JP5065732B2 - ディスプレーパネルからのインジウムの回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレー,ELディスプレー、プラズマディスプレーなどのパネル中の透明電極に含有されるインジウムを回収する方法に関するものである。以下主として液晶ディスプレーのパネルについて説明する。

液晶ディスプレーデバイスのパネルは、液晶を中心としてこれを挟むサンドイッチ構造を有しており、液晶の両側に配置される基本的部材は、薄膜トランジスタ、ITO透明電極、ガラス基板及び樹脂からなる偏光膜である。さらに金属クロムからなる反射防止膜などが設けられることもある。ディスプレーパネルのリサイクルの観点からは、最も多いガラス基板をどのように再利用するかが重要であり、一方ITO透明電極は重量割合で極めて少ないが、資源が非鉄金属中でも少ないインジウムを含有しているので、インジウムのリサイクルも同様に重要である。
ELディスプレーデバイスは液晶デバイスの一種であるが、陽極にITO透明電極が用いられている。
また、プラズマディスプレーにおいては、デバイス前面のガラス基板の裏にITO透明電極が配置されている。これらのディスプレーデバイスのパネルにおいてもガラスが圧倒的割合を占め、ITO透明電極の割合は僅かである。

ところで、世界で産出するインジウムのほとんどは液晶ディスプレーデバイスの透明電極に使用されており、一方では地球上のインジウム資源の量は限られているので、使用済み廃棄されるディスプレーデバイス及びディスプレーデバイス製造工程で廃棄されるディスプレーパネルなどはまさに都市鉱山である。以下、主に液晶ディスプレーデバイスのリサイクルに関する従来技術を説明する。

特許文献１：特開２０００−８４５３１号公報は、液晶工場から出てくる廃液晶ーパネルを、液晶を含んだ状態で、１軸剪断式破砕機により処理して例えば5mm程度まで粉砕して得たガラスカレットを約1200℃の非鉄精錬炉に投入することを提案する。ガラスカレットは非鉄精錬炉において鉄を除去する精錬剤として利用される。回収物としてはインジウムについては特に述べられていないが、1200℃の非鉄製錬炉で乾式製錬された後の湿式精錬工程で回収することは可能である。

特許文献２：特開２００１―２３６７１８号公報では、先ず、プラスチックや金属に分別されない液晶パネルを超臨界反応器で分解、溶解する。超臨界溶媒はエタノールなどであり、超臨界条件としては、温度773K, 圧力35Mpaが例示され、インジウムは超臨界流体に溶解する。超臨界反応器の処理での未分解の固体は固体補修室で回収する。超臨界反応器で溶媒に溶解した液体は、冷却しディスプレーパネル中の固体成分を析出させ、生成物を減圧し分解槽に送る。クロム、ヒ素、鉛などの有害と考えられる金属及びインジウムは超臨界溶媒に一旦溶解し、その後固体として回収され、既存の金属製錬工程で処理する。またガラスカレットが回収される。

特許文献３：特開２００１−２９６５０８号公報は、廃液晶パネルを次の工程により処理することを提案している。（１）蛍光X線分析法によって,ソーダガラス、アルミのホウケイ酸ガラスなどのガラス種類を選別する。（２）選別されたガラス種類毎に以下の処理を行う。まず、ディスプレーパネルを燃焼させて、シール樹脂、偏光板、カラーフィルタ、配向膜などの有機物を分解する。（３）ガラス基板を含む未燃焼残部をボールミルにより粉砕する。これによりガラス基板の粉砕物とインジウム、クロムなどを多く含む薄膜粉砕物を分離し、金属とガラスを分級することにより別々に回収する。さらに、ガラスは予め品種毎に選別されているから、回収されたガラスはガラス原料として再利用することができる。

ディスプレーパネルのリサイクル法ではないが、特許文献４：特開２００２−６９５４４号公報はITOスパッタリングターゲットからのインジウムの回収を、ITOスパッタリングターゲットを塩酸で溶解し、溶液に水酸化ナトリウムを添加してスズを水酸化スズとして除去し、その後インジウムを亜鉛と置換沈澱することを提案している。
特開２０００−８４５３１号公報 特開２００１−２３６７８１号公報 特開２００１−２９６５０８号公報 特開２００２−０６９５４４号公報

これら従来技術を各種ディスプレーパネルの処理に応用した場合について述べる。先ず、特許文献１の方法は、単に粉砕処理のみを行うので工程が簡単であるが、インジウムは乾式製錬だけでは回収されないので、その後の処理が必要となり、また、提案された粉砕法だけではガラスを回収しリサイクルすることはできない。
次に、特許文献２の方法は、高圧・高温が必要であり、また溶媒としてエタノールなどが必要であるためにコストが高くなる。
最後に、特許文献３の方法では、インジウムなどの金属をガラスから剥離するためには、かなりの程度の粉砕を進行する必要があり、この結果、回収されるガラスは微粉になり、土木砂代替材料としてはリサイクルできない懸念がある。

土木工事の砂は、砂の粒度が微細すぎると、粉塵が発生しまた雨水で流出などの問題が起こる。一方、粒度が粗すぎるとガラスそのものであり適していない。さらに、砂の形状はできるだけ丸みを帯びていることが望ましい。ところで、特許文献１〜３で提案されているディスプレーパネルのリサイクル法は特に土木工事の砂として再生することを意図していない。

このような従来技術に鑑み、本発明は、廃棄ディスプレーパネルの透明電極から、エネルギーコストをかけないでインジウムを高回収率で回収し、同時にインジウム濃度が低くかつ適度な大きさのガラスも回収することができる方法を提供することを目的とする。

本発明は、主としてガラスからなりかつITO透明電極を含むディスプレーパネルを粉砕し、粉砕物からインジウムを回収する方法において、粉砕物を、250μm の篩目を有する篩を使用して、250μmを超えるガラス粒子と、250μm以下のガラス微粉に分級し、得られた250μm以下の、インジウムが濃縮された前記ガラス微粉からインジウムを回収することを特徴とするディスプレーパネルからのインジウム回収方法を提供するものである。以下、本発明を詳しく説明する。

本発明者は、ディスプレーパネルの粉砕物を250μmを境として分級すると、250μm以下の微粉（以下「インジウム濃縮微粉」という）にはインジウムが高濃度に濃縮していることを見出した。即ち、ディスプレーパネル全体に対するインジウム濃度は液晶パネルでは0.01％程度であり、このような低濃度の廃棄物からインジウムを回収することは容易ではないが、本発明によると約10倍インジウムが濃縮したガラスを回収することができるので、ガラスとインジウムを完全に分離しなくとも、インジウムが濃縮したガラスからインジウムを回収することは十分に可能である。また、分級を250μｍより粗くすると、微粉中のインジウム濃度が低くなり、回収工程での効率が低下し、一方分級を250μｍより微細にすると、篩上物中に残るインジウム量が多くなる。

粉砕によりインジウムが濃縮したガラスが得られるのは次のように考えられる。即ち、ディスプレーパネル全体に粉砕力を加えると、図１に示すITO透明電極１と薄膜トランジスタ２で被覆されたガラス表面部3aはインジウム濃縮微粉１０となり、一方、かかる表面より内側のガラス基板中心部3bは１２になる。液晶４は粉砕の過程でインジウム濃縮微粉１０より剥離される。

上記したインジウム濃縮微粉１０とガラス粗粒１２を得るための粉砕は、ディスプレーパネルに回転力を与え粉砕室に衝突させるコーンクラッシャなどの粉砕機により行うことができる。この粉砕機によると、ガラスの界面１１（図１参照）に逆方向の剪断力を加えることにより前の段落で説明した粉砕を効率的に行うことができる。好ましくは、粉砕は回転刃により、被処理物に剪断力を与えて一次的に粉砕し、さらに粉砕物どうしが接触して二次的に粉砕を行う。

250μmより粗粒のガラス粒子は土木用砂代替材料として適している。この250μmを境にする分級は振動篩を用いて行うことができる。

本発明により得られたインジウム濃縮微粉は、その主成分はガラスであり、半導体シリコン、インジウム、スズなどを含有している。インジウム濃縮微粉を酸で処理すると、ガラス及びシリコンは未溶解で残り、インジウムやその他の随伴金属は酸に溶解される。塩酸溶液中のインジウム濃度は一般に200〜300mg/Lである。
続いて、特許文献４が提案するように亜鉛で置換沈澱する方法によってもよいが、インジウムを溶解した溶液を溶媒抽出法によりインジウムを他の金属とは分離して効率的に抽出することが好ましい。その後、塩酸で逆抽出し、塩酸電解浴で電解採取を行い金属インジウムを回収する。電解液のIn濃度50〜60g/l、pH2.0〜2.2、電流密度75〜90A/dm²、液温30〜40℃が好ましい。
以上のところから、本発明の好ましい実施態様は次のとおりである。

（１）分級された250μmを超えるガラス粒子を土木砂代替材料に使用する方法。
（２）前記ディスプレーパネルを予備解体あるいは焼却することなく粉砕する（１）記載の方法。
（３）前記ガラス微粉を酸で処理し、溶媒抽出、逆洗及び電解精製によりインジウムを回収する（１）又は（２）記載の方法。

（１）本発明法によると、ガラス粗粒は適度の大きさを有し、かつインジウム濃度が低く、ガラス微粒はインジウムが濃縮している。インジウム濃縮ガラス微粉は酸との接触面積が大きく、インジウムを湿式法で効率的に溶解することができる。
（２）ガラス粗粒は適度の大きさを有しているために、土木用に使用した際に粉塵などを発生せずに、道路、堤防などの材料として有効に使用することができる（請求項２）。
（３）ディスプレーパネルの予備解体、予備焼却、高圧処理、溶媒の使用などが一切不必要であるために、リサイクルのためのコストが低く、廃棄ディスプレーパネルをそのままリサイクルすることができる（請求項３）。なお、多少の予備焼却済み又は解体済みディスプレーパネルが混合していても、粉砕の進行状況はほとんど変わらないので、本発明法は処理原料範囲が広い。
（４）インジウムを酸処理、溶媒抽出及び電解処理で高い回収率で回収することができる。また、亜鉛などの還元剤をインジウム回収のために使用しないので、原料コストが低い（請求項４）。
以下、液晶ディスプレーデバイスのパネルを処理した実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、ガラスと透明電極を含むその他のパネルも同様に処理できることは理解できるであろう。

インジウム濃度120g/ton である液晶パネル30tonを図２に示す工程により処理した。
ガラス粉砕機としては株式会社環境保全サービスの無機物万能破砕機クリスター（商品名）を使用した。この主な使用は次のとおりである。
１回当たり処理量：5〜10kg
処理時間：5〜45秒
モーター：1.5kW
回転刃：ステンレスブレード50〜60枚、回転数400〜500rpm

粉砕物の分級は250μmの篩目を有する振動篩を使用して行い分級し、250μm以下のガラス粉を回収した。この結果、インジウム濃度が1000g/tonのインジウム濃縮ガラス微粉が3ton、250μmより粗いガラス粗粒が27ton生産された。それぞれの割合（質量％）、インジウム濃度（g/ton）と分配率(%)を表１に示す。

酸溶液としては、塩酸水溶液（塩酸：水容量比＝0.5〜2：1）または硫酸水溶液（硫酸：水容量比＝0.5〜2：1）を使用して、ガラス微粉の添加割合が約20〜30％となるように設定し、120分間攪拌を行った。
インジウムの溶媒抽出を大八化学株式会社製PC-88Aを用いて行った。この抽出剤は２−エチルヘキシル２−エチルヘキシルホスホネート系であり、その情報はhttp://www/daihachi-chem.co.jp/sehin/pdf/kinz.pdfにて入手できる。溶媒抽出後、塩酸により逆洗を行った。得られた溶液はインジウム濃度が50〜60mg/L、温度30〜40℃、pH2.0〜2.2であった。この溶液から電流密度75〜90A/dm²で電解採取を行い、１ヶ月で3kgの金属インジウムを回収した。

本発明法は、コストが低い、再生物のリサイクル価値が高い点で非常に優れたディスプレーパネルのリサイクル法である。

本発明による粉砕状況の説明模式図である。 実施例におけるフローチャートである。

符号の説明

１−ITO透明電極
２−薄膜トランジスタ
３−ガラス
４−液晶
１０−インジウム濃縮微粉
１２−ガラス粗粒

Claims (4)

1. 主としてガラスからなりかつITO透明電極を含むディスプレーパネルを粉砕し、粉砕物からインジウムを回収する方法において、粉砕物を、250μm の篩目を有する篩を使用して、250μmを超えるガラス粒子と、250μm以下のガラス微粉に分級し、得られた250μm以下の、インジウムが濃縮された前記ガラス微粉からインジウムを回収することを特徴とするディスプレーパネルからのインジウム回収方法。
2. 前記250μmを超えるガラス粒子を土木砂代替材料に使用することを特徴とする請求項１記載のディスプレーパネルからのインジウムの回収方法。
3. ディスプレーパネルを予備解体あるいは予備焼却することなく粉砕することを特徴とする請求項１又は２記載のディスプレーパネルからのインジウムの回収方法。
4. 前記インジウムが濃縮されたガラス微粉に、酸処理、溶媒抽出、逆抽出及び電解精製を順次施すことによりインジウムを回収することを特徴とする請求項1から３までの何れか1項記載のディスプレーパネルからのインジウムの回収方法。