一种回收IGZO废靶中镓、锌和铟的方法与流程

本技术属于靶材回收，具体涉及一种回收igzo废靶中镓、锌和铟的方法。

背景技术：

1、igzo靶材主要由氧化铟、氧化镓和氧化锌粉体烧结制得。但是，igzo靶材在溅射镀膜时，其利用率一般只有30％左右，剩下70％左右无法利用而形成废料，同时在靶材的生产制造过程中也会产生大量边角料，这导致大量的igzo靶材废料需要处理。igzo靶材的原料金属铟和镓都是稀缺金属资源，自然界中没有单独的矿床，回收利用废靶是金属铟和镓二次利用的有效方法。

2、专利文献cn113233888a公开了一种igzo废素坯回收制备igzo靶材的方法，包括如下步骤：将igzo废素坯敲成块状体，再对其进行破碎，得到破碎粉末；将所得破碎粉末进行粉碎，得到粉碎粉末；将所得粉碎粉末进行热处理，除去粉末中的添加剂，得到热处理粉末；将所得热处理粉末与分散剂、粘结剂、水和消泡剂球磨混合，得到igzo浆料；将所得igzo浆料通过喷雾干燥制粉，得到igzo粉末；将所得igzo粉末采用干法成型工艺制成素坯；将所得素坯进行烧结，得到igzo靶材。该方法需要采用加热处理除去粉末中的添加剂，但是这样的简单的处理并不能彻底分解靶材，还需要进行球磨等操作，而且此方法只能处理igzo废素坯，而不能处理igzo废靶材。

3、专利文献cn113512651a公开了一种从igzo靶材中分别回收铟和镓的方法，该方法包括以下步骤：(1)取igzo靶材粉碎，加入酸，溶解igzo靶材中的氧化铟和氧化锌，过滤得滤液和沉淀，将沉淀灼烧得到氧化镓；(2)向步骤(1)所得滤液中加入弱碱，控制ph值为8.5-12，过滤后灼烧沉淀得到氧化铟。该方法在用酸溶解igzo靶材中的氧化铟和氧化锌时，存在反应效率慢、生产周期长、废酸废水量多等问题。

4、专利文献公开号cn114804853a公开了一种igzo废靶回收再利用的方法，该方法使用等离子的高温蒸发igzo靶材废料而获得纳米粉体，存在设备价格昂贵、要求高、批次生产量不大，难以工业化应用等问题。

5、因此，有必要开发一种高效、环保、设备简单要求低、易于大规模工业化应用的igzo废靶回收利用技术。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种回收igzo废靶中镓、锌和铟的方法，不仅高效、环保，而且设备简单、要求低，易于大规模工业化应用。

2、为了达到上述目的，本技术提供了一种回收igzo废靶中镓、锌和铟的方法，包括以下步骤：

3、将igzo废靶制成igzo废靶粉；

4、将所述igzo废靶粉和碱性熔炼剂混合分散，加热至450～900℃进行熔炼，然后冷却，得到熔炼后的物料；

5、将所述熔炼后的物料置于水中进行溶解，固液分离，得到氧化铟沉淀和第一溶液；

6、在所述第一溶液中加酸调节ph以进行第一反应，第一反应结束后固液分离，得到氢氧化锌沉淀和第二溶液；

7、在所述第二溶液中加酸调节ph以进行第二反应，第二反应结束后固液分离，得到氢氧化镓沉淀。

8、上述方法将igzo废靶粉和碱性熔炼剂混合熔炼后置于水中溶解，利用两性金属氧化物与碱反应生成可溶性盐而氧化铟不与碱反应的性质，实现铟与锌、镓的分离，下面以碱采用氢氧化钠为例进行反应说明，具体反应如下：

9、zno+2naoh＝na2zno2+h2o；

10、ga2o3+2naoh＝2nagao2+h2o。

11、另外，上述熔炼在450～900℃这样的低温下进行，就能有效破坏氧化镓、氧化锌的矿物结构，将未参与反应的其他成分从复杂结构中释放出来，不仅反应效率高，确保后续铟与锌、镓有效分离效果好，而且熔炼温度远低于传统火法冶金。

12、上述方法采用火法和湿法联合的方法进行镓和铟的回收，比单一的火法或单一的湿法，回收率高、处理量大，而且在回收铟和镓的同时，还能回收金属锌，不产生废渣，金属直收率高，节能环保，适合处理多种金属物料。

13、在一些实施例中，所述熔炼过程中，在450～900℃下熔炼3～12h，即可有效将锌和镓转化生成可溶性含氧酸盐，不仅确保铟与镓、锌的有效分离，而且生产效率高。

14、在一些实施例中，所述igzo废靶粉和所述碱性熔炼剂的质量比为(1～10)：1，以在较低成本下，提高锌和镓转化生成可溶性含氧酸盐的转化率，使铟与镓、锌的分离效果更好。

15、在一些实施例中，所述igzo废靶粉的粒径小于30目，以使熔炼过程中的反应效率更高。优选所述igzo废靶粉的粒径为30～200目，以减少制粉过程中杂质的引入以及生成过程中的扬尘问题，而且松装密度较低，投料量更多，生产效率更高。更优选所述igzo废靶粉的粒径为30～100目，以进一步减少制粉过程中杂质的引入以及生成过程中的扬尘问题，提高投料量。

16、在一些实施例中，将igzo废靶制成igzo废靶粉的步骤中，将igzo废靶先进行破碎，再进行球磨，得到igzo废靶粉。

17、在一些实施例中，所述熔炼后的物料和所述水的质量比为1：(4～10)，不仅使铟与镓、锌分离效果更好，而且废水量更少。

18、在一些实施例中，所述溶解在搅拌状态下进行，且所述溶解的时间为2～8h，以在较短时间内使铟与镓、锌分离效果更好。

19、在一些实施例中，所述碱性熔炼剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。相较其他碱性熔炼剂，氢氧化钠熔点低，便宜易得，因此，优选所述碱性熔炼剂包括氢氧化钠，以降低生产成本和熔炼温度。

20、在一些实施例中，所述熔炼后的物料的温度在200℃以下，如为190℃、150℃、100℃、25℃、0℃、-20℃等，以避免将其置于水中，发生局部爆炸、暴沸等，提高安全性。

21、在一些实施例中，在所述第一溶液中加酸调节ph以进行第一反应的步骤中，加酸调节ph值至10～12，以使锌和镓分离效果更好，且锌直收率更高。在其中一实施例中，在所述第一溶液中加酸调节ph以进行第一反应的步骤中，在加酸调节ph值至10～12后继续搅拌反应0.5～1h。

22、在一些实施例中，在所述第二溶液中加酸调节ph以进行第二反应的步骤中，加酸调节ph值至5～9，以使在较少酸用量下，使镓直收率更高。在其中一实施例中，在所述第二溶液中加酸调节ph以进行第二反应的步骤中，在加酸调节ph值至5～9后继续搅拌反应0.5～1h。

23、在一些实施例中，还满足(1)～(3)中的至少一者：

24、(1)将所述氧化铟沉淀洗涤烘干后，以氢气或碳粉作为还原剂进行还原反应，得到4n金属铟；

25、(2)将所述氢氧化镓沉淀进行电解，得到4n金属镓；

26、(3)将所述氢氧化锌沉淀进行煅烧，得到氧化锌粉末。

27、所得氧化锌粉末可直接作为igzo靶材的原料，流入生产线进行再生产，不需要再次制粉。

28、相比现有技术，本技术的有益效果在于：

29、(1)本技术将igzo废靶粉和碱性熔炼剂混合熔炼后置于水中溶解，不仅实现了铟与锌、镓的有效分离，而且熔炼温度远低于传统火法冶金。

30、(2)本技术采用火法和湿法联合的方法进行镓和铟的回收，比单一的火法或单一的湿法，回收率高、处理量大，而且在回收铟和镓的同时，还能回收金属锌，不产生废渣。

31、(3)本技术回收igzo废靶中镓、锌和铟的方法，不仅金属直收率高，效率高，环保，而且所用设备简单，对设备的要求低，易于大规模工业化应用。