一种高纯铟的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高纯铟的制备方法，该方法包括以下步骤：1）对ITO废靶材进行破碎、研磨，得到靶材碎块；2）将靶材碎块置于还原炉中进行氧化还原反应，得到铟锡合金；3）将铟锡合金置于熔融的电解质中进行熔盐电解分离，阴极析出铟金属；4）以步骤3）所得的铟金属作为阳极进行二次电解提纯，得到高纯铟。本发明所得产品的纯度达到99.995%以上，其产率高，生产成本低廉，材料的回收率高达95%以上，制备过程中无有害废水产生，安全环保，降低了企业废水处理成本。另外，本发明还解决了溶液电解过程中存在的胶体难以过滤和海绵铟容易氧化等问题。
【专利说明】一种高纯铟的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金领域，具体地说是一种高纯铟制备方法。
【背景技术】
[0002]高纯铟主要用于发光二极光、激光管、液晶显示屏和液晶摄像管等器件的制造，这些器件广泛应用于电视、汽车、钟表、音响设备、光通讯及红外线仪器等领域，对铟的纯度要求均很高。由于金属铟在地壳中的分布极为分散，没有独立的工业矿，原生铟大多数来源于锡、锌、铅及铜等冶炼过程，再生铟的回收显得尤为重要。
[0003]ITO靶材中氧化铟与氧化锡的质量比为9:1，ITO靶材溅射镀膜利用率一般仅约60%，余为废靶材，同时在靶材生产过程中还产生边角料、切屑等，皆可用于铟的制备，ITO废靶材占铟消费总量的75%以上，每年高达千吨以上，因此ITO废靶材是最重要的铟的再生资源。
[0004]目前，常用的ITO废靶材回收提纯制备高纯铟的工艺是用酸溶解ITO废靶材，使铟锡进入溶液，然后用铟板置换出溶液中的锡，再用铝板置换出溶液中的铟，得到粗铟，粗铟经溶液电解生产高纯铟。该方法在溶解作业时由于锡化物呈胶态沉淀物，使得过滤难度加大，海绵铟容易发生氧化，整个过程工艺复杂且高纯铟的产率低，生产费用高，同时湿法过程会产生大量的废水,也增加了企业废水处理的成本。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种高纯铟的制备方法，该方法仅需通过两次电解即可回收纯度达99.995%以上的高纯铟，其回收率高，生产成本低，同时不产生有害废水。
[0006]为了解决现有技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的。
[0007]—种高纯铟的制备方法，该方法包括以下步骤:
1)对ITO废靶材进行破碎、研磨，得到靶材碎块；
2)将靶材碎块置于还原炉中进行氧化还原反应，得到铟锡合金；
3)将铟锡合金置于熔融的电解质中进行熔盐电解分离，阴极析出铟金属；
4)以步骤3)所得的铟金属作为阳极进行二次电解提纯，得到高纯铟。
[0008]步骤2)中以氢气或活性炭作为还原剂。
[0009]以氢气作为还原剂时，还原炉的温度控制在70(Tl00(TC之间。
[0010]以活性炭作为还原剂时，还原炉的温度控制在100(Tl30(rC之间，活性炭的添加量为ITO废靶材的7~15wt%。
[0011]以活性炭作为还原剂时，氧化还原反应过程中加入碳酸钠或氢氧化钠以分开熔渣和金属熔体。
[0012]步骤3)中所述的电解质为氯化铟与氯化锌、氯化铋和氯化钾中的任一种或几种的组合。
[0013]步骤3)中熔盐电解过程的电流密度为l0-30A/dm2。[0014]本发明先将ITO废靶材转化为铟锡合金，以铟锡合金为阳极，采用熔盐电解进行分离、提纯，得到纯度达99.995%以上的高纯铟。相对于湿法电解工艺，本发明以氯化铟为电解质的主要成分，在相同电流的条件下，其产率提高了 3倍以上；熔盐电解的电流密度至少提高了 10倍，得到同样产率时，其阴极面积仅是溶液电解的1/30，大大降低了生产成本。本发明材料的回收率高达95%，制备过程中无有害废水产生，安全环保，降低了企业废水处理成本。另外，本发明还解决了溶液电解过程中存在的胶体难以过滤和海绵铟容易氧化等问题。
【具体实施方式】
[0015]本发明揭示了一种高纯铟的制备方法，该方法包括以下具体步骤:
I)对ITO废靶材进行破碎、研磨，得到靶材碎块。
[0016]2)将靶材碎块置于高温还原炉中，以氢气或活性炭作为还原剂进行氧化还原反应，得到铟锡合金。
[0017]以氢气作为还原剂时，具体步骤为:将靶材碎块置于高温还原炉中，赶出空气后连续通入氢气，高温还原炉的温度控制在70(Ti00(rc之间，反应结束后改通惰性气体进行冷却，得到铟锡合金，然后称重、测算直收率，分析铟锡合金组成。
[0018]以活性炭作为还原剂时，具体步骤为:将靶材碎块置于高温还原炉中，废靶碎块与活性炭粉混合装入坩埚，活性炭的添加量为废ITO靶材的7~15wt%，其中活性炭添加量的理论值为6.25wt%，将坩埚送入高温还原炉中，保持高温还原炉的温度控制在1000-1300?之间，同时加入碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质以分离熔渣和金属熔体，得到铟锡合金，然后称重、测算直收率，分析合金组成。
[0019]3)将铟锡合金置于熔融的电解质中进行熔盐电解分离，阴极析出铟金属。
[0020]所述熔盐电解使用的电解槽具有加热功能，该电解槽底部设有出料口，电解槽以钛或石墨作为材质；电解质为氯化铟与氯化锌、氯化铋和氯化钾中的任一种或几种的组合。
[0021]熔盐电解的具体步骤为:先将电解质置于电解槽中加热熔化，并控制温度在20(T30(TC，然后将铟锡合金装入耐温玻璃或石英坩埚中，并放入熔融的电解质中，通过导体引出并接阳极，导体可为石墨或其他惰性材料，该导体无特殊限定，不与铟锡合金反应或不进入电解质溶液中的其他惰性材料均可；熔盐电解过程中的电流密度为l(T30A/dm2，通电后，铟锡合金中的铟不断溶解进入电解质中，同时从阴极析出，该熔盐电解可将铟锡分开。铟锡合金和电解得到的铟金属不断从加料口和出料口补充、收集，实现连续生产。
[0022]4)以步骤3)所得的铟金属作为阳极进行二次电解提纯，得到纯度为99.995%以上的高纯铟；该二次电解工艺与步骤3)中的熔盐电解工艺相同，所添加的电解质亦相同，可进一步对步骤3)中所得的铟金属进行提纯，提高产品纯度。
[0023]本发明全程采用火法工艺，无废水产生，安全环保。熔盐电解采用氯化铟作为主要的电解质成分，相比传统的溶液电解，同样电流条件下产率提高了 3倍。本发明熔盐电解电流密度为l(T30A/dm2，相比传统的溶液电解，其电流密度至少提高了 10倍，得到同样的产率的产品，其阴极面积仅是溶液电解的1/30，大大降低了生产成本。
[0024]本发明材料的回收率超过了 95%，制备过程中无有害废水产生，安全环保，降低了企业废水处理成本的投入。另外，本发明还解决了溶液电解过程中存在的胶体难以过滤和海绵铟容易氧化等问题。
[0025]以下通过具体实施例对本发明做进一步详细的描述。
[0026]实施例1
本实施例以活性炭作为还原剂:
将1000g ITO废祀材破碎、研磨至3mm左右，与100g活性炭混合,然后加IOg碳酸钠并装入高温还原炉中，于1100°C的温度下反应lh，得到铟锡合金，其回收率为98.8%。对所得的铟锡合金的成分进行分析检测，结果如表1所示。
[0027]表1铟锡合金的成分分析结果
【权利要求】
1.一种高纯铟的制备方法，该方法包括以下步骤: 1)对ITO废靶材进行破碎、研磨，得到靶材碎块； 2)将靶材碎块置于还原炉中进行氧化还原反应，得到铟锡合金； 3)将铟锡合金置于熔融的电解质中进行熔盐电解分离，阴极析出铟金属； 4)以步骤3)所得的铟金属作为阳极进行二次电解提纯，得到高纯铟。
2.根据权利要求1所述的高纯铟的制备方法，其特征在于:步骤2)中以氢气或活性炭作为还原剂。
3.根据权利要求2所述的高纯铟的制备方法，其特征在于:以氢气作为还原剂时，还原炉的温度控制在70(Tl00(TC之间。
4.根据权利要求2所述的高纯铟的制备方法，其特征在于:以活性炭作为还原剂时，还原炉的温度控制在1000-1300?之间，活性炭的添加量为ITO废靶材的7~15wt%。
5.根据权利要求4所述的高纯铟的制备方法，其特征在于:以活性炭作为还原剂时，氧化还原反应过程中加入碳酸钠或氢氧化钠以分离熔渣和金属熔体。
6.根据权利要求1所述的高纯铟的制备方法，其特征在于:步骤3)中所述的电解质为氯化铟与氯化锌、氯化铋和氯化钾中的任一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的高纯铟的制备方法，其特征在于:步骤3)中熔盐电解过程的电流密度为l(T30A/dm2。·
【文档编号】C25C3/34GK103590072SQ201310485991
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】朱刘, 高远, 李坚 申请人:清远先导材料有限公司