廢棄液晶屏玻璃基板的行星式球磨工藝研究*

唐惠東　楊蓉

(常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院　江蘇常州 213164)

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廢棄液晶屏玻璃基板的行星式球磨工藝研究*

唐惠東楊蓉

(常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院江蘇常州 213164)

以廢棄液晶屏玻璃基板為原料，研究了球磨方式和球磨時(shí)間在球磨過程中對(duì)粉料粒徑分布的影響。通過對(duì)廢棄液晶屏玻璃基板的行星式球磨工藝的研究，探討了球磨方式、球磨時(shí)間等因素對(duì)球磨效果的影響，以建立玻璃粉體細(xì)化的合理球磨方式和工藝參數(shù)。

廢液晶屏玻璃基板球磨工藝球磨方式球磨時(shí)間

0　引言

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)廢棄液晶屏的回收利用研究，主要集中在附加值較高的偏光片[1-2]、液晶[3]和ITO電極的分離和回收[4-5]上，對(duì)于液晶屏的主要組成部分——玻璃基板，由于附加值較低而關(guān)注較少。

廢棄液晶屏包含兩塊玻璃基板，約占總質(zhì)量的83%，是液晶屏面板的關(guān)鍵原材料，一般是中性硼硅玻璃和無堿硅酸鋁玻璃。這種玻璃基板資源化的利用，主要是將其作為添加劑加至坯磚原料中燒制紅磚，應(yīng)用于綠色建材[6]，或向混凝土[7-8]、水泥[9-10]、瓷磚[11]和玻璃陶瓷[12]中添加一定量的廢玻璃基板，不僅能滿足材料的各項(xiàng)建筑性能指標(biāo)，而且還能增加強(qiáng)度和耐性。但是這些方式的利用其添加量相對(duì)較小，僅為20%～30%，難以消耗大量的玻璃基板，且附加值不高。

基于以上現(xiàn)狀，本研究小組提出將廢棄液晶屏玻璃基板制成泡沫玻璃，附加值較高且具有環(huán)境和經(jīng)濟(jì)雙重效益。本文通過對(duì)廢棄液晶屏玻璃基板行星式球磨工藝的研究，探討了球磨方式、球磨時(shí)間等因素對(duì)球磨效果的影響，以建立玻璃粉體細(xì)化的合理球磨方式和工藝參數(shù)。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)原料

廢棄液晶屏由南京某公司提供，通過文獻(xiàn)[13]所述方法除去表面粘附的兩層三醋酸纖維素薄膜，得到相應(yīng)的玻璃基板，破碎并過4 mm篩，洗凈烘干后待用。

1.2實(shí)驗(yàn)過程

稱取一定量的上述廢棄液晶屏玻璃基板原料放入型號(hào)為QM-3SP4-CL的行星式球磨機(jī)中球磨，時(shí)間1～4 h。通過酒精一次球磨(酒精、玻璃原料和外加劑一起球磨稱為一次球磨[14])、干磨一次球磨和酒精二次球磨(玻璃原料先球磨一段時(shí)間后，再加入酒精和外加劑一起球磨，稱為酒精二次球磨)、干磨二次球磨后，過0.6，0.425，0.1 mm篩進(jìn)行篩分，記錄每層篩余量mi(i=0，1，2，3)，不同的粒徑范圍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由Di=mi/M×100%(其中M為原料總質(zhì)量)計(jì)算得到。

2　結(jié)果與討論

2.1球磨方式對(duì)球磨效果的影響

2.1.1一次球磨

圖1為采用一次球磨方式時(shí)，不同球磨時(shí)間的效果對(duì)比圖。由圖1可知，采用一次球磨時(shí)，不管球磨時(shí)間如何變化，酒精球磨的粗顆粒(>0.6 mm)和中顆粒(0.425～0.6 mm和0.1～0.425 mm)含量比干磨的少，而細(xì)顆粒(<0.1 mm)含量比干磨的多。酒精球磨的綜合效果明顯優(yōu)于干磨，其原因是：①酒精在球磨過程中充當(dāng)了分散劑，提高了球磨的均勻程度及球磨效果；②由于球磨過程是顆粒新表面生成的過程，酒精的吸附作用會(huì)使顆粒強(qiáng)度下降，變形增加，顆粒在酒精介質(zhì)中產(chǎn)生新表面所需要的功比在空氣中產(chǎn)生新表面所需要的功要小得多[14]。

圖1　一次球磨時(shí)不同球磨時(shí)間的效果對(duì)比

2.1.2二次球磨

圖2　二次球磨時(shí)不同球磨時(shí)間的效果對(duì)比

圖2為采用二次球磨方式時(shí)，不同球磨時(shí)間的效果對(duì)比圖。由圖2可知，采用二次球磨方式、球磨時(shí)間分別為1，2，3 h時(shí)，干磨后粗顆粒(>0.6 mm)含量和中顆粒(0.425～0.6 mm和0.1～0.425 mm)含量比酒精球磨的稍少，而細(xì)顆粒(<0.1 mm)含量比酒精球磨的稍多。當(dāng)球磨時(shí)間增加至4 h時(shí)，球磨效果發(fā)生了變化。干磨后的粗顆粒和中顆粒含量比酒精球磨的多，而細(xì)顆粒含量比酒精球磨的少。綜上所述，采用二次球磨、時(shí)間較短(1～3 h)時(shí)，干磨的效果優(yōu)于酒精球磨，而時(shí)間較長(zhǎng)(4 h)時(shí)，酒精球磨的效果優(yōu)于干磨。

文獻(xiàn)[15]認(rèn)為，原料顆粒原始粒度越細(xì)，其球磨的效果就越好；原始粒度越粗，其干濕磨效果的差別就越大。也就是說，原料的原始粒度越粗，濕磨的效果越明顯。當(dāng)球磨時(shí)間較短(1～3 h)時(shí)，干磨二次球磨的效果優(yōu)于酒精二次球磨，可能是因?yàn)樵诰凭吻蚰r(shí)，酒精加入后球磨時(shí)間過短(0.5 h)，還沒有使顆粒表面得到良好的潤(rùn)濕作用，沒有加快“團(tuán)?！钡姆纸?，未完全起到分散劑的作用；當(dāng)球磨時(shí)間較長(zhǎng)(4 h)時(shí)，由于細(xì)粉的含量增加，加入酒精后，既起到了介質(zhì)的作用，又起到了分散劑的作用，使球磨效果大大增加，從而導(dǎo)致效果優(yōu)于干磨。

2.2球磨時(shí)間對(duì)球磨效果的影響

圖3為不同球磨方式下不同球磨時(shí)間的效果對(duì)比圖。由圖3可知，不管以何種方式球磨，隨著球磨時(shí)間的增加，細(xì)顆粒(<0.1 mm)的含量逐漸上升后趨于穩(wěn)定。除了酒精二次球磨外，球磨時(shí)間2 h后，球磨時(shí)間的增加僅引起細(xì)顆粒少量的增加，說明在球磨后期，單純?cè)黾忧蚰r(shí)間對(duì)球磨效果影響不大。酒精二次球磨4 h后細(xì)顆粒的增加原因見前面章節(jié)的討論，此處不再贅述。另外，由圖3(c)和(d)可知，采用干磨方式、球磨時(shí)間為4 h時(shí)，粗顆粒(>0.6 mm)含量出現(xiàn)增加的趨勢(shì)，這主要是細(xì)顆粒的團(tuán)聚造成的。

圖3　不同球磨方式下不同球磨時(shí)間的效果對(duì)比

3　結(jié)論

(1)采用一次球磨時(shí)，不管球磨時(shí)間如何變化，酒精球磨的粗顆粒和中顆粒含量比干磨的少，而細(xì)顆粒的含量比干磨的多，酒精球磨的綜合效果明顯優(yōu)于干磨。

(2)采用二次球磨時(shí)，當(dāng)球磨時(shí)間較短(1～3 h)時(shí)，干磨后的粗顆粒含量和中顆粒含量比酒精球磨的稍少，而細(xì)顆粒含量比酒精球磨的稍多，干磨的效果優(yōu)于酒精球磨；當(dāng)球磨時(shí)間較長(zhǎng)(4 h)時(shí)，干磨后的粗顆粒和中顆粒含量比酒精球磨的多，而細(xì)顆粒含量比酒精球磨的少，酒精球磨的效果優(yōu)于干磨，這主要?dú)w因于酒精的分散性。

(3)在球磨后期，單純?cè)黾忧蚰r(shí)間對(duì)球磨效果影響不大。采用干磨方式、球磨時(shí)間為4 h時(shí)，由于細(xì)顆粒的團(tuán)聚，粗顆粒含量會(huì)出現(xiàn)增大的趨勢(shì)。

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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年度江蘇省高校“青藍(lán)工程”資助項(xiàng)目，2014年度常州市科技支撐計(jì)劃(工業(yè))項(xiàng)目(CE20140021)。

唐惠東，男，1976年生，博士，副教授，研究方向：廢棄物資源化利用。

2016-04-14)