一种分离并收集ITO残靶中靶材与残留铟的系统及方法与流程

本发明涉及资源回收技术领域，尤其涉及一种分离并收集ito残靶中靶材与残留铟的系统及方法。

背景技术：

近年来，随着信息产业、电子工业、平板显示产业、功能玻璃等迅速的发展，作为该技术中透明导电膜所用的ito靶材的需求越来越大，由于这些靶材的利用率才30％左右，因此将产生大量的ito残靶。一般ito靶材中氧化铟的含量约为90％，由于ito溅射靶材使用高纯度材料，特别是铟的价格也昂贵，因此通常从这种ito残靶中回收金属铟，或者同时回收金属铟锡。

目前从ito残靶中回收提取铟的方法包括有氢气还原法、酸溶解法和离子交换法等，但是无论是哪种方法，一般都需要先使用球磨机等对靶材进行破碎球磨，被球磨破碎之后的靶材粉末才适合充分反应，以达到较高的回收率。

但是，由于ito残靶的靶材上往往会残留有一些高纯铟，现有技术中采用刮除等的方式难以将高纯铟从靶材上彻底分离。由于高纯铟的硬度低、延展性好，在与靶材一起球磨时，容易与靶材聚合卡住粉碎的球磨机等，使其无法正常运转，容易造成机器损坏，故障率高，残靶的破碎球磨效率低，对后续靶材的回收造成了巨大的不良影响，因此，亟需可以将ito靶材上残留的铟比较彻底地分离的设备和方法。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种分离并收集ito残靶中靶材与残留铟的系统，其结构简单高效，便于控制和使用，能够方便地用于分离靶材与其表面残留的铟。

本发明的目的之二在于提供一种分离并收集ito残靶中靶材与残留铟的方法，其可以方便快捷地将靶材与其表面残留的铟几乎完全分离。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种分离并收集ito残靶中靶材与残留铟的系统，包括：

加热装置：其包括加热件，用于加热ito残靶，所述加热件能到将所述ito残靶的温度加热至铟的熔点与靶材的熔点之间；

离心分离装置：其包括ito残靶容器和离心驱动装置，所述ito残靶容器位于所述加热件内，所述残靶容器受所述离心驱动装置的驱动而旋转；所述ito残靶容器用于放置所述ito残靶，放置于所述ito残靶容器内的ito残靶能够随之一同旋转；

收集装置，收集靶材和甩离所述靶材表面的液态铟。

进一步地，所述加热件为直接加热件，用于直接加热所述ito残靶自身。

进一步地，所述加热件为电感线圈，所述离心分离装置包括ito残靶容器，所述ito残靶容器位于所述电感线圈产生的交变磁场的范围内；所述加热装置还包括功率调节结构，所述功率调节结构与所述电感线圈电连接，用于调节所述电感线圈的工作功率。

进一步地，所述离心驱动装置为离心电机；所述ito残靶容器呈筒形，其包括筒壁、筒底和旋转轴，所述筒壁上方设有开口，筒壁底端连接所述筒底，所述筒底的下表面连接所述旋转轴，所述旋转轴受所述离心电机驱动旋转，从而带动整个ito残靶容器旋转；所述筒底在所述旋转轴的一侧开设有向下的第一出料口。

进一步地，所述收集装置包括液态铟收集组件，所述液态铟收集组件包括集料容器和接料容器，所述集料容器承接于所述第一出料口的下方，所述集料容器包括让位孔和第二出料口，所述旋转轴穿过所述让位孔与所述离心电机相连；所述接料容器承接于所述第二出料口的下方。

进一步地，所述收集装置还包括靶材收集组件，所述靶材收集组件能够驱动所述ito残靶容器倾倒，从而将所述ito残靶容器中的靶材从所述开口倒出。

进一步地，所述靶材收集组件包括固定架、转动座和倾倒电机，所述加热装置、离心分离装置和集料容器安装于所述固定架上，所述固定架上设有水平的倾倒轴，所述倾倒轴的中轴与所述ito残靶容器的中轴相互垂直，所述倾倒轴与所述转动座转动连接，并能够受所述倾倒电机驱动而旋转，从而使得所述ito残靶容器倾倒。

进一步地，所述固定架侧面呈框架型，包括依次相互连接的上固定架、两处侧固定架和下固定架，所述上固定架、两处侧固定架和下固定架中部限定形成容置腔；所述加热装置、ito残靶容器、集料容器和离心电机连接于所述固定台上，所述离心电机左右并排设置于所述加热装置和ito残靶容器的一侧；所述固定台上开设有第一通孔和第二通孔，所述旋转轴向下穿过所述第一通孔伸入所述容置腔内，所述离心电机的动力输出轴向下穿过所述第二通孔伸入所述容置腔内，所述旋转轴与所述动力输出轴通过皮带连接传动。

进一步地，包括两根所述倾倒轴，两根所述倾倒轴分别由两处所述侧固定架向外横向延伸而出；所述转动座上下延伸，配套设有两座，并分别与所述倾倒轴转动连接。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种分离并收集ito残靶中靶材与残留铟的方法，包括以下步骤：

加热ito残靶，使得靶材表面固态的残留铟的温度高于铟的熔点且低于靶材的熔点，从而熔化为液态铟；

旋转所述ito残靶，使得所述液态铟在离心力的作用下被甩离所述靶材的表面；

在所述ito残靶的周围设置收集装置，用于阻挡和收集被甩离所述靶材的液态铟；当所述靶材表面无新的液态铟被甩出之后，停止旋转，收集靶材。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具备如下技术效果或优点：

加热装置利用铟熔点远低于靶材熔点的性质(靶材的熔点一般为1000℃以上，而铟的熔点为约156摄氏度)，创造性地通过加热件将所述ito残靶的温度加热至铟的熔点与靶材的熔点之间，使得一般处于固态状态下的铟变成液态状态下的铟，从而使难以分离的靶材和残留的铟发生分离，使靶材和残留的铟变得非常容易区分。

在此基础上，因为考虑到一方面即使铟熔化为液态，也会有一部分附着在靶材的表面，难以依靠重力快速使得铟全部流走，另一方面这种残留铟其实仅存在于靶材的表面；所以本方案中的离心分离装置利用离心分离的方式，通过离心驱动装置来驱动ito残靶容器，从而使得其内的ito残靶能够随之一同旋转，在其中做离心运动，将液态的铟从固态的靶材表面甩离。这种方式不但可以达到更好的分离效果，相较于其它方式(例如刮离的方式)而言，无需因为靶材形状的不同而变换操作方式，适应力更强；此外也不容易破坏高纯铟的纯度，分离速度的调整也能通过调整转速来实现，可控性强。

将靶材与铟分开后，由于铟和靶材均为稀有且昂贵的材料，当液态铟被甩离靶材之后，就会被收集装置阻挡和收集起来，防止铟的浪费；而靶材上没有新的液态铟被甩出之后，就可以判断此时的靶材表面的铟基本上已经完全离开靶材了，可以更好地满足下一步的回收处理工作，直接收集靶材即可。进而完成靶材与铟的分离和分别收集。

可以看出，本发明中的分离并收集ito残靶中靶材与残留铟的系统及方法简单易行好操作，能够实现ito残靶的靶材与其表面残留的铟的高质量分离和分别收集，对后续的靶材回收具有重大的有利影响。

附图说明

图1为本发明的一种分离并收集ito残靶中靶材与残留铟的系统的结构示意图；

图2为本发明的一种分离并收集ito残靶中靶材与残留铟的方法的流程框图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中的分离并收集ito残靶中靶材与残留铟的系统及方法简单易行好操作，能够实现ito残靶的靶材与其表面残留的铟的高质量分离和分别收集，对后续的靶材回收具有重大的有利影响。

图1示出了本发明的一种分离并收集ito残靶中靶材与残留铟的系统，包括加热装置1、离心分离装置2和收集装置3：

所述加热装置1包括加热件11，用于加热ito残靶，所述加热件11能到将所述ito残靶的温度加热至铟的熔点与靶材的熔点之间，从而使得铟熔化为液态铟，而靶材保持固态不变；利用铟的熔点远低于靶材熔点的性质(靶材的熔点一般为1000℃以上，而铟的熔点为约156摄氏度)，创造性地通过加热的方式，使得一般处于固态状态下的铟变成液态状态下的铟，从而使难以分离的靶材和残留的铟发生分离，使靶材和残留的铟变得非常容易区分。

所述离心分离装置2包括ito残靶容器21和离心驱动装置22，所述ito残靶容器21位于所述加热件内，所述残靶容器21受所述离心驱动装置22的驱动而旋转；所述ito残靶容器21用于放置所述ito残靶，放置于所述ito残靶容器内的ito残靶能够随之一同旋转，从而使得所述液态铟在离心力的作用下被甩离所述靶材的表面，当所述靶材表面无新的液态铟被甩出之后，停止旋转；因为考虑到一方面即使铟熔化为液态，也会有一部分附着在靶材的表面，难以依靠重力快速使得铟全部流走，另一方面这种残留铟其实仅存在于靶材的表面；所以本方案中的离心分离装置2利用离心分离的方式，将液态的铟从固态的靶材表面甩离。这种方式不但可以达到更好的分离效果，相较于其它方式(例如刮离的方式)而言，无需因为靶材形状的不同而变换操作方式，适应力更强；此外也不容易破坏高纯铟的纯度，分离速度的调整也能通过调整转速来实现，可控性强。

所述收集装置3用于在所述离心分离装置2停止旋转之后，收集靶材和甩离所述靶材表面的液态铟。将靶材与铟分开后，由于铟和靶材均为稀有且昂贵的材料，当液态铟被甩离靶材之后，就会被收集装置3阻挡和收集起来，防止铟的浪费；而靶材上没有新的液态铟被甩出之后，就可以判断此时的靶材表面的铟基本上已经完全离开靶材了，可以更好地满足下一步的回收处理工作，直接收集靶材即可。进而完成靶材与铟的分离和分别收集。

在加热装置1上，可以选用为间接加热或者直接加热，间接加热可以采用通过加热ito残靶所在容器，从而加热内部盛放的ito残靶的方式；本实施例优选所述加热件为直接加热件，用于直接加热所述ito残靶自身，直接加热的方式可以将热量直接传递到ito残靶上，无需经过热传导，热量的利用率更高，且升温和降温更加迅速，有利于加快分离效率。

本实施例中的加热件可以为多种，可以直接作用在ito残靶上的即可，例如火焰喷枪加热、利用高温电阻丝直接作用在ito残靶上等；本实施例优选的直接加热件为电感线圈11，通过电磁感应原理来直接加热铟，所述离心分离装置2包括ito残靶容器21，电感线圈11将所述ito残靶容器21包套在内，所述ito残靶容器21位于所述电感线圈11产生的交变磁场的范围内。其中ito残靶容器21的材质优选与坩埚一致，性质稳定，不容易与铟和靶材发生反应，且耐高温。由于铟为金属导体，在交变磁场的作用下，铟内部会出现涡旋电流，涡旋电流的焦耳效应使得铟开始发热升温，最终达到铟的熔点以上，熔化为液态。利用电感线圈11加热的方式，无需直接接触ito残靶，只要保证ito残靶在交变磁场的范围内就能使得铟自身发热，因此对于ito残靶的具体摆放位置要求不高，这一点对于本实施例中需要旋转ito残靶的步骤而言非常重要，因为在离心旋转时，ito残靶的位置可能会发生变化，若为一般的加热方式可能较难一直保持对准ito残靶加热的状态，但若采用本实施例中的电感线圈11加热的方式，有效的作用范围大，能在ito残靶位置变化的同时能轻松地保持其处于高温发热状态，进而保证了良好的分离效果。

在温度的调控上，本实施例中的所述加热装置1还包括功率调节结构，所述功率调节结构与所述电感线圈11电连接，用于调节所述电感线圈11的工作功率，这种调控方式可调控性强，便于操作和可视化，具有很强的实用性。此外，为了避免在电感线圈11工作的过程中，ito残靶发热的热量散发出来造成烫伤，本实施例中还优选设有由隔热材质制成的保护罩12，所述保护罩12呈筒状套设于电感线圈11外。

为了驱动ito残靶容器21旋转，所述离心驱动装置为离心电机22，所述ito残靶容器21受所述离心电机22驱动而旋转，以达到离心的目的。

ito残靶容器21的形状可为多种，例如平板状、盘状、碗状和杯状等，本实施例中优选所述ito残靶容器21呈筒形，其包括筒壁211、筒底212和旋转轴213，所述筒壁211上方设有开口214，筒壁211底端连接所述筒底212，所述筒底212的下表面连接所述旋转轴213，优选在筒底212的中心位置连接旋转轴213，以便在旋转时与重心契合，旋转更稳定，所述旋转轴213受所述离心电机22驱动旋转，从而带动整个ito残靶容器21旋转。筒状的形状使得ito残靶在高速离心旋转时，从其上甩出的液态铟能直接被筒壁211挡住汇流便于收集，在旋转时，ito残靶可以被固定在筒底212上，也可以随着旋转的速度增加而贴在筒壁211上，无论哪种情况都能起到阻挡汇流的作用，较为通用。筒底212可以直接汇聚收集液态铟，只需要将靶材的位置垫高与筒底212分开即可，但本实施例为了避免靶材与液态铟二次混合，优选所述筒底212在所述旋转轴213的一侧开设有向下的第一出料口215，分离的液态铟从第一出料口215流出，避免在筒底212聚集。

为了收集液态铟，所述收集装置3包括液态铟收集组件，所述液态铟收集组件包括集料容器31和接料容器32，所述集料容器31承接于所述第一出料口215的下方，用于集中承接来自ito残靶容器21的液态铟；所述集料容器31包括让位孔311和第二出料口312，所述旋转轴213穿过所述让位孔311与所述离心电机22相连，所述接料容器32承接于所述第二出料口312的下方，由于集料容器31上需要开设让位孔311，因此不适合长时间较大量的液态铟收集，本实施例将其作为液态铟收集的中间部件，最终的收集容器为接料容器32。

为了收集靶材，所述收集装置3还包括靶材收集组件，靶材收集组件可以直接从ito残靶容器21的开口214上取走内部的靶材，但由于靶材可能并非为完整的大块形态，本实施例优选为所述靶材收集组件能够驱动所述ito残靶容器21倾倒，从而将所述ito残靶容器21中的靶材从所述开口214倒出，可以减少操作，实现快速收集。优选还设有靶材收集容器用于承接从开口214倒出的靶材。

作为实现倾倒ito残靶容器21，本实施例中的所述靶材收集组件包括固定架33、转动座34和倾倒电机35，所述加热装置1、离心分离装置2和集料容器31安装于所述固定架33上，所述固定架33上设有水平的倾倒轴331，所述倾倒轴331的中轴与所述ito残靶容器21的中轴相互垂直，所述倾倒轴331与所述转动座34转动连接，并能够受所述倾倒电机35驱动而旋转，当倾倒轴331绕中轴旋转时，ito残靶容器21整体会以倾倒轴331的中轴为中心在竖直面上翻转倾倒，最大的倾倒幅度为从开口214向上变为开口214向下，便于将其中的靶材全部倒出。

具体地，所述固定架33侧面呈框架型，以在节省材料的同时起到良好的支撑固定作用，固定架33包括依次相互连接的上固定架332、两处侧固定架333和下固定架334，所述上固定架332、两处侧固定架333和下固定架334中部限定形成容置腔335，为其它部件提供了固定位置；所述加热装置1、ito残靶容器21、集料容器31和离心电机22连接于所述固定台上，所述离心电机22左右并排设置于所述加热装置1和ito残靶容器21的一侧；所述固定台上开设有第一通孔和第二通孔，所述旋转轴213向下穿过所述第一通孔伸入所述容置腔335内，所述离心电机22的动力输出轴221向下穿过所述第二通孔伸入所述容置腔335内，所述旋转轴213与所述动力输出轴221通过皮带连接传动，将对于离心传动十分重要的旋转轴213和动力输出轴221设于容置腔335内可以起到保护作用，还能充分利用空的容置腔335内的空间，整体结构更加紧凑。本实施例中的离心电机22优选设于左右方向的一侧，充分利用了左右空间，能够减小整体的纵向高度。

此外，优选包括两根所述倾倒轴331，两根所述倾倒轴331分别由两处所述侧固定架333向外横向延伸而出；所述转动座34上下延伸，配套设有两座，并分别与所述倾倒轴331转动连接。这种两侧固定连接以支撑转动的结构更加稳定，避免整个重量较大的固定架33以及其上固定的结构在倾倒转动的时候发生翻倒的现象。

如图2所述，本实施例还提供一种分离并收集ito残靶中靶材与残留铟的方法，使用所述的系统，其包括以下步骤：

ito残靶加热：加热ito残靶，使得靶材表面固态的残留铟的温度高于铟的熔点且低于靶材的熔点，从而熔化为液态铟；首先利用铟的熔点远低于靶材的性质(靶材的熔点一般为1000℃以上，而铟的熔点为约156摄氏度)，创造性地通过加热的方式，使得一般处于固态状态难以分离的靶材和残留的铟变成两种状态，使其变得非常容易区分。

离心分离靶材与液态铟：在此基础上，旋转所述ito残靶，使得所述液态铟在离心力的作用下被甩离所述靶材的表面；因为考虑到一方面即使铟熔化为液态，也会有一部分附着在靶材的表面，难以依靠重力快速使得铟全部流走，另一方面这种残留铟其实仅存在于靶材的表面；所以本方案利用离心分离的方式，将液态的铟从固态的靶材表面甩离。这种方式不但可以达到更好的分离效果，相较于其它方式(例如刮离的方式)而言，无需因为靶材形状的不同而变换操作方式，适应力更强；此外也不容易破坏高纯铟的纯度，分离速度的调整也能通过调整转速来实现，可控性强。

分别收集靶材与液态铟：在所述ito残靶的周围设置收集装置3，用于阻挡和收集被甩离所述靶材的液态铟；当所述靶材表面无新的液态铟被甩出之后，停止旋转，收集靶材。将靶材与铟分开后，由于铟和靶材均为稀有且昂贵的材料，当液态铟被甩离靶材之后，阻挡在ito残靶周围的收集装置3，充分考虑到了离心旋转的特性，当液态铟向四周甩出时能够将其全部挡住，从而被收集装置3收集起来，防止铟的浪费；而靶材上没有新的液态铟被甩出之后，就可以判断此时的靶材表面的铟基本上已经完全离开靶材了，可以更好地满足下一步的回收处理工作，直接收集靶材即可。进而完成靶材与铟的分离和分别收集。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。