Rückgewinnung von Indium aus Flüssigkristallbildschirmen

Rasenack, Kai Peter

Ziel der Arbeit ist es ein industriell umsetzbares Verfahren aufzuzeigen um Indium aus Flüssigkristallbildschirmen (LCDs) zurückzugewinnen. Indium ist ein Element, das derzeit im Wesentlichen in elektronischen Komponenten verwendet wird. Es wird von verschiedenen Staaten und internationalen Zusammenschlüssen als kritisches Element angesehen. Hierbei ist insbesondere die zunehmende Verwendung, als auch die begrenzte Primärgewinnung von Bedeutung. Indium wird zum überwiegenden Teil als Indium-Zinn-Oxid als durchsichtiger Leiter in LCDs verwendet. Somit steht hier ein bedeutendes Potential für eine Rückgewinnung nach der Nutzungsphase zur Verfügung. Das Indium befindet sich als eine dünne Schicht auf der bildgebenden Einheit des LCDs (Panel) und ist somit auf einem bestimmten Bauteil gut lokalisierbar. Bezogen auf das Panel beträgt die IndiumKonzentration ca. 170 mg/kg. Um eine industriell umsetzbare Rückgewinnung zu ermöglichen müssen die entwickelten Prozesse nach Möglichkeit robust und mit gängigen Aggregaten und Hilfsmitteln umsetzbar sein und das Indium von der sehr geringen Ausgangskonzentration in en Konzentrat im Prozentbereich überführen. Dies wird durch eine Kombination aus mechanischer und hydrometallurgischer Aufbereitung dargestellt. In der mechanischen Aufbereitungsstufe werden die Panels mittels eines Shredders selektiv zerkleinert und anschließend gesiebt. Hierdurch wird zum einen das Indium für die nachfolgenden hydrometallurgischen Prozesse zugänglich, zum Zweiten kann durch die selektive Zerkleinerung und anschließende Siebung eine erste Aufkonzentration auf 200 mg/kg erfolgen. Das so entstandenen Vorkonzentrat wird anschließend gelaugt, um das Indium von dem Panel in eine Lösung zu überführen. Hierbei konnte jeweils ein Lauge-Regime mit Schwefelsäure und eines mit Salzsäure als zielführend identifiziert werden. Bei den nachfolgenden Versuchen zum Erhalt von höheren Konzentrationen wurden verschiedene Möglichkeiten untersucht. Als zielführendes zeigte sich die mehrmalige Verwendung der gleichen Lösung in hintereinander folgenden Laugungen mit jeweils neuem Vorkonzentrat. Auch die Nutzung von Ionentauscher-Harzen zeigten positive Resultate, jedoch ist hier auf Grund der geringen Beladung der Laugelösung bei einer Umsetzung mit deutlichem Mehraufwand zu rechnen. Durch eine gezielte Fällung kann ein Indium-Konzentrat von 15 Prozent erzeugt werden, was eine Anreicherung um den Faktor 900 bedeutet. Ausgehend aus den Ergebnissen der Laboruntersuchungen wurde ein Gesamt-Prozess entwickelt, der die Einzelschritte verknüpft. Basierend hierauf wurde eine Anlage konzeptioniert, die rein theoretisch die anfallende Menge an Alt-LCD-Panels in Deutschland zur Indium-Rückgewinnung behandeln könnte.

The aim of this work is to demonstrate an industrially feasible process to recover indium from liquid crystal displays (LCDs). Indium is an element that is currently mainly used in electronic components. It is considered a critical element by various countries and international associations. Of particular concern is its increasing use, as well as its limited primary production. Indium is predominantly used as indium tin oxide as a transparent conductor in LCDs. Thus, there is a significant potential for recovery after the use phase. The indium is located as a thin layer on the imaging unit of the LCD (panel) and can thus be easily localized on a specific component. In relation to the panel, the indium concentration is about 170 mg/kg. In order to enable industrially feasible recovery, the processes developed must, if possible, be robust and implementable with common aggregates and auxiliaries and must convert the indium from the very low initial concentration into an concentrate in the percentage range. This is performed by a combination of mechanical and hydrometallurgical processing. In the mechanical processing stage, the panels are selectively crushed by a shredder and then screened. On the one hand, this makes the indium accessible for the subsequent hydrometallurgical processes, and on the other hand, the selective comminution and subsequent screening can be used to achieve an initial concentration of 200 mg/kg. The resulting pre-concentrate is then leached to transfer the indium from the panel into a solution. In each case, a leaching regime with sulfuric acid and one with hydrochloric acid were identified as effective. In the subsequent experiments to obtain higher concentrations, various possibilities were investigated. The use of the same solution several times in successive leaching operations, each time with a new preconcentrate, proved to be the most effective. The use of ion exchanger resins also showed positive results, but due to the low loading of the leaching solution, a considerable additional effort has to be expected. By selective precipitation, an indium concentrate of 15 percent can be produced, which means an enrichment by a factor of 900. Based on the results of the laboratory tests, an overall process was developed that links the individual steps. Based on this, a plant was designed that could theoretically treat the accumulating quantity of old LCD panels in Germany for indium recovery

Vorschau

Zitieren

Zitierform:

Rasenack, Kai Peter: Rückgewinnung von Indium aus Flüssigkristallbildschirmen. Clausthal-Zellerfeld 2022.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Grafik öffnen

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:

Export