废弃液晶面板热处理过程中重金属的迁移转化机制研究

Associated with the problem of waste Liquid Crystal Display (LCD) panels treatment, and considering with the practical heating treatment of waste LCD panels and the secondary pollution occurred during the heating treatment process, research on the migration and transformation mechanism of hazardous heavy metals during the treatment process is introduced. The study will focus on the morphological transformation, migration path, transfer ratio, pollution release pathway of the key heavy metals under different treating conditions, to reveal their migration and transformation mechanism. The effects of organic materials and their pyrolysis products on the migration and transformation of heavy metals will be investigated. Furthermore, the key factors and parameters which influence heavy metals’ migration and pollution release are also analyzed, and the mechanism of pollution prevention and control during the whole process are examined. The research results will provide scientific basis and theoretical reference for pollution prevention and control of heavy metals from waste LCD panels. The project not only has academic value, its successful implementation will also have important practical significance for technique upgrade of waste LCDs disposal.

围绕废弃液晶面板的处理问题并基于热处理技术在国内外液晶面板处理实践中的应用，针对液晶面板热处理过程中的二次污染问题，对液晶面板所含有毒有害重金属在热处理过程中的迁移转化行为及作用机制开展研究。重点研究不同热处理工艺条件下各关键重金属的形态转化、迁移路径、转移比例、污染释放途径等特征规律，分析揭示其在热处理过程中的迁移转化行为规律；分析考察面板有机物及其热解产物对重金属迁移转化行为的影响作用；分析识别热处理全过程影响重金属迁移转化与污染释放的关键因素与参数，揭示热处理全过程重金属污染预防调控的作用机制，为液晶面板热处理过程中的重金属污染预防与控制提供科学依据和理论参考。本研究内容不仅具有学术价值，而且本课题的成功实施对废弃液晶面板无害化处理技术的升级进步亦具有重要的现实指导意义。

随着液晶显示设备的广泛应用，液晶显示器的报废高峰期即将到来，液晶面板由于结构与材料组成复杂已成为废液晶显示器处理的重点与难点。围绕废液晶面板在热处理过程中的环境污染问题，以台式电脑显示器、笔记本电脑、液晶电视三大类显示设备为典型，对其所含主要金属存量、动态废弃量、潜在生态毒性及浸出毒性风险进行分析与评估，在此基础上以面板所含主要有毒有害金属（Cr、As、Al、In、Ni、Cu、Zn、Fe、Cd、Sn、Pb）为目标对象，研究其在热处理（热解、焚烧）过程中的迁移分布与转化规律，分析探讨面板有机物对重金属迁移转化行为的影响作用及其作用机制。研究结果显示，截止2016年我国国内市场消费的三大类典型液晶面板模组中Hg、Cr、Ni、As、Zn、Sn、In、Cd、Cu等有毒有害金属的总存量为5841.6t，此后随产品销售量的持续增长其总存量快速增长，至2025年将达21547.7t。其中金属In、Cu具有极高的潜在生态风险，金属Al、In、Cu、Zn、Fe存在一定的浸出毒性风险。面板热处理过程中，金属As、Al、Zn、Sn的迁移率较低，Cr、In、Ni、Fe等金属的迁移率较高，热处理温度对金属迁移行为的影响最为显著。发生迁移的金属主要分布于焚烧飞灰和热解油等产物中，气相产物中的浓度较低，经热解处理固相残渣中In、Cu的生态风险进一步提升，需加以重点关注。面板有机物对金属迁移转化的影响主要体现在偏光片的存在可在一定程度上促进面板内金属的迁移，并影响残渣中Cr、Ni、In、Cu、Fe等金属的赋存形态。该影响作用主要受其热分解产物的影响，其中金属迁移速率的增强作用主要归因于其气体/挥发性分解产物，而固相残渣中金属的赋存形态则主要受其分解固相产物的影响。基于研究结果，提出液晶面板热处理全过程重金属污染预防的调控途径，为液晶面板热处理过程中重金属的污染预防提供科学依据。