一種高純銦的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高純銦的制備方法，該方法包括以下步驟：1）對ITO廢靶材進(jìn)行破碎、研磨，得到靶材碎塊；2）將靶材碎塊置于還原爐中進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，得到銦錫合金；3）將銦錫合金置于熔融的電解質(zhì)中進(jìn)行熔鹽電解分離，陰極析出銦金屬；4）以步驟3）所得的銦金屬作為陽極進(jìn)行二次電解提純，得到高純銦。本發(fā)明所得產(chǎn)品的純度達(dá)到99.995%以上，其產(chǎn)率高，生產(chǎn)成本低廉，材料的回收率高達(dá)95%以上，制備過程中無有害廢水產(chǎn)生，安全環(huán)保，降低了企業(yè)廢水處理成本。另外，本發(fā)明還解決了溶液電解過程中存在的膠體難以過濾和海綿銦容易氧化等問題。
【專利說明】一種高純銦的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體地說是一種高純銦制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高純銦主要用于發(fā)光二極光、激光管、液晶顯示屏和液晶攝像管等器件的制造，這些器件廣泛應(yīng)用于電視、汽車、鐘表、音響設(shè)備、光通訊及紅外線儀器等領(lǐng)域，對銦的純度要求均很高。由于金屬銦在地殼中的分布極為分散，沒有獨(dú)立的工業(yè)礦，原生銦大多數(shù)來源于錫、鋅、鉛及銅等冶煉過程，再生銦的回收顯得尤為重要。
[0003]ITO靶材中氧化銦與氧化錫的質(zhì)量比為9:1，ITO靶材濺射鍍膜利用率一般僅約60%，余為廢靶材，同時(shí)在靶材生產(chǎn)過程中還產(chǎn)生邊角料、切屑等，皆可用于銦的制備，ITO廢靶材占銦消費(fèi)總量的75%以上，每年高達(dá)千噸以上，因此ITO廢靶材是最重要的銦的再生資源。
[0004]目前，常用的ITO廢靶材回收提純制備高純銦的工藝是用酸溶解ITO廢靶材，使銦錫進(jìn)入溶液，然后用銦板置換出溶液中的錫，再用鋁板置換出溶液中的銦，得到粗銦，粗銦經(jīng)溶液電解生產(chǎn)高純銦。該方法在溶解作業(yè)時(shí)由于錫化物呈膠態(tài)沉淀物，使得過濾難度加大，海綿銦容易發(fā)生氧化，整個(gè)過程工藝復(fù)雜且高純銦的產(chǎn)率低，生產(chǎn)費(fèi)用高，同時(shí)濕法過程會產(chǎn)生大量的廢水,也增加了企業(yè)廢水處理的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種高純銦的制備方法，該方法僅需通過兩次電解即可回收純度達(dá)99.995%以上的高純銦，其回收率高，生產(chǎn)成本低，同時(shí)不產(chǎn)生有害廢水。
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]—種高純銦的制備方法，該方法包括以下步驟:
1)對ITO廢靶材進(jìn)行破碎、研磨，得到靶材碎塊；
2)將靶材碎塊置于還原爐中進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，得到銦錫合金；
3)將銦錫合金置于熔融的電解質(zhì)中進(jìn)行熔鹽電解分離，陰極析出銦金屬；
4)以步驟3)所得的銦金屬作為陽極進(jìn)行二次電解提純，得到高純銦。
[0008]步驟2)中以氫氣或活性炭作為還原劑。
[0009]以氫氣作為還原劑時(shí)，還原爐的溫度控制在70(Tl00(TC之間。
[0010]以活性炭作為還原劑時(shí)，還原爐的溫度控制在100(Tl30(rC之間，活性炭的添加量為ITO廢靶材的7~15wt%。
[0011]以活性炭作為還原劑時(shí)，氧化還原反應(yīng)過程中加入碳酸鈉或氫氧化鈉以分開熔渣和金屬熔體。
[0012]步驟3)中所述的電解質(zhì)為氯化銦與氯化鋅、氯化鉍和氯化鉀中的任一種或幾種的組合。
[0013]步驟3)中熔鹽電解過程的電流密度為l0-30A/dm2。[0014]本發(fā)明先將ITO廢靶材轉(zhuǎn)化為銦錫合金，以銦錫合金為陽極，采用熔鹽電解進(jìn)行分離、提純，得到純度達(dá)99.995%以上的高純銦。相對于濕法電解工藝，本發(fā)明以氯化銦為電解質(zhì)的主要成分，在相同電流的條件下，其產(chǎn)率提高了 3倍以上；熔鹽電解的電流密度至少提高了 10倍，得到同樣產(chǎn)率時(shí)，其陰極面積僅是溶液電解的1/30，大大降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明材料的回收率高達(dá)95%，制備過程中無有害廢水產(chǎn)生，安全環(huán)保，降低了企業(yè)廢水處理成本。另外，本發(fā)明還解決了溶液電解過程中存在的膠體難以過濾和海綿銦容易氧化等問題。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明揭示了一種高純銦的制備方法，該方法包括以下具體步驟:
I)對ITO廢靶材進(jìn)行破碎、研磨，得到靶材碎塊。
[0016]2)將靶材碎塊置于高溫還原爐中，以氫氣或活性炭作為還原劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，得到銦錫合金。
[0017]以氫氣作為還原劑時(shí)，具體步驟為:將靶材碎塊置于高溫還原爐中，趕出空氣后連續(xù)通入氫氣，高溫還原爐的溫度控制在70(Ti00(rc之間，反應(yīng)結(jié)束后改通惰性氣體進(jìn)行冷卻，得到銦錫合金，然后稱重、測算直收率，分析銦錫合金組成。
[0018]以活性炭作為還原劑時(shí)，具體步驟為:將靶材碎塊置于高溫還原爐中，廢靶碎塊與活性炭粉混合裝入坩堝，活性炭的添加量為廢ITO靶材的7~15wt%，其中活性炭添加量的理論值為6.25wt%，將坩堝送入高溫還原爐中，保持高溫還原爐的溫度控制在1000-1300?之間，同時(shí)加入碳酸鈉或氫氧化鈉等堿性物質(zhì)以分離熔渣和金屬熔體，得到銦錫合金，然后稱重、測算直收率，分析合金組成。
[0019]3)將銦錫合金置于熔融的電解質(zhì)中進(jìn)行熔鹽電解分離，陰極析出銦金屬。
[0020]所述熔鹽電解使用的電解槽具有加熱功能，該電解槽底部設(shè)有出料口，電解槽以鈦或石墨作為材質(zhì)；電解質(zhì)為氯化銦與氯化鋅、氯化鉍和氯化鉀中的任一種或幾種的組合。
[0021]熔鹽電解的具體步驟為:先將電解質(zhì)置于電解槽中加熱熔化，并控制溫度在20(T30(TC，然后將銦錫合金裝入耐溫玻璃或石英坩堝中，并放入熔融的電解質(zhì)中，通過導(dǎo)體引出并接陽極，導(dǎo)體可為石墨或其他惰性材料，該導(dǎo)體無特殊限定，不與銦錫合金反應(yīng)或不進(jìn)入電解質(zhì)溶液中的其他惰性材料均可；熔鹽電解過程中的電流密度為l(T30A/dm2，通電后，銦錫合金中的銦不斷溶解進(jìn)入電解質(zhì)中，同時(shí)從陰極析出，該熔鹽電解可將銦錫分開。銦錫合金和電解得到的銦金屬不斷從加料口和出料口補(bǔ)充、收集，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0022]4)以步驟3)所得的銦金屬作為陽極進(jìn)行二次電解提純，得到純度為99.995%以上的高純銦；該二次電解工藝與步驟3)中的熔鹽電解工藝相同，所添加的電解質(zhì)亦相同，可進(jìn)一步對步驟3)中所得的銦金屬進(jìn)行提純，提高產(chǎn)品純度。
[0023]本發(fā)明全程采用火法工藝，無廢水產(chǎn)生，安全環(huán)保。熔鹽電解采用氯化銦作為主要的電解質(zhì)成分，相比傳統(tǒng)的溶液電解，同樣電流條件下產(chǎn)率提高了 3倍。本發(fā)明熔鹽電解電流密度為l(T30A/dm2，相比傳統(tǒng)的溶液電解，其電流密度至少提高了 10倍，得到同樣的產(chǎn)率的產(chǎn)品，其陰極面積僅是溶液電解的1/30，大大降低了生產(chǎn)成本。
[0024]本發(fā)明材料的回收率超過了 95%，制備過程中無有害廢水產(chǎn)生，安全環(huán)保，降低了企業(yè)廢水處理成本的投入。另外，本發(fā)明還解決了溶液電解過程中存在的膠體難以過濾和海綿銦容易氧化等問題。
[0025]以下通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0026]實(shí)施例1
本實(shí)施例以活性炭作為還原劑:
將1000g ITO廢祀材破碎、研磨至3mm左右，與100g活性炭混合,然后加IOg碳酸鈉并裝入高溫還原爐中，于1100°C的溫度下反應(yīng)lh，得到銦錫合金，其回收率為98.8%。對所得的銦錫合金的成分進(jìn)行分析檢測，結(jié)果如表1所示。
[0027]表1銦錫合金的成分分析結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種高純銦的制備方法，該方法包括以下步驟: 1)對ITO廢靶材進(jìn)行破碎、研磨，得到靶材碎塊； 2)將靶材碎塊置于還原爐中進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，得到銦錫合金； 3)將銦錫合金置于熔融的電解質(zhì)中進(jìn)行熔鹽電解分離，陰極析出銦金屬； 4)以步驟3)所得的銦金屬作為陽極進(jìn)行二次電解提純，得到高純銦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純銦的制備方法，其特征在于:步驟2)中以氫氣或活性炭作為還原劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高純銦的制備方法，其特征在于:以氫氣作為還原劑時(shí)，還原爐的溫度控制在70(Tl00(TC之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高純銦的制備方法，其特征在于:以活性炭作為還原劑時(shí)，還原爐的溫度控制在1000-1300?之間，活性炭的添加量為ITO廢靶材的7~15wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高純銦的制備方法，其特征在于:以活性炭作為還原劑時(shí)，氧化還原反應(yīng)過程中加入碳酸鈉或氫氧化鈉以分離熔渣和金屬熔體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純銦的制備方法，其特征在于:步驟3)中所述的電解質(zhì)為氯化銦與氯化鋅、氯化鉍和氯化鉀中的任一種或幾種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純銦的制備方法，其特征在于:步驟3)中熔鹽電解過程的電流密度為l(T30A/dm2?！?br> 【文檔編號】C25C3/34GK103590072SQ201310485991
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】朱劉, 高遠(yuǎn), 李堅(jiān) 申請人:清遠(yuǎn)先導(dǎo)材料有限公司