专利名称：一种从砷化镓工业废料中综合回收镓和砷的方法
技术领域：
真空冶金。
背景技术：
稀散金属镓由于其性质独特，近十几年被用于光电子器件及集成电路，特别是以GaAs、GaP为代表的器件的应用，使镓的用量逐年上升，成为了当代信息技术发展的重要支撑材料。镓的年产量也从上世纪50年代末期的100公斤左右到2003年的200吨。镓在自然界中没有形成单独的具有开采价值的镓矿床，而是以类质同晶态伴生在硫镓铜矿、铝、锌、锗、含锗煤等矿床中，目前生产镓是从提取铝、锌、锗等的副产品中将镓综合回收；另一个生产镓的来源就是从含镓的废料中回收，主要是GaAs的废料，占80％左右。这是因为在合成GaAs过程中，最后的生产率很低，常常小于15％，会产生大量的GaAs废料。由于镓的稀缺性，GaAs废料就成为了生产镓的重要原材料之一。日本、韩国、美国等国及我国的个别研究机构都对“从砷化镓废料回收镓”的项目进行了研究，从报道来看，基本采取的都是湿法流程，将原料研磨、酸浸、萃取、电解等工艺制取金属镓。这些生产过程工艺复杂、成本较高，而且会产生一些废酸、废气(NO2)等污染物。
发明内容
1.发明的目的本发明为了克服现有砷化镓废料回收镓过程中，工艺复杂，成本较高，废酸、废气、含砷物料等对环境污染物严重等问题，对砷化镓废料采取真空分解的方法，可直接生产出99.99％的金属镓和金属砷(含As≥99％)，使砷化镓在真空环境下充分分解，工艺及设备简单，降低了处理成本，节约了资源和能源，减少了环境污染。
2、本发明的技术方案本发明采用的技术路线GaAs废料→破碎→制团→加入坩埚→入真空炉→抽气→升温→保温→冷却→镓、砷。
实现砷化镓真空分解的基本原理是在真空高温条件下，镓的蒸汽和砷的蒸汽的比值非常小，砷化镓分解后，镓不挥发形成液体，砷挥发形成气体，从而使镓与砷分离。由于在真空中没有氧及氧化气氛，不挥发的镓和挥发的砷均为元素单质。挥发的砷经冷凝得到固体砷。
本发明的技术方案是砷化镓废料破碎为小于1mm粒度，压制成φ5-20mm的团块，将团块加入石墨坩埚，将坩埚入真空炉，密封真空炉之后抽气，使真空炉的压力达到0.1～10Pa，升温，使真空炉的温度达到700～1000℃，然后保持温度不变，使砷化镓分解，砷化镓分解的时间为30～250min，降温冷却使真空炉的温度小于80℃，向真空炉内充如氩气，打开真空炉得到镓和砷。
与现有技术相比本发明的优点是从废料中综合回收有价金属，镓的提取率可达99.99％，流程简单，生产成本低；对环境不污染。
四
图1是本说明工艺流程图五具体实施例方式实施例1砷化镓废料的化学成分为48％Ga、52％As。
砷化镓废料为厚度约2mm的不规则片状和小颗粒粉末，将不规则片状和小颗粒粉末分开，取100g不规则片状为原料，加入石墨坩埚，将坩埚入真空炉，密封真空炉之后抽气，使真空炉的压力达到0.1～10Pa，真空炉升温，使真空炉的温度达到800℃，然后保持温度不变，使砷化镓分解，砷化镓分解的时间为60min，降温冷却使真空炉的温度小于80℃，向真空炉内充如氩气，打开真空炉，得到48g镓和40g砷。镓的化学成分为0.0001％Cu，0.0002％Zn，0.0051％Al，0.0003％Fe，0.0025％As，＞99.99％Ga；砷的化学成分为0.001％Al，0.0003％Fe，99％As。
实施例2砷化镓废料的化学成份和实施例1相同。
砷化镓废料为厚度约2mm的不规则片状和小颗粒粉末，将不规则片状和小颗粒粉末分开，取100g小颗粒粉末为原料，破碎至小于1mm，压制成φ5-10mm的团块，之后加入石墨坩埚内，将坩埚入真空炉，密封真空炉之后抽气，使真空炉的压力达到0.1～10Pa，升温，使真空炉的温度达到900℃，然后保持温度不变，使砷化镓分解，砷化镓分解的时间为60min，降温冷却使真空炉的温度小于80℃，向真空炉内充如氩气，打开真空炉，得到46g镓和40g砷。镓的化学成分为0.0001％Cu，0.0002％Zn，0.0051％Al，0.0003％Fe，0.0025％As，＞99.99％Ga；砷的化学成分为0.001％Al，0.0003％Fe，99％As。
实施例3砷化镓废料的化学成份和实施例1相同。砷化镓废料为厚度约2mm的不规则片状和小颗粒粉末，将不规则片状和小颗粒粉末分开，取5000g小颗粒粉末，破碎至1mm以下，压制成φ10-20mm的团块，取5000g不规则片状砷化镓，两种原料共10000g，混合之后加入石墨坩埚内，将坩埚入真空炉，密封真空炉之后抽气，使真空炉的压力达到0.1～10Pa，升温，使真空炉的温度达到1000℃，然后保持温度不变，使砷化镓分解，砷化镓分解的时间为240min，降温冷却使真空炉的温度小于80℃，向真空炉内充氩气，打开真空炉，得到4500g镓和4200g砷。镓的化学成分为0.0001％Cu，0.0002％Zn，0.0051％Al，0.0003％Fe，0.0025％As，99.99％Ga；砷的化学成分为0.001％Al，0.0003％Fe，99％As。
权利要求
1.一种从砷化镓工业废料中综合回收镓和砷的方法，将砷化镓原料经分选、破碎、压块后入真空炉，控制真空炉的压力和温度，使砷化镓分解得到镓和砷，其特征是1)原料砷化镓工业废料含镓48％，含砷52％；2)将小颗粒或粉状原料破碎至粒度小于1mm；3)将破碎以后的原料压制成φ5-20mm的团块；4)控制真空炉的压力为0.1-10Pa，温度700-1000℃，分解时间30-250min；5)原料分解完毕，降温冷却，使真空炉温度小于80℃，向真空炉内充入氩气。
2.根据权利要求1所述的从砷化镓工业废料中综合回收镓和砷的方法其特征是原料砷化镓为厚度约2mm的不规则片状矿直接入真空炉。
3.根据权利要求1所述的从砷化镓工业废料中综合回收镓和砷的方法其特征是原料砷化镓由厚度约2mm不规则片状矿和小颗料粉状矿经破碎至1mm以下，压制成φ10-20mm的团块各占重量比的50％组成。
全文摘要
本发明涉及一种从砷化镓工业废料中综合回收镓和砷的方法。其特征是以含镓48％，砷52％的砷化镓工业废料为原料，经过破碎，压制成团块，入真空炉，控制压力0.1～10Pa，温度700～1000℃，使砷化镓分解，得到镓和砷。该发明对环境污染小，劳动强度低，金属的生产成本低，回收率高。
文档编号C22B30/00GK1598016SQ20041004027
公开日2005年3月23日 申请日期2004年7月19日 优先权日2004年7月19日
发明者杨斌, 戴永年, 刘大春, 马文会, 刘永成, 杨部正, 唐万启, 姚耀春, 代健青, 陈为亮, 顾玉丽, 吴昆华 申请人:昆明理工大学