一种从ITO靶材废料回收高纯锡铟合金的方法

技术领域

本发明属于ITO粉生产领域，具体涉及一种从ITO靶材废料回收高纯锡铟合金的方法。

背景技术

随着电子信息技术的迅速发展，液晶显示屏被广泛应用，作为生产氧化铟锡薄膜的原材料ITO靶材的消耗量也在显著增大。生产ITO薄膜过程中对ITO靶材的利用率较低，约70%的ITO靶材成为废料需要回收。ITO靶材的成份一般为质量比9：1的氧化铟与氧化锡，废靶中的金属铟含量约为74.40%，金属锡的含量约为7.88%。铟和锡金属都属贵重金属，铟在地壳中的含量为1×10-5％，且较为分散，至今为止没有发现过富矿。虽然确定有5种独立矿种如硫铟铜矿(CuInS

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种可提高铟锡合金回收率、且产品纯度高的从ITO靶材废料回收高纯锡铟合金的方法。

为实现上述的目的，本发明的技术方案为：

一种从ITO靶材废料回收高纯锡铟合金的方法，是以ITO靶材废料作为阳极板，其步骤包括：

（1）溶解：将所述阳极板和钛阴极板置于第一电解槽中，以硫酸溶液为电解液，进行第一次微电流电解，得到铟锡溶液；

（2）一次提纯：将所述阳极板和钛阴极板置于第二电解槽中，以所述铟锡溶液作为电解液，进行第二次微电流电解；

（3）二次提纯：将第二电解槽底部的铟锡合金沉淀物滤去水分，放入到悬浮设备中真空高温熔炼，得到高纯铟锡合金。

作为进一步的技术方案，以上所述阳极板和阴极板的长度之比为（1.4-1.6）:1，宽度之比为（1.4-1.6）:1。

作为进一步的技术方案，以上所述阳极板的长宽厚依次为19.80cm～20.20cm、13.80cm～14.20cm、0.90cm～1.10cm；所述阴极板的长宽厚依次为12.38cm～14.42cm、8.63cm～10.15cm、0.20cm～0.30cm。

作为进一步的技术方案，以上所述第一次微电流电解的电流密度为40A/m

作为进一步的技术方案，以上所述第二次微电流电解的电流密度为51A/m

作为进一步的技术方案，以上所述到悬浮设备中真空高温熔炼，是将所述第二电解槽底部沉淀物置于石墨坩埚中，然后放入预先通入高纯Ar的悬浮设备中，抽真空，加热升温至熔融状态，再提高温度2500～3000℃，保温1小时，保温结束后，再通入高纯Ar保护的条件下，冷却物料至室温。

作为进一步的技术方案，以上所述真空度≥0.08Mpa。

作为进一步的技术方案，以上所述ITO靶材废料采用丙酮进行超声波清洗后粉碎，再压制为阳极板。

作为进一步的技术方案，以上所述干燥的温度为100～110℃，时间为30～60min。

作为进一步的技术方案，以上所述硫酸溶液的浓度为800g/l。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的大尺寸阳极板和小尺寸阴极板，加上微小电流，形成微弱的非均匀电场，在此非均匀电场下，ITO靶材废料中的铟锡首先迅速溶解到电解液中，形成纯净的铟锡溶液，再以铟锡溶液作为电解液进行二次微电流电解，由于电场不均匀，铟锡合金不会漂移至阴极沉积，而是迅速下沉到电解槽的底部，避免阴阳极短路；在此方法下，本发明的铟锡合金回收率提高至80%以上。

2、本发明采用悬浮提纯，其原理是提高铟锡粗合金的熔炼温度，使氧、氮、氢与铟锡粗合金的饱和蒸汽压与温度关系曲线差距增大，从而使铟锡粗合金与氧、氮、氢分离，得到N含量≤0.001%、H含量≤0.001%、O含量≤0.001%高纯锡铟合金。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。

本实施例选用ITO靶材废料来源于广西某铟锡靶材厂，其成分检测如表1：

表1

将ITO靶材废料用丙酮进行清洗，擦净丙酮，再用超声波在纯水介质中清洗30min，放入到颚式破碎机破碎成小于 5 毫米的料块，然后压制成为阳极板，每块阳极板限定为2kg。

实施例1、实施例2和实施例3是采用的阳极板和阴极板的尺寸是：阳极板的长宽厚依次为19.80cm、13.80cm、0.90cm；阴极板的长宽厚依次为12.38cm、8.63cm、0.20cm。

实施例4和实施例5是采用的阳极板和阴极板的尺寸是：阳极板的长宽厚依次为20.20cm、14.20cm、1.10cm；阴极板的长宽厚依次为14.42cm、10.15cm、0.30cm。

实施例1：

（1）溶解：将阳极板和钛阴极板置于第一电解槽中，以800g/l硫酸为电解液，进行第一次微电流电解，第一次微电流电解的电流密度为40A/m

（2）一次提纯：将所述阳极板和钛阴极板置于第二电解槽中，以所述铟锡溶液作为电解液，进行第二次微电流电解，第二次微电流电解的电流密度为50A/m

（3）二次提纯：将第二电解槽底部的铟锡合金沉淀物滤去水分置于石墨坩埚中，然后放入预先通入半小时的高纯Ar悬浮设备中，再进行抽真空，真空度为-0.08MPa，加热升温至沉淀物熔融，再提高温度2500℃，保温1小时，保温结束后，再通入高纯Ar保护的条件下，冷却物料至室温。悬浮设备中真空高温熔炼，得到1.35kg的高纯铟锡合金，回收率为81.82%。

实施例2：

（1）溶解：将阳极板和钛阴极板置于第一电解槽中，以800g/l硫酸为电解液，进行第一次微电流电解，第一次微电流电解的电流密度为45A/m

（2）一次提纯：将所述阳极板和钛阴极板置于第二电解槽中，以所述铟锡溶液作为电解液，进行第二次微电流电解，第二次微电流电解的电流密度为60A/m

（3）二次提纯：将第二电解槽底部的铟锡合金沉淀物滤去水分置于石墨坩埚中，然后放入预先通入半小时的高纯Ar悬浮设备中，再进行抽真空，真空度为-0.08MPa，加热升温至沉淀物熔融，再提高温度2500℃，保温1小时，保温结束后，再通入高纯Ar保护的条件下，冷却物料至室温。悬浮设备中真空高温熔炼，得到1.37kg的高纯铟锡合金，回收率为83.03%。

实施例3：

（1）溶解：将阳极板和钛阴极板置于第一电解槽中，以800g/l硫酸为电解液，进行第一次微电流电解，第一次微电流电解的电流密度为50A/m

（2）一次提纯：将所述阳极板和钛阴极板置于第二电解槽中，以所述铟锡溶液作为电解液，进行第二次微电流电解，第二次微电流电解的电流密度为70A/m

（3）二次提纯：将第二电解槽底部的铟锡合金沉淀物滤去水分置于石墨坩埚中，然后放入预先通入半小时的高纯Ar悬浮设备中，再进行抽真空，真空度为-0.08MPa，加热升温至沉淀物熔融，再提高温度2500℃，保温1小时，保温结束后，再通入高纯Ar保护的条件下，冷却物料至室温。悬浮设备中真空高温熔炼，得到1.38kg的高纯铟锡合金，回收率为83.63%。

实施例4：

（1）溶解：将阳极板和钛阴极板置于第一电解槽中，以800g/l硫酸为电解液，进行第一次微电流电解，第一次微电流电解的电流密度为42A/m

（2）一次提纯：将所述阳极板和钛阴极板置于第二电解槽中，以所述铟锡溶液作为电解液，进行第二次微电流电解，第二次微电流电解的电流密度为55A/m

（3）二次提纯：将第二电解槽底部的铟锡合金沉淀物滤去水分置于石墨坩埚中，然后放入预先通入半小时的高纯Ar悬浮设备中，再进行抽真空，真空度为-0.08MPa，加热升温至沉淀物熔融，再提高温度2500℃，保温1小时，保温结束后，再通入高纯Ar保护的条件下，冷却物料至室温。悬浮设备中真空高温熔炼，得到1.36kg的高纯铟锡合金，回收率为82.71%。

实施例5：

（1）溶解：将阳极板和钛阴极板置于第一电解槽中，以800g/l硫酸为电解液，进行第一次微电流电解，第一次微电流电解的电流密度为48A/m

（2）一次提纯：将所述阳极板和钛阴极板置于第二电解槽中，以所述铟锡溶液作为电解液，进行第二次微电流电解，第二次微电流电解的电流密度为65A/m

（3）二次提纯：将第二电解槽底部的铟锡合金沉淀物滤去水分置于石墨坩埚中，然后放入预先通入半小时的高纯Ar悬浮设备中，再进行抽真空，真空度为-0.08MPa，加热升温至沉淀物熔融，再提高温度2500℃，保温1小时，保温结束后，再通入高纯Ar保护的条件下，冷却物料至室温。悬浮设备中真空高温熔炼，得到1.39kg的高纯铟锡合金，回收率为84.54%。

实施例1-5的高纯铟锡合金检测结果如表2所示：

表2

由表2可以看出，实施例1-5制备的高纯铟锡合金，其N、O、H含量均低于0.001%，其它杂质含量均≤0.0020%。

接着本发明采用实施例1的步骤（1）和（2）进行回收率对比实验。

（一）采用相同大小的阴阳极板（不含侧面）进行微电流电解，即阳极板的长宽厚依次为19.80cm、13.80cm、0.90cm，重量2kg；阴极板的长宽厚依次为19.80cm、13.80cm、0.25cm。微电流电解参数同实施例1，最终在第二电解槽得到1.22kg 的铟锡合金沉淀物。；

（二）采用强电流电解，电流密度为300A/m

由回收率对比实验证明，在本发明微弱的非均匀电场下，可提高铟锡合金的回收率。

然后，本发明采用进行悬浮提纯对比实验。此对比实验（三）中，步骤（1）和步骤（2）同实施例1，步骤（3）的提纯方法采用本领域常用的真空蒸馏法，所得结果如表3所示。

表3

由表3看到，对比实验（三）不采用悬浮提纯得到铟锡合金其N、O、H和其它杂质的含量明显高于实施1。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。