CN102367519A

CN102367519A - 一种ito废靶的高效回收方法

Info

Publication number: CN102367519A
Application number: CN2011102739546A
Authority: CN
Inventors: 张雪凤; 彭晖; 常鹏北; 王政红; 刘冠鹏
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: CN102367519B

Abstract

本发明介绍了一种TO废靶的高效回收方法，采用等离子气化法生产装置，使ITO靶材直接气化生成ITO粉末；整个回收过程在等离子气化装置中完成，该装置中产生稳定等离子电弧，在电弧高温作用下ITO废靶瞬间气化、冷却收集。本发明将等离子气化法生产装置应用到陶瓷废靶回收领域中，成功实现了ITO废靶的高效回收，回收效率可达99%；制备成的ITO粉末颗粒的平均粒径<100nm，颗粒形貌大多呈类球状和四方状，粉末团聚少，可直接用于生产ITO靶材；具有工序简单、自动化程度高、循环再利用周期短、回收率高、成本低、节能环保等明显的优点。

Description

一种ITO废靶的高效回收方法

技术领域

本发明涉及一种铟锡复合氧化物技术，特别是一种ITO废靶的高效回收方法。

背景技术

ITO（Tin-doped Indium Oxide）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。目前全球ITO靶材用量超过1000吨，每年产生废靶材约为400吨左右。铟是稀贵金属，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原生铟总量的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废靶主成份为：铟70%~75%，锡7%~8%，其他为氧，杂质微量。传统ITO废靶回收技术的核心在于铟、锡的有效分离，并以粗铟的品质和收率作为技术水平的衡量标准，目前已公开的回收技术有电解、水解沉淀、碱法分离、置换等方法。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：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废ITO靶材中回收铟，得到含铟达99.99%的高纯铟。公开申请号CN101701292A采用的是氧化法从ITO废靶材中回收铟锡的方法：将ITO废靶经破碎、球磨后，加浓盐酸溶解浸出，通过添加NaOH氧化浸出液并调节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，铟的回收率可稳定在97%以上。公开申请号CN101701291A采用的是蒸馏法从ITO废靶中回收铟锡的方法，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，达到废靶循环利用的目的。

上述这些方法都存在铟、锡分离不彻底，流程繁琐，效率较低、回收成本高等不足。同时传统方法需加强酸进行反应，会产生大量的废酸液，严重污染环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种ITO废靶的高效回收方法，针对传统ITO废靶回收技术的不足，实现工艺流程简单、回收率高、工业化程度高、回收成本低、节能环保等目的。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种ITO废靶的高效回收方法，采用等离子气化法生产装置，使ITO靶材直接气化生成ITO粉末；整个回收过程在等离子气化装置中完成，该装置中产生稳定等离子电弧，在电弧高温作用下ITO废靶瞬间气化、冷却收集。

具体工艺为：

（1）ITO废靶表面清洁：先将废靶表层明显杂物去除后，放置在有机溶剂中浸泡10~15min，取出擦拭表面有机溶剂或者待有机溶剂挥发完毕，再用以纯水为清洗液进行超声波清洗后，干燥待用；

（2）等离子气化法回收ITO废靶：回收过程在等离子气化生产装置中完成，将干燥后的ITO靶材作为阴极放置在等离子气化生产装置反应器中，等离子枪作为阳极，ITO靶材既是被气化体又是导电体，在阴极和阳极之间通入大电流，在此电流产生的电阻热及强磁场对射流的压缩下，产生电弧，使ITO靶变成蒸气，在氧气氛保护下，骤冷形成ITO粉末。

优选的有机溶剂为沸点200℃以下的烃类、醚类、酮类、一元醇类有机溶剂。更优选的有机溶剂为乙醇、乙醚、丙酮、环己烷、汽油、石油醚、甲苯、乙苯、苯、二甲苯的任一种或者其任意比例的混合物。

所述的等离子气化法回收ITO废靶工艺，其更具体的技术方案是：将清洗后的ITO废靶置入等离子气化生产装置反应器中，位于等离子枪下方；反应器通入过滤空气或纯氧气，形成氧气氛保护；在ITO废靶与等离子枪之间通入电流，电流强度范围为50A~2000A，调整等离子枪和ITO废靶之间的距离，产生连续电弧；在高温电弧作用下，ITO废靶材气化变成氧化物蒸汽，氧化物蒸汽经冷却后形成ITO粉末。

由于常温下过滤空气或纯氧气的温度为20～30℃左右，而高温电弧的温度则为3000～6000℃左右，使得ITO蒸汽和空气或纯氧气之间存在极大的过冷度，ITO蒸汽在与空气或纯氧气接触的瞬间发生了骤冷，有效的约束氧化物颗粒的长大，最终收集的ITO粉末平均粒径<100nm。

通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

本发明将等离子气化法生产装置应用到陶瓷废靶回收领域中，成功实现了ITO废靶的高效回收，回收效率可达99%；本发明可将ITO废靶直接制备成ITO粉末，粉末颗粒的平均粒径<100nm，颗粒形貌大多呈类球状和四方状，粉末团聚少；所制备的ITO粉末可直接用于生产ITO靶材，大大缩短了废靶的循环再利用周期；本发明与传统回收技术相比具有工序简单、自动化程度高、循环再利用周期短、回收率高、成本低、节能环保等明显的优点。

附图说明

图1为实施例1回收制备的ITO粉末TEM观察照片。

图2为实施例2回收制备的ITO粉末TEM观察照片。

具体实施方式

实施例1

将废靶先用丙酮液浸泡15min后擦拭表面，然后用水为清洗液用超声波清洗2h，然后放入等离子气化法生产装置，用等离子枪直接起弧、产生持续稳定的电弧，气化，并骤冷收粉。

参数如下：

电流：~1000A

工作电压：~50V

空载电压：~100V

采用XRD分析粉末的相组成是单一的立方In₂O₃结构，没有其它衍射峰的出现，获得了标准结构的ITO粉末。

采用TEM分析粉末的形貌及粒径尺寸，采用丙酮为分散液，超声波分散五分钟，蘸取上部液体滴于铜网上进行TEM观察，结果如图1。ITO粉末的微观形貌大部分呈类球形和四方状，粉末平均粒径<100nm，分散性良好。

实施例2

工艺同上，参数如下：

电流：~2000A

工作电压：~80V

空载电压：~200V

采用TEM分析粉末的形貌及粒径尺寸，采用丙酮为分散液，超声波分散五分钟，蘸取上部液体滴于铜网上进行TEM观察，结果如图2。ITO粉末的微观形貌大部分呈类球形和四方状，粉末粉末平均粒径<100nm，分散性良好。

Claims

1.一种ITO废靶的高效回收方法，其特征是具体工艺为：

2.根据权利要求1所述ITO废靶的高效回收方法，其特征是：所述的有机溶剂为沸点200℃以下的烃类、醚类、酮类、一元醇类有机溶剂。

3.根据权利要求1所述ITO废靶的高效回收方法，其特征是：所述的有机溶剂为乙醇、乙醚、丙酮、环己烷、汽油、石油醚、甲苯、乙苯、苯、二甲苯的任一种或者其任意比例的混合物。

4.根据权利要求1所述ITO废靶的高效回收方法，其特征是：所述的离子气化法回收ITO废靶工艺是将清洗后的ITO废靶置入等离子气化生产装置反应器中，位于等离子枪下方；反应器通入过滤空气或纯氧气，形成氧气氛保护；在ITO废靶与等离子枪之间通入电流，电流强度范围为50A~2000A，调整等离子枪和ITO废靶之间的距离，产生连续电弧；在高温电弧作用下，ITO废靶材气化变成氧化物蒸汽，氧化物蒸汽经冷却后形成ITO粉末。