一种硒的回收方法与流程

文档序号:15809845发布日期:2018-11-02 22:07阅读:555来源:国知局
本发明涉及材料回收
技术领域
,特别是涉及一种硒的回收方法。
背景技术
铜铟镓硒薄膜太阳能电池具备众多优势而备受市场青睐,是最近几年薄膜太阳能电池研发、规模生产、应用的最大热点。铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制作方式有真空溅镀法、蒸馏法和非真空涂布法,无论采用哪种制作方法,其制作过程中都会产生一些铜铟镓硒的废料,而这些废料中除含重金属铜之外,还含有铟、镓和硒等稀有金属。为有利于铟、镓和硒等稀有金属和重金属铜的持续利用,需要将其进行分离并分别回收,以方便进一步地循环利用,保证铜铟镓硒薄膜太阳能电池材料的可持续发展。现有技术中,铜铟镓硒废料的回收方法主要都是采用酸浸的方法先将废料溶解,随后再对溶解液进行处理,从中提取硒等元素。现有回收方法最大的缺点在于需要使用强氧化性物质或强酸碱物质等溶解剂使废料浸入溶液中,这不但需要消耗大量的溶解剂,而且大部分溶解剂需要相应的药剂进行环保处理,极大的增加了处理成本。技术实现要素:本发明提供一种硒的回收方法,以解决现有技术中需要使用强氧化性物质或强酸碱物质等溶解剂对硒进行回收的问题,以使回收更加节能环保。为了解决上述问题,本发明公开了一种硒的回收方法,所述回收方法包括:提供预设规格的待回收粉末,所述待回收粉末包含铜铟镓硒;将所述待回收粉末浸泡于指定溶剂中,得到浸泡液,所述指定溶剂可溶解硒;对所述浸泡液进行过滤,得到铜铟镓混合粉末和浸出液;对所述浸出液进行处理,得到硒。可选地,对所述浸出液进行处理,得到硒的步骤,包括:在预设温度下对所述浸出液进行蒸馏,得到硒。可选地,对所述浸出液进行处理,得到硒的步骤,还包括:对蒸馏蒸汽进行冷凝,回收所述指定溶剂。可选地,所述预设温度大于或等于60℃,且小于或等于90℃。可选地,所述预设温度为65℃。可选地,所述提供预设规格的待回收粉末,所述待回收粉末包含铜铟镓硒的步骤,包括:对包含铜铟镓硒的待回收原材料进行破碎,得到粒度小于或等于80目的待回收粉末。可选地,将所述待回收粉末浸泡于指定溶剂中,得到浸泡液的步骤,包括:将所述待回收粉末浸泡于指定溶剂中并进行搅拌,得到浸泡液。可选地,所述指定溶剂包括二硫化碳、油胺、三氯甲烷和三辛基氧化磷中至少一种。可选地,所述指定溶剂还包括乙醇。可选地,所述回收方法还包括:将所述铜铟镓混合粉末浸泡于由硫酸和双氧水组成的混合溶液中,得到溶解液;对所述溶解液进行萃取和电解,得到铜金属、铟金属和镓金属。与现有技术相比,本发明包括以下优点:本申请提供了一种硒的回收方法,通过将预设规格的包含铜铟镓硒的待回收粉末浸泡于可溶解硒的指定溶剂中,并对浸泡液进行过滤,得到铜铟镓混合粉末和浸出液,然后再对浸出液进行处理得到硒;本申请提供的回收方法不需要强氧化剂和强酸碱物质,即可完成硒元素和铜铟镓混合粉末的回收,铜铟镓混合粉末可以直接作为生产铜铟镓靶材的原料,本方案不但降低了成本和工序,而且使回收更加节能环保。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本申请一实施例提供的一种硒的回收方法的步骤流程图;图2示出了本申请一实施例提供的一种铜铟镓的回收方法的步骤流程图。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本申请一实施例提供了一种硒的回收方法,参照图1,该回收方法可以包括:步骤101:提供预设规格的待回收粉末,待回收粉末中包含铜铟镓硒。其中,预设规格例如可以是粒度小于或等于80目,具体粒度数值可以根据实际工艺参数进行调整,本申请对此不作限定。在实际应用中,得到该预设规格的待回收粉末的方式有多种,例如可以通过球磨的方式对包含铜铟镓硒的待回收原材料进行破碎得到。包含铜铟镓硒的待回收原材料可以是铜铟镓硒腔室料或其它铜铟镓硒混合废料等,其中铜铟镓硒腔室料是真空溅镀法产生的,元素成分较为简单,硒约占50%,铜、铟、镓各约占10-20%,且主要以单质形式存在,其它元素基本可忽略不计。步骤102:将待回收粉末浸泡于指定溶剂中,得到浸泡液,其中指定溶剂可溶解硒。具体的,指定溶剂是指可以溶解硒的溶液,在本实施例中该指定溶剂不能溶解铜铟镓。这一步骤在实际应用中,例如可以通过量取20l含1%乙醇的氯仿溶液注入到容积约50l并带有机械搅拌的浸出槽中,称取待回收粉末5kg放入浸出槽中,开启搅拌速度60转每分钟,浸出1-2小时,得到浸泡液。含1%乙醇的氯仿溶液指的是乙醇占总混合溶液质量的1%,具体的乙醇质量百分比可以根据实际情况调整。其中,机械搅拌不是必需的,增加搅拌是为了提高待回收粉末中硒的溶解速率。另外指定溶剂中的乙醇也不是必需的,添加乙醇可以提高硒的溶解速率,同时还可以提高氯仿溶液的稳定性。需要注意的是,本实施例中的指定溶剂并不仅限于氯仿溶液,例如,还可以通过量取25l的二硫化碳溶液注入到容积约50l并带有机械搅拌的浸出槽中,称取待回收粉末5kg放入浸出槽中,开启搅拌速度60转每分钟,浸出1-2小时,得到浸泡液。步骤103:对浸泡液进行过滤,得到铜铟镓混合粉末和浸出液。具体的,使用过滤设备对步骤102得到的浸泡液进行过滤,得到浸出渣和浸出液,其中浸出渣为铜铟镓混合粉末,浸出液为含硒的溶液。在实际工艺中,为了得到纯度较高的铜铟镓混合粉末,过滤的同时还可以对浸出渣进行洗涤,另外还要确保步骤102得到的浸泡液中硒充分溶解,以防止浸出渣中含有未溶解的硒。参照表1示出了包含铜铟镓硒的待回收原材料中各元素的成分,参照表2示出了步骤103得到的铜铟镓混合粉末中各元素的成分。由此可见,铜铟镓混合粉末中铜、铟、镓三种元素的纯度较高,因此,可直接作为铜铟镓靶材的生产原料。表1表2种类百分比铜(cu)39.42铟(in)37.66镓(ga)22.93铝(al)<0.0001钠(na)<0.0001镁(mg)<0.0001硅(si)<0.0001铁(fe)<0.0001钾(k)<0.0001其它<0.0001步骤104:对浸出液进行处理,得到硒。在实际应用中,浸出液为含硒的溶液,从浸出液中提出得到硒的方式有多种,例如可以通过对浸出液进行蒸馏得到硒,或者对浸出液进行冷凝,使溶剂的溶解度降低而析出硒。本实施例提供的回收方法不需要强氧化剂和强酸物质,即可完成硒元素和铜铟镓混合粉末的回收,铜铟镓混合粉末可以直接作为生产铜铟镓靶材的原料,本方案不但降低了成本和工序,而且使回收更加节能环保。在本实施例的一种实现方式中,上述步骤104可以进一步包括:步骤104s1:在预设温度下对浸出液进行蒸馏,得到硒。具体地,可以利用旋转蒸馏装置对步骤103得到的含硒的浸出液进行蒸馏,蒸馏得到的残留固体则是硒。其中,预设温度在实际应用中需要根据浸出液的溶剂成分具体确定,本申请对此不作限定。需要注意的是,为了得到硒单质产品,待回收原材料中的硒以及浸泡液或浸出液中的硒是以单质形式存在,而不是硒化物的形式存在。其中预设温度可以大于或等于60℃,且小于或等于90℃,例如可以设置预设温度为65℃,蒸馏1-5小时,完成对浸出液中硒的回收。为了实现指定溶剂的循环利用,步骤104还可以包括:步骤104s2:对蒸馏蒸汽进行冷凝,回收指定溶剂。冷凝回收得到的指定溶剂可以循环利用,使整个回收过程基本没有损耗,相对现有技术,更加节能环保。具体的,上述实施例中的指定溶剂可以包括二硫化碳、油胺、三氯甲烷和三辛基氧化磷中至少一种,但不仅限于这几种,凡是能够溶解硒的有机溶剂都在本实施例的保护范围之内。其中,三氯甲烷即氯仿溶液。在实际应用中,为了进一步得到铜、铟、镓单质,参照图2,上述的回收方法还可以包括:步骤201:将铜铟镓混合粉末浸泡于由硫酸和双氧水组成的混合溶液中,得到溶解液。具体的,可以将1kg铜铟镓原料加入20l搅拌浸出槽中,加入硫酸溶液10l,控制溶液ph1.5,开启搅拌60r/min,缓慢加入双氧水,反应至铜铟镓原料全部溶解。溶解过程中涉及到的化学反应如下:2cu+2h2so4+2h2o2→2cuso4+4h2o2in+3h2so4+3h2o2→in2(so4)3+6h2o2ga+3h2so4+3h2o2→ga2(so4)3+6h2o步骤202:对溶解液进行萃取和电解,得到铜金属、铟金属和镓金属。具体的,可以包括铜萃取和电积、铟萃取和电解以及镓电解。铜萃取和电积的过程:含铜铟镓的溶解液使用铜萃取剂萃取,水相与有机相相比1:4,萃取级数5级。反萃使用硫酸浓度180g/l的硫酸或电解残液,反萃水相与有机相相比1:4,反萃级数2级。反萃得到的铜富集液通入电积槽中电积,阳极采用铅合金阳极,阴极为不锈钢,电解电压为3v,电流密度为250a/m2,电积72h可从阴极剥离得到99.95%的高纯阴极铜产品,电解残液返回萃取系统作为反萃酸使用。其中涉及到的化学反应如下:cu2++2e=cu铟萃取和电解:萃铜后液使用铟萃取剂萃取铟,水相与有机相相比1:4,萃取级数5级。使用5n盐酸反萃,反萃相比1:4,萃取级数2级。反萃得到的反萃液经锌板置换熔铸后进铟电解槽电解得到99.995%高纯铟,槽电压3v,电流密度为300a/m2。其中涉及到的化学反应如下:in2(so4)3+3zn→2in↓+3znso4阳极:in=in3++3e阴极:in3+=in-3e镓电解:萃铟后液使用使用盐酸调整酸度后经镓萃取剂萃取镓,水相与有机相相比1:4,萃取级数5级。使用水反萃,反萃相比1:5,萃取级数2级。反萃得到的反萃液经氢氧化钠碱化造液,进镓电解槽电解得到99.995%高纯镓,槽电压3v,电流密度为200a/m2。其中涉及到的化学反应如下:ga3++3e=ga本实施例提供的铜金属、铟金属和镓金属的回收方法中,所有的参数都可以根据实际情况进行调整,本申请并不做具体限定。另外对于铜金属、铟金属和镓金属的回收并不仅限于本实施例提供的方法,例如还可以通过铜萃取电积铜,铟镓通过化学沉淀法分离,并分别通过酸溶解和碱溶解后电解得到铟金属和镓金属等方式进行。本申请实施例提供了一种硒的回收方法,通过将预设规格的包含铜铟镓硒的待回收粉末浸泡于可溶解硒的指定溶剂中,并对浸泡液进行过滤,得到铜铟镓混合粉末和浸出液,然后再对浸出液进行处理得到硒;本申请提供的回收方法不需要强氧化剂和强酸碱物质,即可完成硒元素和铜铟镓混合粉末的回收,铜铟镓混合粉末可以直接作为生产铜铟镓靶材的原料,本方案不但降低了成本和工序,而且使回收更加节能环保。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。以上对本发明所提供的一种硒的回收方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页12
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