CN102839391B - 高纯铟制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高纯铟制备方法,其包括酸浸,原料铟浸入稀硫酸中,除去表面的氧化物;测定,将原料铟从稀硫酸中取出、洗净并干燥,利用光度计测定原料铟中杂质及含量;杂质包括铜、锡、砷、锌、铊、铅、铁、镉、铝;熔炼除杂,将经除杂处理的原料铟熔炼,脱除杂质锡、铊、镉。本发明首先通过熔炼主要除去难以电解的与铟化学电位接近的杂质锡、铊、镉,降低锡、铊、镉的含量,然后通过二次电解进一步降低铜、锡、砷、锌、铊、铅、铁、镉、铝等的含量,使得高纯铟达到5N以上的纯度,满足使用需求;且本发明操作简单,可避免产生有毒气体,污染环境。

Description

高纯铟制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及冶金领域,具体说是一种高纯铟制备方法。
背景技术
[0002] 高纯铟在半导体制造方面有着广泛用途,用于制备半导体化合物。在制备铟基半导体化合物时,对铟的纯度要求很高,须采用5N以上纯度的高纯铟。由于金属铟在地壳中极为分散,没有独立的工业矿物,大多是源于锌、锡、铜等冶炼工业的回收,用这些原料制备的铟含有较多的铜、锡、砷、锌、铊、铅、铁、镉、铝等杂质,而杂质对铟的性能影响很大,因此须对铟进行提纯。目前,常用的金属铟提纯工艺是将原料铟电解,然后通过熔炼获得高纯铟,但这种方法获得高纯铟的纯度不够高,远远达不到使用需求,且其提纯过程较复杂,提纯过程可能产生毒气。
发明内容
[0003] 针对上述技术问题,本发明提供一种纯度达到5N以上、操作简单且可避免产生有毒物质的高纯铟制备方法。
[0004] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:高纯铟制备方法,其包括以下步骤:
[0005] (I)酸浸,原料铟浸入稀硫酸中,除去表面的氧化物;
[0006] (2)测定,将原料铟从步骤(I)的稀硫酸中取出、洗净并干燥,利用光度计测定原料铟中杂质及含量;
[0007] (3)熔炼除杂,将经步骤(2)处理的原料铟熔炼,脱除杂质锡、铊、镉;
[0008] (4) 一次电解,以经步骤(3)处理后的原料铟作为阳极、钛板作为阴极,在以硫酸铟为电解液的电解槽内进行电解,电解后钛板上析出金属铟;
[0009] (5)二次电解,以步骤(4)的金属铟作为阳极,钛板作为阴极,在以硫酸铟为电解液的电解槽内进行电解,得到高纯铟。
[0010] 进一步地,将所述步骤(3)的原料铟置于坩祸中,并加入浓度为5%的碘化钾的甘油溶液,加热至180°C熔炼30分钟,脱除杂质镉。
[0011] 进一步地,将所述步骤(3)的原料铟置于坩祸中,并加入浓度为15%的氯化铵和氯化锌的甘油溶液,加热至220°C熔炼30分钟,脱除杂质铊。
[0012] 进一步地,将所述步骤(3)的原料铟:氢氧化钠:硝酸钠按照40:5:1的质量比置于坩祸中,在350°C的温度下熔炼20分钟,脱除杂质锡。
[0013] 作为优选,所述步骤(4)中的电解液含铟100g/L、氯化钠80 g/L —120 g/L、明胶0.5 g/L、硫脲0.1 g/L,电解时槽电压为0.2V—0.3V、温度为20°C —30°C, pH值为2—3、电流密度为80A/ m2—100 A/ m2。
[0014] 作为优选,所述步骤(5)中的电解液含铟100g/L、氯化钠80 g/L —120 g/L、明胶
0.5 g/L、硫脲0.1 g/L,电解时槽电压为0.3V—0.5V、温度为20°C —30°C, pH值为2— 3、电流密度为40A/ m2—60 A/ m2。
[0015] 从以上技术方案可知,本发明首先通过熔炼主要除去难以电解的与铟化学电位接近的杂质锡、铊、镉,降低锡、铊、镉的含量,然后通过二次电解进一步降低铜、锡、砷、锌、铊、铅、铁、镉、铝等的含量,使得高纯铟达到5N以上的纯度,满足使用需求;且本发明操作简单,可避免产生有毒气体,以污染环境。
具体实施方式
[0016] 下面对本发明作进一步地详细说明:
[0017] 本发明包括以下步骤:
[0018] ( I)酸浸,原料铟浸入稀硫酸中洗涤,除去铟表面的氧化物,为准确测定做好准备。
[0019] (2)测定,将原料铟从步骤(I)的稀硫酸中取出、用去离子水洗净硫酸溶液,并干燥,然后利用原子吸收分光光度计测定原料铟中主要的杂质及含量;杂质一般包括铜、锡、神、梓、铭、铅、铁、锦、销等。
[0020] (3)熔炼除杂,首先将所述步骤(3)的原料铟置于坩祸中,并加入浓度为5%的碘化钾的甘油溶液,加热至180°C熔炼30分钟,可使镉的脱除率达到85%以上;接着,将坩祸的溶液倒出、洗净,并加入浓度为15%的氯化铵和氯化锌的甘油溶液,加热至220°C熔炼30分钟,可使铊的脱除率达到65%,同时其操作较简单,可避免产生有毒物质;然后,将坩祸的溶液倒出、洗净,将原料铟:氢氧化钠:硝酸钠按照40:5:1的质量比加入氢氧化钠和硝酸钠,在350°C的温度下熔炼20分钟,可使锡的脱除率达到60%,同时可使铝的含量降低15%左右、锌的含量降低20%左右。由此,不仅降低了难以电解的杂质锡、铊、镉含量;而且初步降低了其他杂质的含量。本步骤并不限于上述脱除杂质镉、铊、锡的顺序,但如采用上述顺序,并使用同一坩祸,可逐步调高温度,控制更加简单。在实施过程中,脱除一种杂质后,可重新选择使用烧杯或另外一个坩祸,这样可节约时间。
[0021] (4) 一次电解,以经步骤(3)处理后的原料铟作为阳极、钛板作为阴极,在以硫酸铟为电解液的电解槽内进行电解,电解液含铟100g/L、氯化钠80 g/L—120 g/L、明胶0.5 g/L、硫脲0.1 g/L,电解时槽电压为0.2V—0.3V、温度为20°C —30°C、pH值为2—3、电流密度为80A/m2 —100 A/m2。在这样的条件下电解,使得铟原料中的杂质铜、锡、砷、锌、铊、铅、铁、镉、铝的含量保持在较低的水平,钛板上可析出较高纯度的金属铟;
[0022] (5) 二次电解,以步骤(4)的金属铟作为阳极,钛板作为阴极,在以硫酸铟为电解液的电解槽内进行电解,电解液含铟100g/L、氯化钠80 g/L—120 g/L、明胶0.5 g/L、硫脲
0.1 g/L,电解时槽电压为0.2V—0.3V、温度为20°C —30°C、pH值为2—3、电流密度为40A/m2—60 A/m2。二次电解降低了电流密度,制备5N以上的高纯铟,满足使用需求。制备过程详见实施例。
[0023] 实施例一
[0024] 铟原料经酸浸后洗净,测定并计算的主要杂质含量为:铜4 μ g/g、锡7 μ g/g、砷7 μ g/g、锌 6 μ g/g、铭 5.5 μ g/g、铅 7.6 μ g/g、铁 7.2 μ g/g、锦 3 μ g/g、销 2.7 μ g/g,经过步骤(3),镉的含量为0.4 μ g/g、铊的含量为1.2 μ g/g、锡的含量为2.2 μ g/g、铝的含量为2.2 μ g/g、锌的含量为4.6 μ g/g ο对上述铟原料进行一次电解,电解液含铟100g/L、氯化钠80 g/L、明胶0.5 g/L、硫脲0.1 g/L,电解时槽电压为0.3V、温度为20°C、pH值为2、电流密度为80A/ m2 ;然后进行二次电解,电解液含铟100g/L、氯化钠80 g/L、明胶0.5 g/L、硫脲
0.1 g/L,电解时槽电压为0.3V、温度为20°C、pH值为2、电流密度为40A/ m2 ;经分析,得到杂质的含量为铜 11X10 _5yg/gj3X10 μ g/g,# 9X10 —Sg/gAex1 _5yg/g、铊3X10 -5yg/gHX10 μ g/g、铁 7X 10 _5yg/gJg2X10 -5yg/g^5X10 _5yg/g,杂质总含量为58X10 4yg/g,可制备得到了 5N高纯铟。
[0025] 实施例二
[0026] 铟原料经酸浸后洗净,测定并计算的主要杂质含量为:铜8 μ g/g、锡5 μ g/g、砷
5 μ g/g、锌 4.5 μ g/g、铭 6 μ g/g、铅 6.5 μ g/g、铁 8.3 μ g/g、锦 3 μ g/g、销 2.3 μ g/g,经过步骤(3),镉的含量为0.42 μ g/g、铊的含量为1.5 μ g/g、锡的含量为1.5 μ g/g、铝的含量为
4.3 μ g/g、锌的含量为3.6 μ g/g。对上述铟原料进行一次电解,电解液含铟100g/L、氯化钠100 g/L、明胶0.5 g/L、硫脲0.1 g/L,电解时槽电压为0.3V、温度为25°C、pH值为2.5、电流密度为100A/ m2 ;然后进行二次电解,电解液含铟100g/L、氯化钠100 g/L、明胶0.5 g/L、硫脲0.1 g/L,电解时槽电压为0.2V、温度为25°C、pH值为2.5、电流密度为50A/ m2 ;经分析,得到杂质的含量为铜 6 X 10 -5yg/gi3X10 _5 μ g/g、砷 10X 10 -5yg/g#3X10
μ g/g、铊 IX 10 -5yg/g、m2X10 -5yg/g、#4X10 _5yg/gJg2X10 -5“8/^、铝3父104 μ g/g,杂质总含量为41X10 _5yg/g,可制备得到了 5N高纯铟。
[0027] 实施例三
[0028] 铟原料经酸浸后洗净,测定并计算的主要杂质含量为:铜7 μ g/g、锡5.5 μ g/g、砷
6 μ g/g、锌 3.6 μ g/g、铭 5.2 μ g/g、铅 6 μ g/g、铁 5.5 μ g/g、锦 6.2 μ g/g、销 3.I μ g/g,经过步骤(3),镉的含量为0.9 μ g/g、铊的含量为2 μ g/g、锡的含量为1.2 μ g/g、铝的含量为
2.1 μ g/g、锌的含量为2 μ g/g O对上述铟原料进行一次电解,电解液含铟100g/L、氯化钠120 g/L、明胶0.5 g/L、硫脲0.1 g/L,电解时槽电压为0.3V、温度为25°C、pH值为2.5、电流密度为120A/ m2 ;然后进行二次电解,电解液含铟100g/L、氯化钠120 g/L、明胶0.5 g/L、硫脲0.1 g/L,电解时槽电压为0.2V、温度为25°C、pH值为2.5、电流密度为60A/m2 ;经分析,得到杂质的含量为铜 10X10 -5yg/gj4X10 _5 μ g/g、砷 12X 10 —ig/g^ex1
μ g/g、铊 3 X 10 μ g/g、铅 3 X 10 -5yg/g、#9X10 -5yg/gJg2X10 -548/^、铝6父10_5 μ g/g,杂质总含量为65 X 10 _5yg/g,可制备得到了 5N高纯铟。
[0029] 上述实施方式仅供说明本发明之用,而并非是对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。

Claims (6)

1.高纯铟制备方法,其特征包括以下步骤: (1)酸浸,原料铟浸入稀硫酸中,除去表面的氧化物; (2)测定,将原料铟从步骤(I)的稀硫酸中取出、洗净并干燥,利用光度计测定原料铟中杂质及含量; (3)熔炼除杂,将经步骤(2)处理的原料铟熔炼,脱除杂质锡、铊、镉; (4) 一次电解,以经步骤(3)处理后的原料铟作为阳极、钛板作为阴极,在以硫酸铟为电解液的电解槽内进行电解,电解后钛板上析出金属铟; (5 ) 二次电解,以步骤(4 )的金属铟作为阳极,钛板作为阴极,在以硫酸铟为电解液的电解槽内进行电解,得到高纯铟。
2.根据权利要求1所述的高纯铟制备方法,其特征在于:将所述步骤(3)的原料铟置于坩祸中,并加入浓度为5%的碘化钾的甘油溶液,加热至180°C熔炼30分钟,脱除杂质镉。
3.根据权利要求1所述的高纯铟制备方法,其特征在于:将所述步骤(3)的原料铟置于坩祸中,并加入浓度为15%的氯化铵和氯化锌的甘油溶液,加热至220°C熔炼30分钟,脱除杂质铭。
4.根据权利要求1所述的高纯铟制备方法,其特征在于:将所述步骤(3)的原料铟:氢氧化钠:硝酸钠按照40:5:1的质量比置于坩祸中,在350°C的温度下熔炼20分钟,脱除杂质锡。
5.根据权利要求1所述的高纯铟制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中的电解液含铟100g/L、氯化钠80 g/L—120 g/L、明胶0.5 g/L、硫脲0.1 g/L,电解时槽电压为0.2V—0.3V、温度为 20°0 — 30°0、?!1值为 2— 3、电流密度为 80A/ m2—100 A/ m2。
6.根据权利要求1所述的高纯铟制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中的电解液含铟100g/L、氯化钠80 g/L—120 g/L、明胶0.5 g/L、硫脲0.1 g/L,电解时槽电压为0.2V—.0.3V、温度为 20°0 — 30°0、?!1值为 2— 3、电流密度为 40A/ m2—60 A/ m2。
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