一種從ito靶材廢料回收高純錫銦合金的方法

技術領域

1.本發(fā)明屬于ito粉生產領域，具體涉及一種從ito靶材廢料回收高純錫銦合金的方法。

背景技術：

2.隨著電子信息技術的迅速發(fā)展，液晶顯示屏被廣泛應用，作為生產氧化銦錫薄膜的原材料ito靶材的消耗量也在顯著增大。生產ito薄膜過程中對ito靶材的利用率較低，約70%的ito靶材成為廢料需要回收。ito靶材的成份一般為質量比9：1的氧化銦與氧化錫，廢靶中的金屬銦含量約為74.40%，金屬錫的含量約為7.88%。銦和錫金屬都屬貴重金屬，銦在地殼中的含量為1

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10-5％，且較為分散，至今為止沒有發(fā)現過富礦。雖然確定有5種獨立礦種如硫銦銅礦(cuins2)、硫銦鐵礦(feins4)、水銦礦［in(oh)3］等，但這些礦物在自然界也很少見，銦主要呈類質同象存在于鐵閃鋅礦（銦的含量為0.0001％～0.1％）、赤鐵礦、方鉛礦以及其他多金屬硫化物礦石中。此外錫礦石、黑鎢礦、普通角閃石中也含有銦。因此銦被歸類為稀有金屬。全球預估銦儲量僅5萬噸，其中可開采的占50%。錫作為世界上的稀有金屬之一，在地殼中的含量為0.004%，全球錫儲量約480萬噸，基礎儲量約為1100萬噸。因此，實現廢靶中金屬銦錫的綠色回收，是ito行業(yè)發(fā)展的重大技術需求，同時也是對保護和合理利用金屬資源有著極其重要的意義?，F行的從ito廢靶中回收銦錫，我們查到有專利文獻cn200780039782.8公開了一種通過將ito廢料進行電解來回收銦-錫合金的方法。該方法使用硫酸、鹽酸、堿作為電解液，并在其中添加硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等作為電解質，ito作為陽極、碳等耐腐蝕電極作為陰極母板，電解溫度控制在20～50℃，電流密度優(yōu)選根據原料的種類適當調節(jié)的條件進行電解。該方法電解時間長，并且銦錫合金的回收率僅為75%。

技術實現要素：

3.本發(fā)明的目的是解決上述技術問題，提供一種可提高銦錫合金回收率、且產品純度高的從ito靶材廢料回收高純錫銦合金的方法。

4.為實現上述的目的，本發(fā)明的技術方案為：一種從ito靶材廢料回收高純錫銦合金的方法，是以ito靶材廢料作為陽極板，其步驟包括：（1）溶解：將所述陽極板和鈦陰極板置于電解槽中，以硫酸溶液為電解液，進行次微電流電解，得到銦錫溶液；（2）一次提純：將所述陽極板和鈦陰極板置于第二電解槽中，以所述銦錫溶液作為電解液，進行第二次微電流電解；（3）二次提純：將第二電解槽底部的銦錫合金沉淀物濾去水分，放入到懸浮設備中真空高溫熔煉，得到高純銦錫合金。

5.作為進一步的技術方案，以上所述陽極板和陰極板的長度之比為（1.4-1.6）:1，寬度之比為（1.4-1.6）:1。

6.作為進一步的技術方案，以上所述陽極板的長寬厚依次為19.80cm～20.20cm、13.80cm～14.20cm、0.90cm～1.10cm；所述陰極板的長寬厚依次為12.38cm～14.42cm、8.63cm～10.15cm、0.20cm～0.30cm。

7.作為進一步的技術方案，以上所述次微電流電解的電流密度為40a/m2～50a/m2，溫度為20～60℃，電解時間為120～180min。

8.作為進一步的技術方案，以上所述第二次微電流電解的電流密度為51a/m2～70a/m2，溫度為20～60℃，電解時間為100～150min。

9.作為進一步的技術方案，以上所述到懸浮設備中真空高溫熔煉，是將所述第二電解槽底部沉淀物置于石墨坩堝中，然后放入預先通入高純ar的懸浮設備中，抽真空，加熱升溫至熔融狀態(tài)，再提高溫度2500～3000℃，保溫1小時，保溫結束后，再通入高純ar保護的條件下，冷卻物料至室溫。

10.作為進一步的技術方案，以上所述真空度≥0.08mpa。

11.作為進一步的技術方案，以上所述ito靶材廢料采用丙酮進行超聲波清洗后粉碎，再壓制為陽極板。

12.作為進一步的技術方案，以上所述干燥的溫度為100～110℃，時間為30～60min。

13.作為進一步的技術方案，以上所述硫酸溶液的濃度為800g/l。

14.與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明的大尺寸陽極板和小尺寸陰極板，加上微小電流，形成微弱的非均勻電場，在此非均勻電場下，ito靶材廢料中的銦錫首先迅速溶解到電解液中，形成純凈的銦錫溶液，再以銦錫溶液作為電解液進行二次微電流電解，由于電場不均勻，銦錫合金不會漂移至陰極沉積，而是迅速下沉到電解槽的底部，避免陰陽極短路；在此方法下，本發(fā)明的銦錫合金回收率提高至80%以上。

15.2、本發(fā)明采用懸浮提純，其原理是提高銦錫粗合金的熔煉溫度，使氧、氮、氫與銦錫粗合金的飽和蒸汽壓與溫度關系曲線差距增大，從而使銦錫粗合金與氧、氮、氫分離，得到n含量≤0.001%、h含量≤0.001%、o含量≤0.001%高純錫銦合金。

具體實施方式

16.下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式并不局限于實施例表示的范圍。

17.本實施例選用ito靶材廢料來源于廣西某銦錫靶材廠，其成分檢測如表1：表1化學成分insnnoh含量/%74.407.810.00517.700.005將ito靶材廢料用丙酮進行清洗，擦凈丙酮，再用超聲波在純水介質中清洗30min，放入到顎式破碎機破碎成小于 5 毫米的料塊，然后壓制成為陽極板，每塊陽極板限定為2kg。

18.實施例1、實施例2和實施例3是采用的陽極板和陰極板的尺寸是：陽極板的長寬厚依次為19.80cm、13.80cm、0.90cm；陰極板的長寬厚依次為12.38cm、8.63cm、0.20cm。

19.實施例4和實施例5是采用的陽極板和陰極板的尺寸是：陽極板的長寬厚依次為

20.20cm、14.20cm、1.10cm；陰極板的長寬厚依次為14.42cm、10.15cm、0.30cm。

20.實施例1：（1）溶解：將陽極板和鈦陰極板置于電解槽中，以800g/l硫酸為電解液，進行次微電流電解，次微電流電解的電流密度為40a/m2，溫度為20℃，電解時間為120min，取電解槽內的銦錫溶液；（2）一次提純：將所述陽極板和鈦陰極板置于第二電解槽中，以所述銦錫溶液作為電解液，進行第二次微電流電解，第二次微電流電解的電流密度為50a/m2，溫度為20，電解時間為100min；（3）二次提純：將第二電解槽底部的銦錫合金沉淀物濾去水分置于石墨坩堝中，然后放入預先通入半小時的高純ar懸浮設備中，再進行抽真空，真空度為-0.08mpa，加熱升溫至沉淀物熔融，再提高溫度2500℃，保溫1小時，保溫結束后，再通入高純ar保護的條件下，冷卻物料至室溫。懸浮設備中真空高溫熔煉，得到1.35kg的高純銦錫合金，回收率為81.82%。

21.實施例2：（1）溶解：將陽極板和鈦陰極板置于電解槽中，以800g/l硫酸為電解液，進行次微電流電解，次微電流電解的電流密度為45a/m2，溫度為40℃，電解時間為160min，取電解槽內的銦錫溶液；（2）一次提純：將所述陽極板和鈦陰極板置于第二電解槽中，以所述銦錫溶液作為電解液，進行第二次微電流電解，第二次微電流電解的電流密度為60a/m2，溫度為40℃，電解時間為130min；（3）二次提純：將第二電解槽底部的銦錫合金沉淀物濾去水分置于石墨坩堝中，然后放入預先通入半小時的高純ar懸浮設備中，再進行抽真空，真空度為-0.08mpa，加熱升溫至沉淀物熔融，再提高溫度2500℃，保溫1小時，保溫結束后，再通入高純ar保護的條件下，冷卻物料至室溫。懸浮設備中真空高溫熔煉，得到1.37kg的高純銦錫合金，回收率為83.03%。

22.實施例3：（1）溶解：將陽極板和鈦陰極板置于電解槽中，以800g/l硫酸為電解液，進行次微電流電解，次微電流電解的電流密度為50a/m2，溫度為60℃，電解時間為180min，取電解槽內的銦錫溶液；（2）一次提純：將所述陽極板和鈦陰極板置于第二電解槽中，以所述銦錫溶液作為電解液，進行第二次微電流電解，第二次微電流電解的電流密度為70a/m2，溫度為60℃，電解時間為150min；（3）二次提純：將第二電解槽底部的銦錫合金沉淀物濾去水分置于石墨坩堝中，然后放入預先通入半小時的高純ar懸浮設備中，再進行抽真空，真空度為-0.08mpa，加熱升溫至沉淀物熔融，再提高溫度2500℃，保溫1小時，保溫結束后，再通入高純ar保護的條件下，冷卻物料至室溫。懸浮設備中真空高溫熔煉，得到1.38kg的高純銦錫合金，回收率為83.63%。

23.實施例4：（1）溶解：將陽極板和鈦陰極板置于電解槽中，以800g/l硫酸為電解液，進行

次微電流電解，次微電流電解的電流密度為42a/m2，溫度為30℃，電解時間為130min，取電解槽內的銦錫溶液；（2）一次提純：將所述陽極板和鈦陰極板置于第二電解槽中，以所述銦錫溶液作為電解液，進行第二次微電流電解，第二次微電流電解的電流密度為55a/m2，溫度為30，電解時間為100min；（3）二次提純：將第二電解槽底部的銦錫合金沉淀物濾去水分置于石墨坩堝中，然后放入預先通入半小時的高純ar懸浮設備中，再進行抽真空，真空度為-0.08mpa，加熱升溫至沉淀物熔融，再提高溫度2500℃，保溫1小時，保溫結束后，再通入高純ar保護的條件下，冷卻物料至室溫。懸浮設備中真空高溫熔煉，得到1.36kg的高純銦錫合金，回收率為82.71%。

24.實施例5：（1）溶解：將陽極板和鈦陰極板置于電解槽中，以800g/l硫酸為電解液，進行次微電流電解，次微電流電解的電流密度為48a/m2，溫度為40℃，電解時間為170min，取電解槽內的銦錫溶液；（2）一次提純：將所述陽極板和鈦陰極板置于第二電解槽中，以所述銦錫溶液作為電解液，進行第二次微電流電解，第二次微電流電解的電流密度為65a/m2，溫度為50℃，電解時間為130min；（3）二次提純：將第二電解槽底部的銦錫合金沉淀物濾去水分置于石墨坩堝中，然后放入預先通入半小時的高純ar懸浮設備中，再進行抽真空，真空度為-0.08mpa，加熱升溫至沉淀物熔融，再提高溫度2500℃，保溫1小時，保溫結束后，再通入高純ar保護的條件下，冷卻物料至室溫。懸浮設備中真空高溫熔煉，得到1.39kg的高純銦錫合金，回收率為84.54%。

25.實施例1-5的高純銦錫合金檢測結果如表2所示：表2由表2可以看出，實施例1-5制備的高純銦錫合金，其n、o、h含量均低于0.001%，其它雜質含量均≤0.0020%。

26.接著本發(fā)明采用實施例1的步驟（1）和（2）進行回收率對比實驗。

27.（一）采用相同大小的陰陽極板（不含側面）進行微電流電解，即陽極板的長寬厚依次為19.80cm、13.80cm、0.90cm，重量2kg；陰極板的長寬厚依次為19.80cm、13.80cm、0.25cm。微電流電解參數同實施例1，終在第二電解槽得到1.22kg 的銦錫合金沉淀物。；

（二