Пользователь
0,0
рейтинг
1 февраля 2013 в 13:26

Утилизация жидкокристаллических и плазменных дисплеев из песочницы


Одной из проблем настоящего времени является проблема утилизации и переработки электронной техники, количество которой неуклонно растет. Ожидается, что в будущем значительна доля электронного мусора будет приходиться на жидкокристаллические и плазменные дисплеи. Ведь уже сейчас можно с полной уверенностью сказать, что наступил век жидких кристаллов и плазмы, а громоздкие кинескопы ушли в прошлое. Однако ничто не вечно и может наступить тот печальный момент, когда устройство по тем или иным причинам уже не может выполнять свои функции и отправляется на свалку. В лучшем же случае техника отправиться на переработку, и если Вам интересно как сейчас утилизируют жидкокристаллические и плазменные дисплеи, то прошу под кат.

С целью минимизировать негативное влияние электронного мусора на окружающую среду в ряде развитых стран активно проводятся программы по его сбору и утилизации. Например, Европейский союз принял директиву 2002/96/EC, согласно которой утилизации подлежат все устройства с ЖК-дисплеями площадью более 100 см2 и CCFL подсветкой.

Как же происходит процесс утилизации?


Процесс переработки начинается с ручного демонтажа составных частей электронной техники. Демонтированные компоненты, как правило, сортируются на пластик, металл, печатные платы, провода, люминесцентные лампы, ЖК-дисплеи для дальнейшей переработки. На демонтаж 3-4 единиц техники примерно уходит один час.

Как видно из представленных круговых диаграмм основную массовую долю электронной техники составляет металл и пластик, а ЖК-дисплеи — от 6 до 18%.


Фракционный состав ЖК телевизора, монитора и ноутбука

Особую опасность для окружающей среды составляют ЖК-дисплеи с ССFL (люминесцентная лампа с холодным катодом) подсветкой. В зависимости от характеристик люминесцентной лампы в ней может содержаться до 3,5 мг ртути. Для сравнения, в энергосберегающей люминесцентной лампе содержится около 5-7 мг ртути.
Диагональ ЖК-дисплея (дюймы) Количество ламп Содержание ртути (мг)
15 2 7
17 4 14
19 4 14
20 6 21
26 13 45,5
32-37 16 56
42 18 63


Внешний вид люминесцентных ламп с холодным катодом для ЖК-дисплеев

Поэтому приём, хранение и транспортировка электронной техники проводится таким образом, чтобы избежать повреждения люминесцентных ламп. Однако очень часто телевизоры и мониторы поступают на участок по переработке с уже разбитыми лампами (до 20% разбитых ламп в телевизорах и до 5% в мониторах). На участке, в связи с этим проводится постоянный контроль и мероприятия по недопущению концентрации ртути в воздухе выше предельно допустимой концентрации. Демонтированные лампы, как правило, утилизируются по той же технологии, что и обычные энергосберегающие люминесцентные лампы. Следует сказать, что ЖК-дисплеи с LED или OLED подсветками считаются безопасными для окружающей среды, поскольку не содержат токсичные вещества в каких-либо значительных количествах. Уже сейчас наблюдается тенденция к переходу на ЖК-дисплеи с LED, а в будущем и с OLED подсветками.

Между подсветкой и ЖК-дисплеем находиться пакет из различных полимерных оптических плёнок. Это увеличитель яркости, светорассеивающая плёнка, призматическая плёнка, светонаправляющая и светоотражающая плёнки. Как правило, эти плёнки отправляются на мусоросжигательный завод ввиду их разнообразного состава и низкой стоимости.

А теперь обратим свое внимание на сами ЖК-дисплеи. Прежде всего, давайте посмотрим, из чего же делают ЖК-дисплеи, чтобы выяснить, что и как утилизировать.


Упрощенное схематическое изображение строения ЖК-дисплея

Рассмотрим все составные слои ЖК-дисплея по порядку:

Поляризационный фильтр представляет собой многослойную композицию из полимеров органического и неорганического происхождения. Считается экологически безопасным, но при невысоких температурах горения может выделять вредные вещества.

Стеклянная подложка имеет толщину 0,4-1,1 мм и изготавливается из натриевого или из более дорогих боросиликатных и алюмосиликатных стекол. Является экологически безопасной.

Электроды представляют собой прозрачное покрытие из In2O3-SnO2 (ITO). Толщина слоя может составлять до 125 нм, что примерно составляет 234 мг/м2. Ввиду высоких цен на оксид индия это покрытие имеет потенциальный интерес для переработки. Например, уже существуют технологии выделения оксида индия из ЖК-дисплеев гидрометаллургическим методом. Однако экономическая эффективность данного метода всё ещё под вопросом по причине малой концентрации оксида индия в сырье.

Жидкие кристаллы имеют сложный состав и представляют собой смесь из 10-25 различных компонентов на основе ароматических полимеров. Количество жидких кристаллов на один квадратный сантиметр примерно составляет 0,6 мг. Основным производителем жидких кристаллов является немецкая компания Mеrck, которая выполнила ряд токсикологических и экотоксикологических исследований. Согласно полученным результатам жидкие кристаллы не являются остро-токсичными, канцерогенными, мутагенными, не вредны для водных организмов и имеют низкий потенциал биоаккумуляции.

Цветовой фильтр, TFT слой, а также ориентационная пленка не нуждаются в утилизации, поскольку не содержат какие-либо токсические вещества.


ЖК-дисплеи

Таким образом, можно сделать вывод, что материалы, которые используются в ЖК-дисплеях, не представляют опасности для окружающей среды. Это значит, что ЖК-дисплеи могут быть утилизированы захоронением на полигоне или сжиганием на мусоросжигательном заводе. Однако такие способы утилизации являются малоэффективными. Другие имеющиеся технологии утилизации ЖК-дисплеев в основном направлены на извлечение и повторное использование основного составляющего компонента – стекла. Качество переработанного стекла зачастую очень низкое и его крошка обычно используется как добавка в асфальт, бетон и другие строительные материалы. Более качественные стекла могут быть получены при удалении поляризационного фильтра, но это значительно усложняет и удорожает технологию.

Вышеупомянутая компания Merck предложила несколько иных способов утилизации ЖК-дисплеев. Например, стекло ЖК-дисплеев можно использовать для защиты футеровки мусоросжигательных ротационных печей от агрессивных веществ или частично заменить песок в составе шихты для металлургического процесса выделения благородных металлов. В обоих случаях горение поляризационной пленки происходит при температурах 1200-1300 оС, что позволяет сжечь диоксины, если даже они образовались.

Утилизация телевизоров с плазменными панелями


Телевизоры с плазменными дисплеями (ПД) составляют относительно небольшую часть среди остальных типов телевизоров, что можно объяснить их незначительными объемами продаж. Процесс утилизации телевизоров с ПД также начинается с демонтажа и сортировки его различных компонентов для дальнейшей переработки. В отличие от техники с ЖК-дисплеем, значительную массовую долю телевизора, кроме металла и электроники, составляет стекло.


Фракционный состав плазменного телевизора

Говоря о плазменных дисплеях в свете данной темы, следует упомянуть о том, что они в основном бывают AC- и DC-типа. В силу своей конструкции плазменные дисплеи DC-типа содержат ртуть, количество которой может составлять до 30 мг на один дисплей. Причиной введения ртути в газоразрядные ячейки ПД является увеличение срока службы дисплея путём предотвращения попадания материала катода на анод. Однако сейчас практически все выпускаемые ПД являются АС-типа, поэтому рассмотрим их поподробней.


Упрощенное схематическое изображение плазменного дисплея

Элемент ПД Материал
Переднее и заднее стекло Натриевое стекло
Диэлектрик и рёбра Cтёкла систем PdO-B2O3-SiO2, BaO-ZnO-B2O3-SiO2, ZnO-Bi2O3-B2O3-SiO2
Прозрачный электрод In2O3-SnO2
Силовой и адресный электроды Ag, Al, Cr/Cu/Cr
Защитный слой MgO
Люминофор Красный: Y0,65Gd0,35BO3:Eu3+
Зелёный: Zn2SiO4:Mn2+
Синий: BaMgAl10O17:Eu2+

Из выше приведенной таблицы видно, что ПД не содержит полимерные материалы, а основная его часть выполнена из стекла. Стекло на основе оксида свинца (40-63 мас.% PbO), из которого сделаны диэлектрик и перегородка, относиться к токсичным материалам. Его относительная массовая доля по отношению к остальным составляющим элементам ПД довольно мала и составляет около 1,5%. Опять же, если ссылаться на Европейскую директиву по ограничению содержания вредных веществ, то применение свинецсодержащего стекла в ПД на данный момент разрешено. Тем не менее, некоторые производители уже начали использовать альтернативные стекла на основе ZnO или BaO, которые не являются опасными для окружающей среды.

Извлечение оксида индия и ценных металлов из ПД пока имеет лишь потенциальный интерес.

На сегодня, ввиду отсутствия более эффективных технологий переработки, плазменные дисплеи утилизируются путём их размола на дробилках. Полученная стеклянная крошка, как правило, используется в строительных материалах.

Выводы


В ближайшем будущем сегодняшние ЖК-дисплеи с CCFL подсветкой будут составлять значительную долю электронного мусора. Основную опасность для окружающей среды представляет ртуть, содержащаяся в CCFL подсветке, в то время как сами ЖК-дисплеи являются безопасными. Плазменные дисплеи содержат оксид свинца, который входит в состав стекла и является токсичным. Однако уже сейчас появилась тенденция к замене свинецсодержащего стекла на альтернативные стёкла. Существующие технологии утилизации ЖК и плазменных дисплеев позволяют получать невысокого качества вторсырьё без значительных капитальных затрат. В то время как новые технологии более полной переработки дисплеев пока ещё только находится на стадии зарождения.
@cereus
карма
21,0
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (23)

  • +2
    «в энергосберегающей люминесцентной лампе содержится около 5-7 мг ртути.»- Только вот не ртути, а амальгамы, это ведь иное, не так ли? Просто многие могут подумать, что эта ртуть как в градуснике- вот она как раз в разы опаснее.
    А статья замечательная, мне понравилось, все написано простым и понятным языком для простого обывателя.
    • +1
      Амальгама это сплав с ртутью, т.е. ртуть там химически не связана, а в большинстве случаев легко испаряется, ртуть в жидком виде не ядовита, ядовиты её пары и соединения.
    • +2
      Амальгамма имеет только одно преимущество — ртуть не выливается из лампы после того, как ее разбили. После того, как ее разбили в холодном виде. Если разбить работающую лампу — вся ртуть сразу уйдет в воздух. Но из амальгаммы ртуть замечательно испаряется, так что осколки все равно надо выкидывать.
  • 0
    Нельзя такую жестокость на фотографиях показывать. От царапин прямо передёрнуло!
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      • 0
        У одногруппника ноутбук падал пару раз. RTC очень сильно тупит, время переводит туда-сюда, для этого была написана обновлялка через ntp на питоне, затем звук пропаивали, разъем микрофона, на крышке два самореза, чтобы не падала, внутри, под материнкой, дополнительная металлическая пластина-держатель. И ничего — работает!
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      • +2
        Ребенка срочно под наблюдение доктору. Он же так или убьется сам или убьет кого-то.
      • +3
        image
  • 0
    Окупает ли себя процесс переработки или приходится работать с дотациями? Понятно, что может зависеть от страны/региона, но хотелось бы в общем картину представить.
    • 0
      К сожалению, точно ответить на этот вопрос не могу, но, как правило, дисплеи утилизируются вместе с остальной бытовой техникой, большая часть которого идет на вторсырьё. Поэтому вполне возможен выход на самоокупаемость при наличии источников сбыта и достаточного количестве сырья.
      • 0
        Спасибо, идея мне понятна.
    • –1
      Не окупает, и не окупит.
    • –1
      Кроме алюминиевых банок и другого цветного лома, почти никакая переработка себя не окупает.
  • 0
    Про утилизацию свинцового стекла — Насколько я слышал, отходы ядерных станций вплавляют в стекло и захоранивают. Мне кажется, здесь есть прямой смысл скрещивать ежа с ужом.
    • 0
      Только тут проблема в том, что свинецсодержащие стекла для этих целей не подойдут. Обычно для этого используют боросиликатные, борфосфатные или фосфатные стекла, а свинцовое стекло перерабатывают для получения свинца или новых свинецсодержащих стекол.
  • +1
    Первый же вывод который напрашивается из первой диаграмм — подставка в телевизоре из стекла, в мониторе — пластик, у Ноута подставки нет. :) Извините вырвалось.
  • +2
    Статья хорошая, но это всё на словах и на бумагах так гладко.
    На самом деле весь электронный мусор отвозится в Африку под видом гуманитарной помощи, и там он разлагается под тёплым африканским солнышком отравляя окружающую среду.
    • +1
      Да, есть такая проблема. Причем старую технику отвозят не только в Гану и Нигер, но и в Китай, Индию, Пакистан, Вьетнам, Малайзию, где она перепродается (если техника работает) или кустарными методами утилизируется. Техника в основном идет из Европы и Северной Америки. Тем не менее, сейчас есть тенденция к снижению этого потока и значительная часть электронного мусора уже перерабатывается на месте.
      • 0
        Вот про переработку «на месте» было бы интересно почитать.
        • 0
          Возможно, я не очень понятно выразился, но под словом «на месте» я имел в виду, что утилизация происходит в Европе или Северной Америке. А про то, что становиться с мусором, который отправляется в Африку и другие страны, можно почитать в этом посте.
          • 0
            Я вас прекрасно понял.
            Уверен, что не только я, а и другие участники хабра сообщества с интересом прочитали топик про переработку электронного мусора в Еврове и Северной Америке.
  • 0
    Весьма познавательно. Интересно было бы почитать в том же ракурсе о старых ЭЛТ-мониторах, а также об обычных компьютерах и принтерах.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.