxylic calix [4] - và calix [6] -arene được liên kết chéo bằng metylen để tạo ra các loại nhựa trao đổi cation để thực hiện chiết pha rắn của một số ion kim loại đa hóa trị

ĐIỆN PHÂN

Màng điện phân bao gồm ác điện cực lưới hình trụ được sử dụng

để tách indium khỏi nitric, perchloric và axit axetic thấm dung dịch indium-thiếc-chì

Trong quá trình điện phân cho thêm phức chất SCN

-Bước 1 điện phân chì (không dùng SCN-)

Bước 2: điện phân kẽm, dùng 0,02 mol / L SCN−

Bước 3: điện phân In, dùng 0,1 mol / L SCN− Sau điện phân thu được indi hydroxit ở điện cực dương

KẾT TỦA VÀ XI MĂNG HÓA

Quá trình hòa tách bằng axit sau đó xi măng hóa rất thích hợp cho việc thu hồi In từ ITO Tuy nhiên, thách thức lớn nhất là làm giảm nồng độ ion Sn trước khi xi măng hóa In

Khử Sn bằng cách sục khí H2S vào dung dịch ở áp suất 101,3kPa, t = 60oC, t = 10 phút và thêm H2SO4 100 g/l Khi đó thiếc bị kết tủa ở dạng SnS

Sau đó xi măng hóa indium bằng cách cho tấm kẽm vào dung

dịch

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHÁC

Chiết trong dung môi nước: duy trì nước ở áp suất cao và nhiệt

độ nằm trong khoảng 100oC (điểm sôi) đến nhiệt độ 374oC (điểm tới hạn) Nước này gọi là dưới tới hạn, hoạt động như một dung môi, rất tốt cho các chất kỵ nước do nó hằng số điện môi thấp

Chiết trong chất lỏng quá tới hạn: Khí CO2 được duy trì ở nhiệt

độ 31,1oC và áp suất 7,38 MPa đã chuyển sang trạng thái lỏng Nhưng khối lượng riêng và độ nhớt của pha lỏng tương tự như pha khí

Khuấy chà xát: Dùng để làm sạch thủy tinh khỏi bề mặt tấm ITO

Hòa tách sinh học: Quá trình này chủ yếu áp dụng cho việc thu

hồi In từ quặng

CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI INĐI TỪ MÀN HÌNH

LCD

Phương pháp hỏa luyện được sử dụng để thu hồi In từ màn

hình LCD rác thải bao gồm: phân hủy đẳng nhiệt để sản

xuất ra tinh thể In(OH)3; nung hoàn nguyên để khử In2O3 về

InO2 hoặc In2O; … Trong quá trình hỏa luyện thường tạo ra

khí và bụi độc hại, đồng thời chưa thu hồi được kim loại In

nên công nghệ này ít được dùng để thu hồi In từ màn hình

LCD rác thải.

Phương pháp thủy luyện bao gồm các công nghệ: hòa tách,

chiết xuất, điện phân, hấp phụ, kết tủa và sinh học… là các

công nghệ chính để thu hồi In từ màn hình LCD rác thải

Phương pháp thủy luyện có nhiều ưu điểm như: dễ dàng

kiểm soát các phản ứng hóa học; quy trình công nghệ đơn

giản; dễ vận hành; chi phí thấp; ít phát sinh chất thải và ô

nhiễm môi trường