废弃液晶屏玻璃基板的行星式球磨工艺研究*

唐惠东　杨蓉

(常州工程职业技术学院化学与材料工程学院　江苏常州 213164)



废弃液晶屏玻璃基板的行星式球磨工艺研究*

唐惠东杨蓉

(常州工程职业技术学院化学与材料工程学院江苏常州 213164)

以废弃液晶屏玻璃基板为原料，研究了球磨方式和球磨时间在球磨过程中对粉料粒径分布的影响。通过对废弃液晶屏玻璃基板的行星式球磨工艺的研究，探讨了球磨方式、球磨时间等因素对球磨效果的影响，以建立玻璃粉体细化的合理球磨方式和工艺参数。

废液晶屏玻璃基板球磨工艺球磨方式球磨时间

0　引言

目前国内外对废弃液晶屏的回收利用研究，主要集中在附加值较高的偏光片[1-2]、液晶[3]和ITO电极的分离和回收[4-5]上，对于液晶屏的主要组成部分——玻璃基板，由于附加值较低而关注较少。

废弃液晶屏包含两块玻璃基板，约占总质量的83%，是液晶屏面板的关键原材料，一般是中性硼硅玻璃和无碱硅酸铝玻璃。这种玻璃基板资源化的利用，主要是将其作为添加剂加至坯砖原料中烧制红砖，应用于绿色建材[6]，或向混凝土[7-8]、水泥[9-10]、瓷砖[11]和玻璃陶瓷[12]中添加一定量的废玻璃基板，不仅能满足材料的各项建筑性能指标，而且还能增加强度和耐性。但是这些方式的利用其添加量相对较小，仅为20%～30%，难以消耗大量的玻璃基板，且附加值不高。

基于以上现状，本研究小组提出将废弃液晶屏玻璃基板制成泡沫玻璃，附加值较高且具有环境和经济双重效益。本文通过对废弃液晶屏玻璃基板行星式球磨工艺的研究，探讨了球磨方式、球磨时间等因素对球磨效果的影响，以建立玻璃粉体细化的合理球磨方式和工艺参数。

1　实验

1.1实验原料

废弃液晶屏由南京某公司提供，通过文献[13]所述方法除去表面粘附的两层三醋酸纤维素薄膜，得到相应的玻璃基板，破碎并过4 mm筛，洗净烘干后待用。

1.2实验过程

称取一定量的上述废弃液晶屏玻璃基板原料放入型号为QM-3SP4-CL的行星式球磨机中球磨，时间1～4 h。通过酒精一次球磨(酒精、玻璃原料和外加剂一起球磨称为一次球磨[14])、干磨一次球磨和酒精二次球磨(玻璃原料先球磨一段时间后，再加入酒精和外加剂一起球磨，称为酒精二次球磨)、干磨二次球磨后，过0.6，0.425，0.1 mm筛进行筛分，记录每层筛余量mi(i=0，1，2，3)，不同的粒径范围的质量分数由Di=mi/M×100%(其中M为原料总质量)计算得到。

2　结果与讨论

2.1球磨方式对球磨效果的影响

2.1.1一次球磨

图1为采用一次球磨方式时，不同球磨时间的效果对比图。由图1可知，采用一次球磨时，不管球磨时间如何变化，酒精球磨的粗颗粒(>0.6 mm)和中颗粒(0.425～0.6 mm和0.1～0.425 mm)含量比干磨的少，而细颗粒(<0.1 mm)含量比干磨的多。酒精球磨的综合效果明显优于干磨，其原因是：①酒精在球磨过程中充当了分散剂，提高了球磨的均匀程度及球磨效果；②由于球磨过程是颗粒新表面生成的过程，酒精的吸附作用会使颗粒强度下降，变形增加，颗粒在酒精介质中产生新表面所需要的功比在空气中产生新表面所需要的功要小得多[14]。

图1　一次球磨时不同球磨时间的效果对比

2.1.2二次球磨

图2　二次球磨时不同球磨时间的效果对比

图2为采用二次球磨方式时，不同球磨时间的效果对比图。由图2可知，采用二次球磨方式、球磨时间分别为1，2，3 h时，干磨后粗颗粒(>0.6 mm)含量和中颗粒(0.425～0.6 mm和0.1～0.425 mm)含量比酒精球磨的稍少，而细颗粒(<0.1 mm)含量比酒精球磨的稍多。当球磨时间增加至4 h时，球磨效果发生了变化。干磨后的粗颗粒和中颗粒含量比酒精球磨的多，而细颗粒含量比酒精球磨的少。综上所述，采用二次球磨、时间较短(1～3 h)时，干磨的效果优于酒精球磨，而时间较长(4 h)时，酒精球磨的效果优于干磨。

文献[15]认为，原料颗粒原始粒度越细，其球磨的效果就越好；原始粒度越粗，其干湿磨效果的差别就越大。也就是说，原料的原始粒度越粗，湿磨的效果越明显。当球磨时间较短(1～3 h)时，干磨二次球磨的效果优于酒精二次球磨，可能是因为在酒精二次球磨时，酒精加入后球磨时间过短(0.5 h)，还没有使颗粒表面得到良好的润湿作用，没有加快“团粒”的分解，未完全起到分散剂的作用；当球磨时间较长(4 h)时，由于细粉的含量增加，加入酒精后，既起到了介质的作用，又起到了分散剂的作用，使球磨效果大大增加，从而导致效果优于干磨。

2.2球磨时间对球磨效果的影响

图3为不同球磨方式下不同球磨时间的效果对比图。由图3可知，不管以何种方式球磨，随着球磨时间的增加，细颗粒(<0.1 mm)的含量逐渐上升后趋于稳定。除了酒精二次球磨外，球磨时间2 h后，球磨时间的增加仅引起细颗粒少量的增加，说明在球磨后期，单纯增加球磨时间对球磨效果影响不大。酒精二次球磨4 h后细颗粒的增加原因见前面章节的讨论，此处不再赘述。另外，由图3(c)和(d)可知，采用干磨方式、球磨时间为4 h时，粗颗粒(>0.6 mm)含量出现增加的趋势，这主要是细颗粒的团聚造成的。

图3　不同球磨方式下不同球磨时间的效果对比

3　结论

(1)采用一次球磨时，不管球磨时间如何变化，酒精球磨的粗颗粒和中颗粒含量比干磨的少，而细颗粒的含量比干磨的多，酒精球磨的综合效果明显优于干磨。

(2)采用二次球磨时，当球磨时间较短(1～3 h)时，干磨后的粗颗粒含量和中颗粒含量比酒精球磨的稍少，而细颗粒含量比酒精球磨的稍多，干磨的效果优于酒精球磨；当球磨时间较长(4 h)时，干磨后的粗颗粒和中颗粒含量比酒精球磨的多，而细颗粒含量比酒精球磨的少，酒精球磨的效果优于干磨，这主要归因于酒精的分散性。

(3)在球磨后期，单纯增加球磨时间对球磨效果影响不大。采用干磨方式、球磨时间为4 h时，由于细颗粒的团聚，粗颗粒含量会出现增大的趋势。

[1]聂耳，罗兴章，郑正，等. 液晶显示器液晶处理与铟回收技术[J].环境工程学报，2008，2(9)：1251-1254.

[2]Li J H, Song G, Duan H B, et al. Recovery of valuable materials from waste liquid crystal display panel[J]. Waste Manage, 2009,29(7):2033-2039.

[3]庄绪宁，贺文智，李光明，等.废液晶显示屏的环境风险与资源化策略[J].环境污染与防治，2010，32(5)：97-99，105.[4]Kuniko T, Atsushi S, Gjergj D, et al. Recovering indium from the liquid crystal display of discarded cellular phones by means of chloride-induced vaporization at relatively low temperature[J]. Metall Mater Trans, 2009,40(4):891-900.

[5]Park K S, Sato W, Grause G, et al. Recovery of indium from In2O3and liquid crystal display powder via a chloride volatilization process using polyvinyl chloride[J]. Thermochim Acta, 2009,493(1/2):105-108.

[6]Lina K L. The effect of heating temperature of thin film transistor-liquid crystal display (TFT-LCD) optical waste glass as a partial substitute partial for clay in eco-brick[J]. J Clean Prod, 2007,15(18):1755-1759.

[7]Wang H Y. A study of the effects of LCD glass sand on the properties of concrete[J]. Waste Manage, 2009,29(1):335-341.[8]Wang H Y. A study of the engineering properties of waste LCD glass applied to controlled low strength materials concrete[J]. Constr Build Mater, 2009,23(6):2127-2131.

[9]Lina K L, Wang N F, Lueng J, et al. Elucidating the hydration properties of paste containing thin film transistor liquid crystal display waste glass[J]. J Hazard Mater, 2008,159(2/3):471-475.[10]Lina K L, Huang W J, Shie J L, et al. The utilization of thin film transistor liquid crystal display waste glass as a pozzolanic material[J]. J Hazard Mater, 2009,163(2/3):916-921.

[11]Lina K L. Use of thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD) waste glass in the production of ceramic tiles[J]. J Hazard Mater, 2007,148(1/2):91-97.

[12]Lina K L, Chang W K, Chang T C, et al. Recycling thin film transistor liquid crystal display(TFT-LCD)waste glass produced as glass-ceramics[J]. J Clean Prod, 2009,17(16):1499-1503.

[13]孙媛媛，李龙珠，唐惠东. 液晶显示器玻璃基板回收工艺[J].环境工程学报，2013，7(4)：1541-1544.

[14]姚丕强，柴星腾. 分别粉磨对粉磨灰水泥性能及能耗的影响[J].水泥，2006(4)：1-6.

[15]黄志勇，王祥，刘学建，等. 氮化硅粉体的行星式球磨工艺研究[J].陶瓷科学与艺术，2003(6)：21-25.

The Planetary Ball Milling Technology Study of Waste LCD Glass Substrate

TANG HuidongYANG Rong

(InstituteofChemistry&MaterialsEngineering,ChangzhouVocationalInstituteofEngineeringChangzhou,Jiangsu213164)

Regarding the waste LCD glass substrate as the raw material, the influences of ball milling type and ball milling time on the size distribution of the powder in the ball milling process are studied. Based on the planetary ball milling technology study of the waste LCD glass substrate, it is discussed the effects of ball milling types and ball milling time on ball miling, to establish reasonable ball milling type and technological parameters of glass powder refined.

waste LCD glass substrateball milling technologyball milling typeball milling time

2014年度江苏省高校“青蓝工程”资助项目，2014年度常州市科技支撑计划(工业)项目(CE20140021)。

唐惠东，男，1976年生，博士，副教授，研究方向：废弃物资源化利用。

2016-04-14)