一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法与流程

本发明涉及一种锑化铟废料的回收方法，尤其涉及一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，属于固废资源回收利用。

背景技术：

1、锑化铟产品广泛应用于红外追踪、制导、热成像、监视、预警和天文观察等军事与民用红外系统中。锑化铟晶体作为红外器件的衬底材料需求量越来越大，为了制备出大规模阵列、高灵敏度和高温工作的红外探测器，对锑化铟晶体的质量要求越来越高。制备出高质量、低位错的锑化铟单晶有利于红外器件的快速发展。

2、锑化铟单晶在应用前需要经过切割，将单晶规整为单晶片，再经过研磨去除单晶切割留下的痕迹，最后通过抛光使表面达到全局平坦化，达到使用要求。由于锑化铟材料的物理化学特性，锑化铟单晶属于软脆材料，在采用多丝切割机切割时，将锑化铟材料采用常规方法将其底部固定在切割机的机座上切割，易发生碎片问题，成品率较低，另外目前传统的研磨是在锑化铟晶片表面加工的过程中采用三氧化二铝、硅溶胶等为磨料的抛光液，在这些加工的过程中将会产生大量的锑化铟废料。

3、然而，现有技术中利用硝酸浸出锑化铟回收铟，该方法仅能够回收铟，不能同时回收锑，且该方法不仅无法回收硝酸，而且后续还需要大量的碱中和过量的酸，沉淀浸出的有价金属，既浪费资源，又不环保。因此亟待一种能综合回收锑化铟的方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是在于提供一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法。该方法简单，操作方便，对设备要求低，成本低廉，且铟和锑的回收效率高，适合规模化生产。

2、为了实现上述技术目的，本发明提供了一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，该方法是将锑化铟废料通过盐酸浸出，所得浸出液经加热挥发除杂后进行蒸馏分离，得到氯化锑和蒸馏残余物；所述氯化锑经加热汽化，气态氯化锑通过载气输送至气氛炉中进行还原焙烧反应ⅰ，得到金属梯；所述蒸馏残余物置于管式炉中进行还原焙烧反应ⅱ，得到金属铟。

3、上述过程中，先采用盐酸溶解锑化铟废料，过滤即可初步去除不溶性杂质；将含有锑和铟的浸出液通过加热蒸发去除低沸点杂质，包括水和hcl，其中蒸发出去的氯化氢和水经过回收进行循环利用；含有锑和铟的浸出液经过加热除杂后，进行蒸馏即可分离得到氯化锑馏分以及含铟蒸馏残余物，该氯化锑和含铟蒸馏残余物分别进行焙烧还原即可得到金属锑和金属铟，实现锑和铟的高效回收。

4、作为一个优选的方案，所述锑化铟废料的粒径大小为-100目。进一步优选的方案，所述锑化铟废料的粒径大小介于-100目～+200目之间。所述锑化铟废料通过球磨后进行过筛处理。锑化铟废料为切削废料，由于原料是块状的，比表面积小，不利于浸出反应，所以先进行球磨，然后筛分成不同的粒径备用。经过筛分后，使得锑化铟废料粒径为74～150μm，再进行酸浸出。采用该粒径范围的锑化铟废料有助于锑化铟的浸出溶解，提高回收效率。

5、作为一个优选的方案，所述浸出条件为：盐酸质量浓度不低于36％，进一步优选为36％～38％；固液比为1g:3～6ml，温度为40～60℃，时间为24～48h。

6、采用浓盐酸能够提高锑化铟废料的浸出效率，同时，控制固液比在合适的范围有利于锑和铟的高效浸出，提高金属回收效率。当固液比过高时，不仅锑化铟浸出率低，而且盐酸被消耗后，溶液酸度降低，浸出的氯化锑和氯化铟都有可能水解沉淀；固液比过低时，会造成盐酸的浪费，而且不利于后续的蒸馏。控制盐酸浸出过程中温度和时间在合理的范围能够提高金属的浸出率，有助于锑和铟的回收。

7、作为一个优选的方案，所述加热挥发除杂的过程中，温度控制在100～120℃范围内。在该温度范围内可以使低沸点杂质充分从浸出液中蒸发分离出去，温度过低则杂质去除不彻底，温度过高容易造成锑的损失。

8、作为一个优选的方案，所述蒸馏分离的过程中，温度为220～230℃。控制蒸馏温度在合适的范围有利于氯化锑的分离回收。

9、作为一个优选的方案，汽化后的氯化锑与载气的体积百分比组成为46.5～93％:53.5～7％；所述载气为氮气，载气流速为20～200ml/min，进一步优选为100～120ml/min。所述氮气为纯度为5n的氮气。

10、控制三氯化锑在混合气体中的含量在合适的范围有利于提高金属回收效率。当三氯化锑与载气体积比过大时，容易导致氯化锑蒸汽冷凝成液体，严重时会凝固成固体堵塞管道；当三氯化锑与载气体积比过小，氯化锑的浓度过低会使得氯化锑无法与氢气有效反应生成金属锑，氯化锑蒸气会连同氢气一起排出炉外。另外，控制载气流速与氯化锑蒸发速率相适应有利于金属锑的高效回收。如果载气流速需要与氯化锑的蒸发速率不适应，就会改变载气与氯化锑的比例，从而会堵塞管道或者造成氯化锑未被还原就排出炉外。

11、作为一个优选的方案，所述还原焙烧反应ⅰ以氢气作为还原气体，氢气流速为1～2l/min。所述氢气为纯度为5n的氢气。控制还原氢气的流速能够保证氯化锑充分还原成金属锑。较低的氢气流速有利于氯化锑的充分还原，但流速过低会出现还原反应所需氢气不足而造成氯化锑不能被充分还原回收；而氢气流速过快不仅浪费氢气，而且还减少氯化锑还原反应时间，从而将未反应氯化锑带出炉外。

12、作为一个优选的方案，所还原焙烧反应ⅰ的温度为800～900℃，时间为2～4h。控制氯化锑还原反应温度在合适的范围能够提高金属锑的回收效率，焙烧温度过低时，氯化锑无法被氢气有效还原，而温度过高不仅增加能耗，还对设备的耐高温性能的要求更高。控制氯化锑还原反应温度在所述范围，能够保证氯化锑还原反应速率较快，同时可以将还原反应后的金属锑微粒熔融成块，便于回收处理。焙烧时间与氯化锑的量相关，可根据氯化锑的量对焙烧还原时间进行合理调控。

13、作为一个优选的方案，所述还原焙烧反应ⅱ以氢气作为还原气体，氢气流速为2～20l/min，进一步优选为2～5l/min。所述氢气为纯度为4n的氢气。由于该反应过程中的原料为固态含铟物料，维持还原时炉内氢气压力为微正压就能够实现较好地回收金属铟，而氢气流量过大会造成氢气浪费，提升成本。

14、作为一个优选的方案，所述还原焙烧反应ⅱ的温度为600～800℃，时间为3～6h。控制该反应过程中的温度和时间在合理的范围有利于提高金属铟的回收效率，反应温度过低或时间过短，会降低金属铟的回收效率，而反应温度过高不仅增加能耗，还对设备的耐高温性能的要求更高，反应时间过长也会增加能耗，提升成本。

15、相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

16、(1)金属锑和铟的回收率高，金属纯度高，所回收的锑和铟的纯度达到99％以上水平；

17、(2)方法简单，操作方便，对设备要求低，成本低廉；

18、(3)不产生二次污染，绿色环保，回收过程中产生的氯化氢和水可回收利用，有利于资源化综合利用。

技术特征：

1.一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，其特征在于：将锑化铟废料通过盐酸浸出，所得浸出液经加热挥发除杂后进行蒸馏分离，得到氯化锑和蒸馏残余物；所述氯化锑经过加热汽化，气态氯化锑通过载气输送至气氛炉中进行还原焙烧反应ⅰ，得到金属锑；所述蒸馏残余物置于管式炉中进行还原焙烧反应ⅱ，得到金属铟。

2.根据权利要求1所述的一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，其特征在于：所述锑化铟废料的粒径大小为-100目。

3.根据权利要求1或2所述的一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，其特征在于：所述浸出条件为：盐酸质量浓度不低于36％；固液比为1g:3～6ml，温度为40～60℃，时间为24～48h。

4.根据权利要求1或2所述的一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，其特征在于：所述加热挥发除杂的过程中，温度控制在100～120℃范围内。

5.根据权利要求1所述的一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，其特征在于：所述蒸馏分离的过程中，温度为220～230℃。

6.根据权利要求1所述的一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，其特征在于：所述气体氯化锑与载气的体积百分比组成为46.5～93％:53.5～7％；所述载气为氮气，载气流速为20～200ml/min。

7.根据权利要求1或6所述的一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，其特征在于：所述还原焙烧反应ⅰ以氢气作为还原气体，氢气流速为1～2l/min。

8.根据权利要求1所述的一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，其特征在于：所还原焙烧反应ⅰ的温度为800～900℃，时间为2～4h。

9.根据权利要求1所述的一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，其特征在于：所述还原焙烧反应ⅱ以氢气作为还原气体，氢气流速为2～20l/min。

10.根据权利要求1或9所述的一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法，其特征在于：所述还原焙烧反应ⅱ的温度为600～800℃，时间为3～6h。

技术总结
本发明公开了一种从锑化铟废料中综合回收铟和锑的方法。该方法是将锑化铟废料通过盐酸浸出，所得浸出液经加热挥发除杂后进行蒸馏分离，得到氯化锑和蒸馏残余物；所述氯化锑经过加热汽化，气态氯化锑通过载气输送至气氛炉中进行还原焙烧反应Ⅰ，得到金属锑；所述蒸馏残余物置于管式炉中进行还原焙烧反应Ⅱ，得到金属铟。该方法对锑化铟废料中铟和锑的回收效率高，所得金属产品纯度高、品质好，且该方法简单，对设备要求低，成本低廉，绿色环保，适合规模化生产。

技术研发人员：赵科湘,陈飞
受保护的技术使用者：株洲科能新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13