一种高效ITO废靶回收再利用的方法

技术领域

本发明涉及ITO靶材回收技术领域，更具体地说，它涉及一种高效ITO废靶回收再利用的方法。

背景技术

铟锡氧化物ITO是重要的半导体陶瓷材料，主要成分为In

工业应用中，ITO靶材溅射镀膜的利用率一般仅为30-40％，剩余的部分成为废靶材，再加上靶材成型过程中产生的边角料、切削、废品，利用废靶材回收金属In成为再生In的主要来源，占再生In总量的50-60％。因此，研究经济、高效的ITO废靶回收技术很有意义。

传统ITO废靶回收技术的核心在于In、Sn的有效分离。利用In、Sn性质的差别，将其分离的方法有电解、水解沉淀、碱法分离、置换等方法，这些方法都存在In、Sn分离不彻底，效率较低等不足。靶材中的贵金属In不能够完全回收，并且金属Sn也会以废料的形式被浪费，还会污染空气。

有鉴于此，本发明提供一种高效ITO废靶回收再利用的方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效ITO废靶回收再利用的方法，具有高效、环保节能等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种高效ITO废靶回收再利用的方法，包括以下步骤：

S1、清洗

用丙酮擦拭ITO废靶表面，然后用超声波清洗干净，干燥后备用；

S2、电弧气化

将清洗后的ITO废靶放入直流电弧气化反应室中，通入100-200V直流电压产生的电弧，以将ITO废靶熔化、气化；

S3、粉末回收

将气化后的ITO废靶骤冷，然后经分级收粉系统，得到ITO粉末。

进一步优选为：在步骤S1中，通过60-70℃的纯净水对ITO废靶超声波清洗30-40min。

进一步优选为：在步骤S1中，所述ITO废靶纯度为99.99％，In

进一步优选为：在步骤S3中，所述分级收粉系统包括依次管道连接的沉降器、风机、旋风收粉器和布袋收粉器。

进一步优选为：所述布袋收粉器包括支腿、固定块、支撑杆、筒体、出粉管、排灰机构、滤袋、底筒和进气管；

所述筒体包括固定筒体及与所述固定筒体上下滑动配合的活动筒体，所述滤袋包括固定滤袋和活动滤袋，所述固定滤袋固定在所述固定筒体内，所述活动滤袋可拆卸连接在所述活动滤袋下端，以使所述活动滤袋与所述固定滤袋连通；

所述固定块固定在所述固定筒体外表面，所述支腿上端固定在所述固定块上，下端用于支撑在地面或基础平面上，所述支撑杆固定在所述支腿上且用于向上支撑所述底筒，所述活动滤袋下端套设在所述底筒上且与所述底筒可拆卸连接，所述底筒下端设置有出粉管；

所述进气管穿过所述固定筒体且延伸在所述固定滤袋内，所述活动筒体底部开设有圆孔，所述圆孔直径大于所述活动滤袋外径，以使所述活动筒体在所述活动滤袋外部四周上下滑动；

所述排灰机构用于拍打所述固定滤袋。

进一步优选为：所述排灰机构包括电机、转轴和拍打棒；

所述电机安装在所述固定筒体顶部上方，所述转轴上端与所述电机输出轴固定，下端穿过所述固定筒体且延伸在所述固定滤袋内，所述拍打棒位于所述固定滤袋内且一端固定在所述转轴上，另一端与所述固定滤袋内壁接触，所述转轴轴向方向与所述固定滤袋轴向方向相一致。

进一步优选为：所述进气管为倾斜设置且下端延伸在所述固定滤袋内，所述进气管出气端向外呈扩口设置，所述进气管出气端位于所述拍打棒下方。

进一步优选为：所述固定筒体和所述活动筒体均为圆筒状，所述活动筒体外径与所述固定筒体内径相同，所述固定筒体内壁开设有用于所述活动筒体在所述固定筒体内上下滑动的滑槽，所述活动筒体上固定有与所述滑槽相适配的滑块，所述滑块插在所述滑槽内且与所述滑槽滑动配合。

进一步优选为：所述活动筒体顶面设置有一层铁片，所述固定筒体内壁固定有磁铁定位块，所述磁铁定位块用于与所述活动筒体顶面的所述铁片磁性连接，以使活动筒体定位在所述固定筒体内。

进一步优选为：所述固定筒体内顶部固定有定位圆环，所述固定滤袋上端固定在所述定位圆环上，下端固定有第一固定环，所述第一固定环上固定有连接杆，所述连接杆一端固定在所述第一固定环上，另一端固定在所述固定筒体内壁；

所述活动滤袋上端固定有第二固定环，所述第二固定环与所述第一固定环螺栓连接，所述底筒底部开设有插槽，所述支撑杆插设在所述插槽内，以使所述支撑杆支撑在所述底筒底部。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明采用直流电弧法将废旧靶材气化后进行分级回收再利用，此方法不需经过任何金属分离提炼环节，ITO废靶直接转化成纳米ITO粉末，另外直流电弧法不会造成其中的贵金属In、Sn浪费，环保节能，且直接生成的ITO合金粉可直接用于制造ITO靶材。ITO废靶熔化、气化，经骤冷后将快速成核、结晶、长大得到ITO粉末。本发明回收过程中不引进其他杂质，ITO粉末的纯度取决于ITO废靶的原始纯度，因此In的回收率较高，一般都在98％以上。

附图说明

图1是实施例的流程框图，主要用于体现ITO废靶回收再利用的方法；

图2是实施例的剖视示意图，主要用于体现布袋收粉器的内部结构；

图3是实施例的剖视示意图，主要用于体现布袋收粉器的内部结构；

图4是实施例的剖视示意图，主要用于体现固定滤袋下端的固定结构。

图中，1、支腿；2、固定块；3、支撑杆；41、固定筒体；42、活动筒体；5、出粉管；6、圆孔；71、电机；72、转轴；73、拍打棒；81、固定滤袋；82、活动滤袋；9、底筒；10、滑槽；11、滑块；12、磁铁定位块；13、进气管；14、第一固定环；15、第二固定环；16、定位圆环；17、连接杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种高效ITO废靶回收再利用的方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、清洗

用丙酮擦拭ITO废靶表面，然后用64℃的纯净水对ITO废靶超声波清洗35min，清洗干净后干燥，备用。

优选的，ITO废靶选用高密度ITO废靶，且ITO废靶纯度为99.99％，In

S2、电弧气化

将清洗且干燥后的ITO废靶放入直流电弧气化反应室中，通入150V直流电压产生的电弧，以将ITO废靶熔化、气化。

S3、粉末回收

将气化后的ITO废靶骤冷，然后经分级收粉系统，得到ITO粉末。

优选的，分级收粉系统包括依次管道连接的沉降器、风机、旋风收粉器和布袋收粉器，风机为动力源，以使ITO粉末依次经沉降器、旋风收粉器和布袋收粉器分级。

在上述技术方案中，本发明采用直流电弧法将废旧靶材气化后进行分级回收再利用，此方法不需经过任何金属分离提炼环节，ITO废靶直接转化成纳米ITO粉末，另外直流电弧法不会造成其中的贵金属In、Sn浪费，环保节能，且直接生成的ITO合金粉可直接用于制造ITO靶材。ITO废靶熔化、气化，经骤冷后将快速成核、结晶、长大得到ITO粉末。本发明回收过程中不引进其他杂质，ITO粉末的纯度取决于ITO废靶的原始纯度。

参照图2-4，布袋收粉器包括支腿1、固定块2、支撑杆3、筒体、出粉管5、排灰机构、滤袋、底筒9和进气管13。筒体包括固定筒体41及与固定筒体41上下滑动配合的活动筒体42，固定筒体41和活动筒体42均为圆筒状，且活动筒体42外径与固定筒体41内径相同。固定筒体41内壁开设有用于活动筒体42在固定筒体41内上下滑动的滑槽10，滑槽10为竖直设置且下端靠近固定筒体41底面。固定筒体41下端和活动筒体42上端均为敞口设置，固定筒体41中心轴和活动筒体42中心轴重合。活动筒体42上固定有与滑槽10相适配的滑块11，滑块11插在滑槽10内且与滑槽10滑动配合。活动筒体42顶面设置有一层铁片，固定筒体41内壁固定有磁铁定位块12，磁铁定位块12用于与活动筒体42顶面的铁片磁性连接，以使活动筒体42定位在固定筒体41内。

参照图2-4，滤袋包括固定滤袋81和活动滤袋82。固定滤袋81固定在固定筒体41内，活动滤袋82可拆卸连接在活动滤袋82下端，以使活动滤袋82与固定滤袋81连通。活动滤袋82中心轴与固定滤袋81中心轴重合。固定块2固定在固定筒体41外表面，支腿1上端固定在固定块2上，下端用于支撑在地面或基础平面上。支腿1设置有两个，两个支腿1对称设置在固定滤袋81的相对两侧。支撑杆3固定在支腿1上且用于向上支撑底筒9，优选的，底筒9底部开设有插槽，支撑杆3插设在插槽内，以使支撑杆3支撑在底筒9底部。活动滤袋82下端套设在底筒9表面且与底筒9通过螺丝或螺栓可拆卸连接，底筒9下端设置有出粉管5。最好的，底筒9底部呈漏斗状，出粉管5位于底筒9底部中心。

参照图2-4，排灰机构用于拍打固定滤袋81，排灰机构包括电机71、转轴72和拍打棒73。电机71安装在固定筒体41顶部上方，转轴72上端与电机71输出轴固定，下端穿过固定筒体41且延伸在固定滤袋81内。拍打棒73位于固定滤袋81内且一端固定在转轴72上，另一端与固定滤袋81内壁接触，转轴72轴向方向与固定滤袋81轴向方向相一致。进气管13由外而内穿过固定筒体41且延伸在固定滤袋81内，进气管13为倾斜设置且下端延伸在固定滤袋81内。进气管13出气端向外呈扩口设置，进气管13出气端位于拍打棒73下方。

参照图2-4，活动筒体42底部开设有圆孔6，圆孔6直径大于活动滤袋82外径，以使活动筒体42在活动滤袋82外部四周上下滑动，且使干净气体通过圆孔6向外排出。固定筒体41内顶部固定有定位圆环16，固定滤袋81上端固定在定位圆环16上，下端固定有第一固定环14。第一固定环14上固定有连接杆17，连接杆17一端固定在第一固定环14上，另一端固定在固定筒体41内壁。由于排灰机构只能对固定滤袋81进行拍打，因此活动滤袋82不具有自清洁作用，需要人工将其拆换，为此活动滤袋82上端固定有第二固定环15，第二固定环15与第一固定环14螺栓或螺丝连接。活动滤袋82拆换时，可先将活动筒体42向上推动，直至活动筒体42定位在磁铁定位块12上，此时便可通过圆孔6侧壁与活动滤袋82之间的间隙对活动滤袋82进行拆卸。为了分级方便，优选的，进气管13和出粉管5上均应安装阀门。进气管13用于与风机出气口连接。

在上述技术方案中，传统布袋收粉器一般由多个细长布袋并联而成，然后采用反吹式清洁的方式进行布袋清理，以防布袋堵塞，然而多个细长布袋并联制造成本高且安装复杂，反吹式清洁的方式也只能将布袋上粘附性较差的粉末进行清洁，为此本发明设置了一种新型的布袋收粉器。由于滤袋为细长状，若设置多个排灰机构进行全方位拍打会造成安装困难和制造成本高，为此本发明的筒体和滤袋均采用拆分式设计，由于固定滤袋81内设置了拍打棒73，因此粘附在固定滤袋81上的粉末能轻松拍打下，因此含ITO粉末的混合气体经进气管13进入固定滤袋81和活动滤袋82后能顺利进入穿过固定滤袋81，并能通过圆孔6向外排出。当活动滤袋82拆换时，可先将活动筒体42向上推动，直至活动筒体42定位在磁铁定位块12上，此时便可通过圆孔6侧壁与活动滤袋82之间的间隙对活动滤袋82进行拆卸，使用简单方便。

实施例2：一种高效ITO废靶回收再利用的方法，与实施例1的区别在于，包括以下步骤：

S1、清洗

用丙酮擦拭ITO废靶表面，然后用60℃的纯净水对ITO废靶超声波清洗30min，清洗干净后干燥，备用。

优选的，ITO废靶选用高密度ITO废靶，且ITO废靶纯度为99.99％，In

S2、电弧气化

将清洗且干燥后的ITO废靶放入直流电弧气化反应室中，通入100V直流电压产生的电弧，以将ITO废靶熔化、气化。

S3、粉末回收

将气化后的ITO废靶骤冷，然后经分级收粉系统，得到ITO粉末。

优选的，分级收粉系统包括依次管道连接的沉降器、风机、旋风收粉器和布袋收粉器，风机为动力源，以使ITO粉末依次经沉降器、旋风收粉器和布袋收粉器分级。

实施例3：一种高效ITO废靶回收再利用的方法，与实施例1的区别在于，包括以下步骤：

S1、清洗

用丙酮擦拭ITO废靶表面，然后用60℃的纯净水对ITO废靶超声波清洗30min，清洗干净后干燥，备用。

优选的，ITO废靶选用高密度ITO废靶，且ITO废靶纯度为99.99％，In

S2、电弧气化

将清洗且干燥后的ITO废靶放入直流电弧气化反应室中，通入100V直流电压产生的电弧，以将ITO废靶熔化、气化。

S3、粉末回收

将气化后的ITO废靶骤冷，然后经分级收粉系统，得到ITO粉末。

优选的，分级收粉系统包括依次管道连接的沉降器、风机、旋风收粉器和布袋收粉器，风机为动力源，以使ITO粉末依次经沉降器、旋风收粉器和布袋收粉器分级。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。