CN109957655A - 一种从ito废靶中提取铟和锡的工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法，使用还原性物质将破碎并球磨后的ITO废靶，在还原炉中将氧化铟和氧化锡分别还原成金属铟和锡，并在碱的保护作用下铸成铟锡合金阳极，在碱性条件下进行电解，使锡电沉积到阴极上并回收精锡，阳极泥为氢氧化铟，氢氧化铟经浸出、净化和电积工序提取精铟。本发明具有工艺流程简单，循环再利用周期短，铟锡回收率高，同时解决了氢氧化锡的过滤难的问题，因此具有回收成本低和节能环保等明显优点。在工业生产中，锡的回收率达98.5%，铟的回收率在99%以上，精铟和精锡的品位超过99.995%。

Description

一种从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法

技术领域

本发明属于有色金属冶金领域，尤其涉及一种ITO废靶经还原电解提取铟锡的方法。

背景技术

ITO（Tin-dopedIndiumOxide）靶材是一种铟锡复合氧化物陶瓷材料，ITO膜具有透光、导电和热反射等特性，广泛应用于平面显示器件的透明电极、高档建筑幕墙、飞机及车辆的防霜防雾玻璃、太阳能聚能装置和照明灯具等方面，是一种重要的光电材料。工业应用中，ITO靶材溅射镀膜的利用率仅为20%～30%，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。目前全球ITO靶材用量超过1500吨，每年产生废靶材约2000吨；国内ITO靶材用量达300吨，每年产生废靶材400吨。铟作为稀贵金属，世界上已探明的总储量只有1.6万吨，中国是全球最大的产铟国，也是最大的出口国，原生铟产量占到全球铟总量的60%以上。因此，铟的循环利用极为重要，ITO废靶的回收是占铟循环利用的85%以上。

ITO靶材的成份一般为氧化铟90%，氧化锡为10%，杂质微量。目前已公开的回收技术主要是湿法回收，即将ITO废靶用强酸溶解，然后电解、水解沉淀、碱法分离、置换等。

公开申请号CN1487102A提出一种从铟锡氧化物废靶中回收铟的方法，具体公开了通过将ITO废靶破碎球磨至粒度<149μm后，采用浸出、除杂、置换、电解的全湿法流程从ITO废靶中回收铟，得到含铟达99.99%的高纯铟。

公开号CN101701292A采用的是氧化法从ITO废靶中回收铟锡的方法，具体公开了通过将ITO废靶经破碎、球磨后，加浓盐酸溶解浸出，通过添加NaOH氧化浸出液并调pH值获得浸出渣，再经洗涤、焙烧、氧化后实现锡分离，得到粗铟，经一次电解后得到4N铟，铟的回收率可以稳定在97%以上。

授权公告号CN101701291B采用的是蒸馏法从ITO废靶中回收铟锡的方法，具体公开了通过将ITO废靶经破碎、球磨后，将盐酸浸出，加入适量的氧化剂，制成蒸馏原液，按一定的蒸馏工艺分离铟、锡，达到废靶回收的目的。

上述方法都存在流程繁琐、效率低下、回收成本高等不足，同时传统方法需加强酸进行反应，会产生大量的酸废液，严重污染环境。

另外公开号为CN101528988B的专利公开了一种从ITO废料中回收有价金属的方法，具体公开了通过将ITO废料进行电解来回收金属铟的方法。该方法电解时要使用特殊的隔膜离子交换膜隔开的电解槽，铟回收需在专门的铟回收槽内进行，电解过程不连续，操作困难，投资和生产成本都较高；同时残极、小块ITO废料和废ITO粉体通过本方法不能得到回收，需要使用上述常规的湿法回收方法回收，因此本方法工业应用中还需要配套常规湿法回收方法，适应性不强。

公开号CN104032133A采用的是一种ITO废靶回收金属铟锡的方法，具体公开了通过将ITO废靶表面清洁，使用还原性物质活性碳或石墨在高温1000℃～1600℃和非氧化性气体保护条件下，生成金属铟锡合金。该方法因使用还原性物质活性碳或石墨原因，使铟锡合金的纯度只为99.99%，同时需要1000℃～1600℃的高温和非氧化性气体保护的极端条件，实际操作困难，投资和生产成本都较高，产品纯度不高，且产品仅为合金；本方法中需使用有机溶剂和纯剂水超声洗涤，产生的废水、废有机相多且难于处理，存在废水废有机相的排放问题，同时废ITO粉体通过本方法难于清洁，不能得到回收或回收纯度更低。

因此，如何从ITO废靶中分离并高效回收有价金属铟、锡是有待进一步探索的难题。

发明内容

本发明为了解决现有的ITO废靶的回收工艺复杂，且成本较高的缺陷，从而提供了一种方法简单、成本低、铟锡的回收率高的从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法。

本发明提供了一种ITO废靶经还原电解提取铟锡的方法，该方法包括以下步骤：

一种ITO废靶经还原电解提取铟锡的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、破碎与球磨：将ITO废靶破碎并球磨，得到80%以上的粒度在-80目以下的粉料；

S2、铟锡还原：使用还原性物质在还原炉中将S1所得的粉料进行还原反应，所述还原反应的温度控制为200-1000℃，将氧化铟和氧化锡分别还原成金属铟和金属锡；

S3、阳极铸型：将步骤S2所得金属铟和金属锡作为阳极材料铸型成阳极，得到铟锡合金阳极；

S4、铟锡合金电解：将步骤S3所得的铟锡合金阳极进行电解，锡电解液是pH值为11-14的碱性电解液，电解后锡沉积于阴极上回收，阳极上形成氢氧化铟阳极泥；

S5、精铟提取：将步骤S4得到的氢氧化铟阳极泥进行铟回收，得到精铟。

作为对本发明的进一步改进，所述S5中铟回收的的方法是：将S4得到的氢氧化铟阳极泥按常规方法依次进行硫酸浸出、过滤，过滤后得到的浸出液经海绵铟或粗铟净化，得到硫酸铟净化液，将硫酸铟净化液进行电解，得到精铟。

作为对本发明的进一步改进，所述S4中形成的阳极残极返回加入所述S3中的阳极材料中。

作为对本发明的进一步改进，所述阳极材料的铸型方法是：将阳极材料上覆盖固体氢氧化钠或氢氧化钾使其熔化，注入阳极模中，并用8%-12%的盐酸浸泡3-5分钟，再用50℃-80℃的热蒸馏水洗2-3分钟，套上耐酸袋，得铟锡合金阳极；

作为对本发明的进一步改进，步骤S2中，所述的还原性物质为活性炭、石墨、H2或CO中的任一种。

作为对本发明的进一步改进，所述步骤S2还原反应温度为200-400℃，还原反应时间为30-60分钟。

作为对本发明的进一步改进，步骤S4中，电解温度为15℃-40℃。

作为对本发明的进一步改进，步骤S4所述的锡电解液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化铵溶液中的任一种。

作为对本发明的进一步改进，步骤S1中，将ITO废靶破碎并球磨至其80%以上的粒度在-120目以下。

作为对本发明的进一步改进，步骤S5中，所述硫酸铟净化液电解用阳极的材质为石墨、钛板或铅银合金中的任一种。

本发明的有益效果在于：

本发明的工艺路线是先将ITO靶材废料进行破碎，后进行还原处理，使铟锡从氧化物状态还原成金属铟和金属锡的固体合金状态；再通过将其铸成铟锡合金阳极进行电解，获得高纯度的锡和氢氧化铟阳极泥，再将氢氧化铟阳极泥回收精铟，实现了铟锡的回收。

本发明具有以下优点：

1、本发明通过S1、S2，先将ITO靶材废料进行破碎，后进行还原处理，使铟锡从氧化物状态还原成金属铟和金属锡的固体合金状态，为以粉料、碎块等各种形式存在的ITO废靶材中铟锡电解回收创造了条件，且采用还原法处理ITO靶材废料可保证其中的铟锡转化率高，为提高ITO靶材废料中铟锡的总回收率打下基础。

2、本发明通过S3，获得铟锡合金阳极，成功地使ITO废靶材达到了电解所需条件。与现有技术中直接用ITO废靶材作为阳极电解相比，本发明无需使用特殊的隔膜离子交换膜隔开的电解槽设备，并具有电解过程连续，操作简单的优点，且如残极、小块ITO废料和废ITO粉体均可通过本发明得到回收，保证铟锡的高回收率，同时无需另建常规的湿法回收处理方法回收装置，回收工艺适应性强，投资少，生产成本较低。

3、本发明通过S4、S5获得高纯度的铟、锡，保证了所获得产品铟锡的纯度。具体原理为：本发明利用待回收的各金属物质电极电势不同，且金属离子在溶液中溶解度因pH值不同而变化的特性，实现各物质的分离。具体分离步骤为：在S4中，由于元素In的标准电极电势比Sn的标准电极电势更负，在铟锡合金电解过程中，金属铟锡都溶解，并以离子的形式进入碱性电解液中，在pH值为11-14时，铟离子在阳极形成氢氧化铟沉淀而与锡分离，锡以复合离子的形式进入电解液中，再电积在阴极上顺利析出，本发明的上述电解过程可连续进行；氢氧化铟沉在阳极袋中形成阳极泥而待下一步回收。申请人在研究中发现，铟锡电解液的酸度对铟锡合金电解及铟锡合金电解过程中所生成的In3+和Sn4+的浓度有很大影响，当pH值低于11时，锡也形成沉淀，而无法顺利在阴极析出，当pH值高于14时，铟也有部分溶解进入电解液中，二者分离的效果无法顺利实现，因此，本发明中，在铟锡合金电解步骤中，电解液的pH值控制在11-14之间，以确保电解生成的In3+能生成氢氧化铟沉淀而与锡分离；在后续步骤S5中，氢氧化铟可通过硫酸铟净化液直接电积得到铟或按常规方法提取精铟。

4、本发明工艺步骤少，只需要使用现有技术中的常用设备即能完成上述工艺步骤，其所采用的破碎机、球磨机、还原炉、电解设备为现有技术中的常用设备，与现有技术中的电解法(如公开号为CN101528988B的专利“一种从ITO废料中回收有价金属的方法”)相比，大大降低了设备成本，从而减小了投资成本。

5、本发明可得到品位超过99.995%的精铟和精锡，可直接返回做ITO靶材的原料使用，从而实现了ITO靶材制作中的物料循环利用。而且在本发明的生产过程中，锡电解是以铟锡合金阳极为阳极，电解时只发生阳极溶解，不会产生气体，无废气产生，锡电解液可循环使用，无废水产生，因此本方法克服了传统方法的氧化浸出过程中需加强酸在强氧化剂条件下反应所带来的缺陷，避免产生大量的酸废液及废气，避免污染环境，环境效益显著。

综上所述，本发明是能够极其简单且高效地回收精铟和精锡的优良方法。在工业生产中，锡的回收率达98.5%，铟的回收率在99%以上，精铟和精锡的品位超过99.995%。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种ITO废靶经还原电解提取铟锡的方法，该方法包括以下步骤：

S1、破碎与球磨：将ITO废靶破碎并球磨，得到80%以上的粒度在-80目以下的粉料；

S2、铟锡还原：使用还原性物质将球磨后的ITO废靶在还原炉中将氧化铟和氧化锡分别还原成金属铟和锡；

S3、阳极铸型：将步骤S2所得还原金属铟和锡作为阳极材料铸型成阳极，得到铟锡合金阳极；

S4、铟锡合金电解：将步骤S3所得的铟锡合金阳极进行电解，锡电解液是pH值为11-14的碱性电解液，电解后锡沉积于阴极上回收，阳极上形成氢氧化铟阳极泥；

S5、精铟提取：将步骤S4得到的氢氧化铟阳极泥进行铟回收，得到精铟。

本发明的具体实施方式中，优选地，步骤S3中，所述阳极材料的铸型方法是：将阳极材料上覆盖固体氢氧化钠或氢氧化钾使其熔化，注入阳极模中，并用8%-12%的盐酸浸泡3-5分钟，再用50℃-80℃的热蒸馏水洗2-3分钟，套上耐酸袋，得铟锡合金阳极。

步骤S5中铟回收的的方法是：所述氢氧化铟阳极泥按常规方法依次进行硫酸浸出、过滤，过滤后得到的浸出液经海绵铟或粗铟净化，得到硫酸铟净化液，将硫酸铟净化液进行电解，得到精铟。

本发明中，为了能够更有效的使氧化铟氧化锡在经还原性物质还原成金属铟锡，S1中，将ITO废靶破碎并球磨至其80%以上的粒度在-80（优选为-120）目以下，申请人实验发现，满足上述要求后，在S2还原过程中，还原气体与ITO废靶的接触面积充分，保证了ITO粉的充分还原，其还原率可达100%，同时加速了ITO废靶粉的还原速度和还原效率。S2中的还原性物质可为活性炭、石墨、H2或CO中的任一种，还原反应控制的温度为200-1000℃，还原反应控制时间为30-60分钟；优选的还原反应控制的温度为200-400℃；考虑到还原性物质的来源广泛，价格低，且不增加新的杂质，优选还原性物质为H2或CO。S1、S2的上述优先方案为保证整个生产过程中铟锡的总回收率高奠定了基础。

本发明中，步骤S3中，优选地，阳极材料的铸型过程中，液态的金属铟和金属锡上覆盖固体氢氧化钠或氢氧化钾，液态的金属铟和金属锡在碱保护下与空气隔开，避免被空气中的氧所氧化；另一方面，铟锡合金中的锌、铝等可溶于高温碱中的杂质得以去除，起到提纯的作用。

本发明中，步骤S4中，对铟锡合金电解时使用的电解液主要为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵等碱性溶液，为了保证阳极溶解的锡尽量进入电解液中，而铟以氢氧化铟的形式沉淀形成阳极泥，在锡电解过程中，锡电解液的pH值控制为11-14。同时可以添加牛胶等公知添加剂来提高电流效率，添加剂加入量根据不提高生产成本和不降低电积锡的纯度为前提。同时需要且应当知道的是，本发明以铟锡合金阳极为阳极，以钛板或石墨为阴极进行锡电解，能够回收有价金属锡的见解和判断，属于本发明的显著特征之一，必须进一步进行大量的实验才能够实现。

本发明中，步骤S5中，优选地，回收铟的氢氧化铟阳极泥浸出剂选择为硫酸，避免采用现有技术中所常用的盐酸，因为ITO靶材已是高纯氧化铟和高纯氧化锡的混合物，氢氧化铟阳极泥经酸浸出后，净化液经海绵铟或粗铟净化，除去锡等杂质，所得硫酸铟溶液中的杂质含量很低，申请人发现，所得硫酸铟溶液直接进行铟的电积（即以石墨、钛板或铅银合金为阳极，以钛板或石墨为阴极进行电解），可获得更高的铟回收率。因此为实现硫酸铟溶液的直接电解，浸出剂必须使用硫酸，申请人通过实验发现，如采用现有技术中所常用的盐酸作为浸出剂时，则在铟电积过程中会有氯气放出，损坏阳极板，影响产品的质量，同时污染环境。同时，铟电解过程中的电积参数（如酸度、电解温度、槽电压、电流强度、单位体积的含铟量等）以降低生产成本、提高铟的回收率和质量为前提。

本发明中，步骤S4中，以铟锡合金阳极电解回收锡时可直接以铟锡合金作阳极，以用钛板等耐腐蚀电极作阴极母板；步骤S5中，硫酸铟净化液直接电解时可采用钛板、石墨、铅银合金等材料制成阳极，用钛板等耐腐蚀电极作阴极母板，上述电解对装置无特殊要求，可采用一般的电解设备，无需采用设置有离子交换膜的电解槽，电解过程可连续，操作简单，设备成本较低，可有效避免成品中增加或混入杂质，提高产品的纯度。

本发明中，S4中的电解温度未特别限制，优选调节为0-100℃，提高电解温度，可降低电解液的黏度，防止阳极钝化，降低槽电压，提高电沉积锡的质量；电解温度过高，氢气的放电电位降低，降低电沉积锡的质量，同时增加了电解液的蒸发损失，电解温度进一步优选为15℃-40℃。上述优选方案能够更有效的提高锡的回收率、使锡的品位超过99.995%。

本发明可以处理ITO所产生的各种形态的废靶，且仅通过铟锡还原的火法工序就得到铟锡合金阳极的阳极材料，同时残极也可以在本发明中得到回收，因此，本发明是能够极其简单、高效地回收铟锡的优良方法。

本发明的提取方法中，有时ITO中还添加了少量的副成份，或缺少某种元素，但只要基本上以ITO为基本成份，则本发明也能够应用。

本发明的反应原理是：

S2中，氢气还原的主要反应式：

金属铟锡合金电解的主要反应式：

在阳极上：In-3e→In3+……………………………………………………(5)

Sn-2e→Sn2+……………………………………………………(6)

Sn-4e→Sn4+……………………………………………………(7)

在阴极上：Sn2++2e→Sn…………………………………………………(8)

Sn4++4e→Sn……………………………………………………(9)

In3++3NaOH→3Na++In(OH)3↓…………………………………………(10)

硫酸浸出：3H2SO4+2In(OH)3→In2(SO4)3+6H2O………………………(11)

海绵铟净化：4In+3Sn4+→3Sn+4In3+……………………………………(12)

2In+3Sn2+→3Sn+2In3+……………………………………(13)

铟电解的主要反应式：

在阳极上：4OH--4e→2H2O+O2↑…………………………………………(14)

在阴极上：In3++3e→In……………………………………………………(15)

下面通过具体实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1，以5公斤ITO的废靶作为原料，该原料的成份为：氧化铟的重量百分比为90%，氧化锡的重量百分比为10%。

1、破碎与球磨步骤S1

将该原料破碎与球磨，得到80%以上的粒度在-120目以下的粉料。

2、铟锡还原步骤S2

将粉碎后的ITO废靶粉装入氢气还原炉中，通入氢气，然后控制还原温度为200℃，还原反应时间为60分钟，将氧化铟和氧化锡分别还原成金属铟和金属锡，铟锡的回收率都超过99.5%。

3、阳极铸型步骤S3

将金属铟和锡在固体氢氧化钾的覆盖下熔化、铸型，用8%的盐酸浸泡5分钟，再用80℃的热蒸馏水洗2分钟，套上耐酸袋，得铟锡合金阳极，铟锡合金的纯度超过99.995%。

4、铟锡合金电解步骤S4

以铟锡合金阳极作阳极在氢氧化钠的电解液体系中进行电解，电解液的pH值为11，电解温度为15℃，按生产情况加入牛胶，电解后锡沉积于阴极上得以回收，铟形成阳极泥得以回收，得到含锡的重量百分比为99.998%的精锡，锡的总回收率为98.5%。

5、铟的提取步骤S5

将S4得到的氢氧化铟阳极泥进行硫酸浸出、过滤，得到硫酸铟浸出液，硫酸铟浸出液经粗铟净化得到硫酸铟净化液。以钛板为阳极，石墨为阴极对硫酸铟净化液进行电解，得到精铟的品位为99.996%，铟的总回收率为99.3%。

实施例2，以5公斤ITO的废靶作为原料，该原料的成份为：氧化铟的重量百分比为90%，氧化锡的重量百分比为10%。

1、破碎与球磨步骤S1

将该原料破碎与球磨，得到85%以上的粒度在-120目以下的粉料。

2、铟锡还原步骤S2

将粉碎后的ITO废靶粉装入氢气还原炉中，通入氢气，然后控制还原温度为290℃，还原反应时间为50分钟，将氧化铟和氧化锡分别还原成金属铟和金属锡，铟锡的回收率都超过99.5%。

3、阳极铸型步骤S3

将金属铟和锡在固体氢氧化钾的覆盖下熔化、铸型，用9%的盐酸浸泡4分钟，再用70℃的热蒸馏水洗3分钟，套上耐酸袋，得铟锡合金阳极，铟锡合金的纯度超过99.995%。

4、铟锡合金电解步骤S4

以铟锡合金阳极作阳极在氢氧化钾的电解液体系中进行电解，电解液的pH值为12，电解温度为20℃，按生产情况加入牛胶，电解后锡沉积于阴极上得以回收，铟形成阳极泥得以回收，得到含锡的重量百分比为99.996%的精锡，锡的总回收率为99.3%。

5、铟的提取步骤S5

将S4得到的氢氧化铟阳极泥进行硫酸浸出、过滤，得到硫酸铟浸出液，硫酸铟浸出液经海绵铟净化得到硫酸铟净化液。以铅银合金板为阳极，钛板为阴极对硫酸铟净化液进行电解，得到精铟的品位为99.998%，铟的总回收率为99.4%。

实施例3，以5公斤ITO的废靶作为原料，该原料的成份为：氧化铟的重量百分比为90%，氧化锡的重量百分比为10%。

1、破碎与球磨步骤S1

将该原料破碎与球磨，得到88%以上的粒度在-120目以下的粉料。

2、铟锡还原步骤S2

将粉碎后的ITO废靶粉装入氢气还原炉中，通入氢气，然后控制还原温度为400℃，还原反应时间为30分钟，将氧化铟和氧化锡分别还原成金属铟和金属锡，铟锡的回收率都超过99.5%。

3、阳极铸型步骤S3

将金属铟和锡在固体氢氧化钠的覆盖下熔化、铸型，用12%的盐酸浸泡3分钟，再用50℃的热蒸馏水洗2分钟，套上耐酸袋，得铟锡合金阳极，铟锡合金的纯度超过99.995%。

4、铟锡合金电解步骤S4

以铟锡合金阳极作阳极在氢氧化铵的电解液体系中进行电解，电解液的pH值为13，电解温度为40℃，按生产情况加入牛胶，电解后锡沉积于阴极上得以回收，铟形成阳极泥得以回收，得到含锡的重量百分比为99.995%的精锡，锡的总回收率为99.4%。

5、铟的提取步骤S5

将S4得到的氢氧化铟阳极泥进行硫酸浸出、过滤，得到硫酸铟浸出液，硫酸铟浸出液经海绵铟净化得到硫酸铟净化液。以石墨为阳极，钛板为阴极对硫酸铟净化液进行电解，得到精铟的品位为99.996%，铟的总回收率为99.5%。

实施例4，以5公斤ITO的废靶作为原料，该原料的成份为：氧化铟的重量百分比为90%，氧化锡的重量百分比为10%。

1、破碎与球磨步骤S1

将该原料破碎与球磨，得到90%以上的粒度在-120目以下的粉料。

2、铟锡还原步骤S2

将粉碎后的ITO废靶粉装入还原炉中，通入CO，然后控制还原温度为350℃，还原反应时间为40分钟，将氧化铟和氧化锡分别还原成金属铟和金属锡，铟锡的回收率都超过99.5%。

3、阳极铸型步骤S3

将金属铟和锡在固体氢氧化钾的覆盖下熔化、铸型，用10%的盐酸浸泡4分钟，再用60℃的热蒸馏水洗3分钟，套上耐酸袋，得铟锡合金阳极，铟锡合金的纯度超过99.995%。

4、铟锡合金电解步骤S4

以铟锡合金阳极作阳极在氢氧化钠的电解液体系中进行电解，电解液的pH值为14，电解温度为30℃，按生产情况加入牛胶，电解后锡沉积于阴极上得以回收，铟形成阳极泥得以回收，得到含锡的重量百分比为99.997%的精锡，锡的总回收率为98.8%。

5、铟的提取步骤S5

将S4得到的氢氧化铟阳极泥进行硫酸浸出、过滤，得到硫酸铟浸出液，硫酸铟浸出液经粗铟净化得到硫酸铟净化液。以钛板为阳极，钛板为阴极对硫酸铟净化液进行电解，得到精铟的品位为99.997%，铟的总回收率为99.2%。

实施例5，以5公斤ITO的废靶作为原料，该原料的成份为：氧化铟的重量百分比为90%，氧化锡的重量百分比为10%。

1、破碎与球磨步骤S1

将该原料破碎与球磨，得到86%以上的粒度在-120目以下的粉料。

2、铟锡还原步骤S2

将粉碎后的ITO废靶粉装入还原炉中，通入CO，然后控制还原温度为380℃，还原反应时间为45分钟，将氧化铟和氧化锡分别还原成金属铟和金属锡，铟锡的回收率都超过99.5%。

3、阳极铸型步骤S3

将金属铟和锡在固体氢氧化钾的覆盖下熔化、铸型，用11%的盐酸浸泡3分钟，再用65℃的热蒸馏水洗2分钟，套上耐酸袋，得铟锡合金阳极，铟锡合金的纯度超过99.995%。

4、铟锡合金电解步骤S4

以铟锡合金阳极作阳极在氢氧化铵的电解液体系中进行电解，电解液的pH值为12.5，电解温度为25℃，按生产情况加入牛胶，电解后锡沉积于阴极上得以回收，铟形成阳极泥得以回收，得到含锡的重量百分比为99.998%的精锡，锡的总回收率为99.2%。

5、铟的提取步骤S5

将S4得到的氢氧化铟阳极泥进行硫酸浸出、过滤，得到硫酸铟浸出液，硫酸铟浸出液经海绵铟净化得到硫酸铟净化液。以铅银合金为阳极，石墨为阴极对硫酸铟净化液进行电解，得到精铟的品位为99.997%，铟的总回收率为99.4%。

实施例6，以5公斤ITO的废靶作为原料，该原料的成份为：氧化铟的重量百分比为90%，氧化锡的重量百分比为10%。

1、破碎与球磨步骤S1

将该原料破碎与球磨，得到84%以上的粒度在-120目以下的粉料。

2、铟锡还原步骤S2

将粉碎后的ITO废靶粉装入还原炉中，通入CO，然后控制还原温度为240℃，还原反应时间为55分钟，将氧化铟和氧化锡分别还原成金属铟和金属锡，铟锡的回收率都超过99.5%。

3、阳极铸型步骤S3

将金属铟和锡在固体氢氧化钠的覆盖下熔化、铸型，用9%的盐酸浸泡4分钟，再用65℃的热蒸馏水洗2分钟，套上耐酸袋，得铟锡合金阳极，铟锡合金的纯度超过99.995%。

4、铟锡合金电解步骤S4

以铟锡合金阳极作阳极在氢氧化钠的电解液体系中进行电解，电解液的pH值为13.5，电解温度为36℃，按生产情况加入牛胶，电解后锡沉积于阴极上得以回收，铟形成阳极泥得以回收，得到含锡的重量百分比为99.997%的精锡，锡的总回收率为99.3%。

5、铟的提取步骤S5

将S4得到的氢氧化铟阳极泥进行硫酸浸出、过滤，得到硫酸铟浸出液，硫酸铟浸出液经锌粉净化得到硫酸铟净化液。对硫酸铟净化液置换并铸型成阳极，以粗铟为阳极，石墨为阴极进行电解，得到精铟的品位为99.995%，铟的总回收率为99%。

对比例1，采用公开号为CN101701292A的“氧化法从ITO废靶中回收铟锡的方法”，即将ITO废靶经破碎、球磨后，加浓盐酸溶解浸出，通过添加NaOH氧化浸出液并调PH值获得浸出渣，再经洗涤、焙烧、氧化后实现锡分离，得到粗铟，经一次电解后得到4N铟，铟的回收率仅为97.3%，精铟的品位为99.992%，其中，锡只能以氧化锡的形式回收，其回收率为95.8%，且生产流程繁琐、效率低下、回收成本高，具体地，浸出步骤中，浸出液需要经多次氧化、调节pH值的过程，洗涤步骤中，洗涤物料过滤困难，造成流程繁琐、效率低下、回收成本高等不足，同时氧化步骤中，浸出需加强酸在强氧化剂的条件下进行反应，会产生大量的酸废液和盐酸废气，严重污染环境。

对比例2，采用公开号为CN104032133A的“一种ITO废靶回收金属铟锡的方法”，即将ITO废靶表面清洁，具体为使用有机溶剂和纯剂水超声洗涤，使用还原性物质活性碳在高温1000℃～1600℃和非氧化性气体保护条件下，生成金属铟锡合金。其仅能生产出铟锡合金，不能获得金属铟锡产品，由于其使用还原性物质活性碳等原因，所得铟锡合金的纯度仅为99.991%，因纯度过低，且为合金，用途有限，不能用作制备ITO靶材的原料。另一方面，该法的生产条件苛刻，需要1300℃的高温和氩气作保护气体的极端条件，生产成本过高，实际操作困难，并不避免地需要排放废水、废有机相，产生有毒气体CO，环境污染严重，也无法对废ITO粉体进行回收。

从实施例1-6与对比例1、对比例2的对比中发现，本发明对ITO废靶材的物理形状无限制，能够回收ITO溅射靶或制造时产生的各种废ITO废靶材，无论其为边角斜料或ITO废靶粉体，均可通过本发明回收。本发明无需对物料进行过高温度的加热，耗能少，无三废产生，电解残极等物料也能在本发明中实现循环加收，本发明能够简单而高效回收锡和铟，且环保效益好，成本低，操作简单，在资源再利用、技术经济可行性方面均具有显著优点。

进一步地，从实施例1-5与实施例6的对比中发现，在铟回收过程中，既可以按常规方法回收，如实施例6（即以粗铟为阳极进行电解），其铟的总回收率为99%。但该实施例的锌片置换工序中，粗铟中不可避免会混入杂质锌等，因此在压团、铸型等工序中还需要对混入的杂质除杂，使铟回收步骤增多，生产成本约有增加。且如果在其他实施方式中其浸出剂中夹带了氯离子，则在铟电解过程中会有氯气放出，损坏阳极板，影响产品的质量，同时污染环境。而实施例1-5根据所获得的氢氧化铟阳极泥纯度高的特点，缩短铟回收流程，提高铟回收率，即将硫酸铟直接电解，且其溶液为硫酸体系，避免带入氯离子，阳极区只产生氧气，没有其余有毒有害气体产生，无废气产生，铟的总回收率为99.2%以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、破碎与球磨：将ITO废靶破碎并球磨，得到80%以上的粒度在-80目以下的粉料；

S2、铟锡还原：使用还原性物质在还原炉中将S1所得的粉料进行还原反应，所述还原反应的温度控制为200-1000℃，将氧化铟和氧化锡分别还原成金属铟和金属锡；

S3、阳极铸型：将步骤S2所得金属铟和金属锡作为阳极材料铸型成阳极，得到铟锡合金阳极；

S4、铟锡合金电解：将步骤S3所得的铟锡合金阳极进行电解，锡电解液是pH值为11-14的碱性电解液，电解后锡沉积于阴极上回收，阳极上形成氢氧化铟阳极泥；

S5、精铟提取：将步骤S4得到的氢氧化铟阳极泥进行铟回收，得到精铟。

2.根据权利要求1所述从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法，其特征在于，步骤S5中铟回收的的方法是：所述氢氧化铟阳极泥按常规方法依次进行硫酸浸出、过滤，过滤后得到的浸出液经海绵铟或粗铟净化，得到硫酸铟净化液，将硫酸铟净化液进行电解，得到精铟。

3.根据权利要求1所述从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法，其特征在于，所述步骤S4中形成的阳极残极返回加入所述S3中的阳极材料中。

4.根据权利要求2或3所述从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法，其特征在于，步骤S3中，所述阳极材料的铸型方法是：将阳极材料上覆盖固体氢氧化钠或氢氧化钾使其熔化，注入阳极模中，并用8%-12%的盐酸浸泡3-5分钟，再用50℃-80℃的热蒸馏水洗2-3分钟，套上耐酸袋，得铟锡合金阳极。

5.根据权利要求1所述从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法，其特征在于，步骤S2中，所述的还原性物质为活性炭、石墨、H2或CO中的任一种。

6.根据权利要求1所述从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法，其特征在于，所述步骤S2还原反应温度为200-400℃，还原反应时间为30-60分钟。

7.根据权利要求1所述从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法，其特征在于，步骤S4中，电解温度为15℃-40℃。

8.根据权利要求1所述从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法，其特征在于，步骤S4中，所述的锡电解液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化铵溶液中的任一种。

9.根据权利要求1所述从ITO废靶中提取铟和锡的工艺方法，其特征在于，步骤S1中，将ITO废靶破碎并球磨至其80%以上的粒度在-120目以下。