20 000 профессионалов proAV > 1500 компаний > 570 городов > 6 стран ближнего зарубежья > 1 сообщество

Присоединяйтесь!

Подписка на дайджест
Рубрикатор статей

Утилизация жидкокристаллических и плазменных дисплеев

www.habrahabr.ru

217_1.jpg

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.

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.

Оговоримся сразу, что ниже приведен опыт Европы и Северной Америки, и в связи с этим, после пубикации материала развернулась дискуссия на эту тему (см. ссылку в конце)...

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%.

217_2.jpg

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

217_3.jpg

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.

217_4.jpg

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.

217_6.jpg

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.

217_7.jpg

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.

Текст статьи целиком размещен на: www.habrahabr.ru/post/167883/

Светодиодные видеокубы обратной проекции по технологии DLP Светодиодные видеокубы обратной проекции по технологии DLP
О том, какую технологию стоит применять в системах отображения, используемых в диспетчерских и ситуационных центрах.
Городская история: высокие технологии для мегаполиса Городская история: высокие технологии для мегаполиса
Стала ли прошедшая почти три года назад Олимпиада  в Сочи праздником или бедствием – вопрос философский...
Красота, которая спасает не мир, а стадионы. И вложения Красота, которая спасает не мир, а стадионы. И вложения
Я обращаюсь не к тем, кто строит, не к тем, кто уже заключил контракты, а к тем, кто получит стадион, напичканный оборудованием.
МАРСианские хроники или Мультимедиа, которые приносят доход МАРСианские хроники или Мультимедиа, которые приносят доход
В мае 2016 года в Абрау-Дюрсо состоялось торжественное открытие Центра аудиовизуального искусства МАРС Абрау.
40000 кв. м, 4 млн. лм, 200 проекторов: Москва бьет свой же рекорд 40000 кв. м, 4 млн. лм, 200 проекторов: Москва бьет свой же рекорд
Уже в шестой раз фасады зданий Москвы стали холстами для масштабных видеопроекций участников фестиваля "Круг света".
«Наружка» для Digital Signage: LED, LCD, проектор? «Наружка» для Digital Signage: LED, LCD, проектор?
В наше конкурентное время для привлечения внимания компании вынуждены прибегать к самым современным технологиям рекламы...
Все статьи
Видео
Трехмерная проекция улиц и автомобилей в небе
Ах ты, мартышка! Проекционный мэппинг как развлечение
Все видео
Оснащение переговорных и конференц-залов для «Ростелекома» Оснащение переговорных и конференц-залов для «Ростелекома»
В реализации проекта успешно пройдены все фазы интеграции: от проектирования и прокладки кабельных трасс, до пуско-наладки.
Комплексное оснащение Эндокринологического центра Комплексное оснащение Эндокринологического центра
Решена задача комплексного оснащения аудиовизуальным оборудованием Ситуационного центра и учебных аудиторий ФГБУ ЭНЦ.
16 проекторов для симуляторов управления воздушным движением 16 проекторов для симуляторов управления воздушным движением
Оснащение одночиповыми проекторами высокой яркости Digital Projection симуляторов управления воздушным движением.
Оснащение Ленинград-Центра: уникальная LCD-видеостена и другое Оснащение Ленинград-Центра: уникальная LCD-видеостена и другое
Оснащение "Ленинград-Центра" демонстрирует самые современные приемы и методы организации подобных пространств.
Проекция в музее «Мир камней» на фрагмент гранитной скалы Проекция в музее «Мир камней» на фрагмент гранитной скалы
Немецкие специалисты создали в музее Steinwelten («мир камней») потрясающую проекцию на огромный кусок гранитной скалы.
Оснащение конференц-зала Пенсионного фонда в Симферополе Оснащение конференц-зала Пенсионного фонда в Симферополе
Перед командой «АудиоВидеоСистемы» стояла задача оснастить конференц-зал в отделении Пенсионного фонда РФ в Крыму.
Все кейсы
ATLONA: готовые АВ решения
ATLONA: готовые АВ решения
Обзор готовых АВ решений коммерческого и бытового назначения, 20 полос, А4,  русский  язык.
ATLONA: каталог оборудования 2016
ATLONA: каталог оборудования 2016
Полный каталог коммутационного оборудования Atlona 2016, 84 полосы, А4, английский язык.
Все файлы
Сапожник с сапогами: умные технологии в Advantech IoT
Пивоваров Александр
“Во время последний поездки в Тайвань, я приехал на встречу в офис Advantech. Офис оказался исключительно "умным"...”
Пивоваров Александр
Руководитель направления Digital Signage Solutions AUVIX
Интеллектуальные технологические системы в городской жизни
Невзоров Михаил
“В России, по разным оценкам, ежегодно продается более 1000 кубов для видеостен диспетчерских центров, и эта цифра будет расти.”
Невзоров Михаил
Менеджер по работе с глобальными системными интеграторами Mitsubishi Electric Europe B.V.
Полезная чувствительность: интерактив, изменивший облик городов
Кудряшов Игорь
“Стали ли интерактивные решения по-настоящему частью жизни крупных мегаполисов? И Насколько они действительно помогают людям?”
Кудряшов Игорь
генеральный директор компании «Сенсорный Мир»
Все мнения