CN113652717B - 一种ito废靶材的回收工艺 - Google Patents

Abstract

一种ITO废靶材的回收工艺，先在电解槽内调配电解液，电解液的PH值在0.5—2之间，电解液中的溶质为有机酸根0.01—5mol/l，无机酸根0.01—5mol/l，电解液中的溶剂为超纯水，再将ITO废靶材放入阳极筐内，然后将阴极板、阳极筐都放入电解液内，阳极筐的内部与电解液相通，再将阳极筐上、阴极板上的阴极耳接入电路，然后启动阳极耳、阴极耳所在电路以开始电解，电解的温度为10—50℃，电解的电流为30‑100A/㎡，直至阴极板表面出现铟单质，优选阴极板上出现的铟单质呈现为整片状，以进行整片取铟。本设计不仅无废气、废液产生，污染较小，而且无损耗，成本较低。

Description

一种ITO废靶材的回收工艺

技术领域

本发明涉及一种回收技术，属于ITO靶材领域，尤其涉及一种ITO废靶材的回收工艺。

背景技术

ITO靶材是由纯度为99.99%以上的铟和纯度99.99%以上的锡混合通过电化学，或火法制备而成，在现有的技术中，ITO靶材的使用效率仅为30%左右，有大量废靶材产生，而就废靶材而言，其依然主要为氧化铟和氧化锡的混合物，其中，氧化铟、氧化锡的质量比例一般在95—80：5—15之间，回收ITO靶材的主要目的是提纯靶材中高附加值的金属铟，纯度越高，后续使用的性能会更好，金属在地球的总量是有限的，而回收提纯可是更高效的使用资源。

现有的回收方法一般包括火法回收与酸溶法，其中，火法回收的耗能较多，且会产生大量污染；至于酸溶法，需要先将废靶材磨成粉，再加强酸溶解，然后通过调节PH值分段回收锡与铟，回收过程中有许多废液与废气生成，同时，粉末在打磨中易产生损耗和其他元素污染。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的污染较大、成本较高的缺陷与问题，提供一种污染较小、成本较低的ITO废靶材的回收工艺。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种ITO废靶材的回收工艺，所述回收工艺包括以下步骤：

造液步骤：在电解槽内调配电解液，该电解液的PH值在0.5—2之间；所述电解液中的溶质为有机酸根0.01—5mol/l，无机酸根0.01—5mol/l，电解液中的溶剂为超纯水；

投料步骤：先将ITO废靶材放入阳极筐内，再将阴极板、阳极筐都放入电解液内，阳极筐的内部与电解液相通，然后将阳极筐上的阳极耳、阴极板上的阴极耳接入电路；

电解步骤：启动阳极耳、阴极耳所在电路，开始电解，电解的温度为10—50℃，电解的电流为30-100A/㎡，直至阴极板表面出现铟单质。

所述阴极板上出现的铟单质呈现为整片状，以进行整片取铟。

所述整片取铟的频率为24—72小时/次。

所述有机酸根为磺酸根、柠檬酸根、甲酸根、亚磺酸根中的任意一种或任意混合。

所述无机酸根为硫酸根、硝酸根中的任意一种或任意混合。

所述电解步骤所得的铟单质，先用纯水清洗至清洗后水电阻不低于1千欧，再对铟单质进行压饼、熔铸，以获得铟饼。

所述阳极筐的顶部上近阳顶筐口的部位设置有阳极耳，阳极筐的内部设置有阳极筐内腔以设置ITO废靶材，阳极筐的侧部上开设有多个阳通孔以与电解槽内的电解液相通。

所述阳极筐、阳极耳的制作材质都为钛。

所述投料步骤中，所述将阴极板放入电解液内是指：先将阴极板放入阴极筐内，再将阴极筐放入电解液内，所述阴极筐包括阴底板及与其四个侧边一一对应进行垂直连接的阴前板、阴后板、阴左板、阴右板，所述阴前板、阴后板、阴左板、阴右板都为封闭结构；

所述阴左板上近阴底板的部位开设有注液孔，阴右板上近阴顶筐口的部位开设有溢流孔，所述注液孔与外循环过滤系统的输出端相连通，所述外循环过滤系统的输入端与电解槽内的电解液的上层清液区相通。

所述电解步骤中，当电解液的PH值不在0.5—1.5之间时，加酸或碱以将PH值调节至0.5—1.5之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种ITO废靶材的回收工艺中，电解液为酸性，其PH值在0.5—2之间，电解液包括有机酸根、无机酸根与超纯水，其中，有机酸根的浓度为0.01—5mol/l，无机酸根的浓度为0.01—5mol/l，当在电解液的内部放入阳极板（即ITO废靶材）、阴极板进行电解反应时，有机酸根、无机酸根共同作用，不会产生废气、废液，而电解液又能循环使用，如将混浊的电解液静置，取其上层清液，即可直接注入电解槽中重复使用，此外，不需对ITO废靶材进行磨粉等预处理操作，降低损耗，避免外来污染的进入。因此，本发明不仅无废气、废液产生，污染较小，而且无损耗，成本较低。

2、本发明一种ITO废靶材的回收工艺中，电解的温度为10—50℃，电解的电流为30-100A/㎡，与现有技术中的火法（2000摄氏度以上）或酸溶法相比，不仅温度较低，接近正常室温的范围，有利于降低能耗，而且电解电流要求不高，既能节省电力，又利于保持电流稳定，从而保证生产持续稳定进行。因此，本发明不仅能耗较低，而且生产稳定。

3、本发明一种ITO废靶材的回收工艺中，阳极泥（主要为氧化锡）在电解液中与有机相发生团聚，聚集在阳极筐附近，同时，阴极由于电解液的拉平效应，在阴极板上得到铟单质，并进行铟锡分离，在此基础上，当阴极板是设置在阴极筐中时，阴极筐会对阴极板及其上的铟单质进行保护，降低其与电解液，尤其是与氧化锡接触或反应的概率，使得铟单质平整连续的沉积在阴极板上，便于被整片取下，然后直接制饼再后续应用。因此，本发明不仅利于制取铟单质，而且能够进行整片取铟。

4、本发明一种ITO废靶材的回收工艺中，阴极筐及其内部设置的阴极板一并放入电解液内，其中，阴极筐包括阴底板及与其四个侧边一一对应进行垂直连接的阴前板、阴后板、阴左板、阴右板，所述阴前板、阴后板、阴左板、阴右板都为封闭结构，同时，阴左板上近阴底板的部位开设有注液孔，阴右板上近阴顶筐口的部位开设有溢流孔，注液孔与外循环过滤系统的输出端相连通，所述外循环过滤系统的输入端与电解槽内的电解液的上层清液区相通，该设计既能确保阴极板上铟单质的顺利生成，又能隔绝氧化锡沉淀的干扰（减少氧化锡与阴极板上析出的铟单质的接触，可将产品中的锡含量降低30倍左右），避免短路，或者降低铟单质的质量，此外，外循环过滤系统从上层清液区抽取较干净的电解液（含有铟离子），再向注液孔注入该电解液，而阴极筐内的电解液到达溢流孔时又会自动排出阴极筐，形成循环，以保证阴极板处为澄清电解液，沉积出的铟纯度更高，此外，还能实现电解液的循环使用，进一步避免废液的产生。因此，本发明不仅产品的质量较高，而且能够降低废液的产生，原料利用率较高。

附图说明

图1是本发明的电解结构示意图。

图2是本发明中阴极筐与外循环过滤系统的连接示意图。

图3是本发明中阳极筐的结构示意图。

图4是图3的右视图。

图5是本发明中阴左板、阴底板、阴右板的连接示意图。

图6是图5中阴右板的右视图。

图7是本发明中阴前板的结构示意图。

图8是本发明中阴前板的结构示意图。

图中：电解槽1、电解液10、上层清液区11、阳极筐2、阳顶筐口21、阳极耳22、阳极筐内腔23、阳通孔24、阴极板3、阴极筐4、阴底板41、阴前板42、阴后板43、阴左板44、阴右板45、注液孔46、阴顶筐口47、溢流孔48、阴极筐内腔49、外循环过滤系统5。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1—图8，一种ITO废靶材的回收工艺，所述回收工艺包括以下步骤：

造液步骤：在电解槽1内调配电解液10，该电解液10的PH值在0.5—2之间；所述电解液10中的溶质为有机酸根0.01—5mol/l，无机酸根0.01—5mol/l，电解液10中的溶剂为超纯水；

投料步骤：先将ITO废靶材放入阳极筐2内，再将阴极板3、阳极筐2都放入电解液10内，阳极筐2的内部与电解液10相通，然后将阳极筐2上的阳极耳22、阴极板3上的阴极耳接入电路；

电解步骤：启动阳极耳22、阴极耳所在电路，开始电解，电解的温度为10—50℃，电解的电流为30-100A/㎡，直至阴极板3表面出现铟单质。

所述阴极板3上出现的铟单质呈现为整片状，以进行整片取铟。

所述整片取铟的频率为24—72小时/次。

所述有机酸根为磺酸根、柠檬酸根、甲酸根、亚磺酸根中的任意一种或任意混合。

所述无机酸根为硫酸根、硝酸根中的任意一种或任意混合。

所述电解步骤所得的铟单质，先用纯水清洗至清洗后水电阻不低于1千欧，再对铟单质进行压饼、熔铸，以获得铟饼。

所述阳极筐2的顶部上近阳顶筐口21的部位设置有阳极耳22，阳极筐2的内部设置有阳极筐内腔23以设置ITO废靶材，阳极筐2的侧部上开设有多个阳通孔24以与电解槽1内的电解液10相通。

所述阳极筐2、阳极耳22的制作材质都为钛。

所述投料步骤中，所述将阴极板3放入电解液10内是指：先将阴极板3放入阴极筐4内，再将阴极筐4放入电解液10内，所述阴极筐4包括阴底板41及与其四个侧边一一对应进行垂直连接的阴前板42、阴后板43、阴左板44、阴右板45，所述阴前板42、阴后板43、阴左板44、阴右板45都为封闭结构；

所述阴左板44上近阴底板41的部位开设有注液孔46，阴右板45上近阴顶筐口47的部位开设有溢流孔48，所述注液孔46与外循环过滤系统5的输出端相连通，所述外循环过滤系统5的输入端与电解槽1内的电解液10的上层清液区11相通。

所述电解步骤中，当电解液10的PH值不在0.5—1.5之间时，加酸或碱以将PH值调节至0.5—1.5之间。

本发明的原理说明如下：

本发明中的ITO废靶材在放入阳极筐之前，至少需要两遍清洁，其中，第一遍是去除ITO废靶材的表面灰尘，第二遍是将ITO废靶材上的自来水和剩余细小灰尘冲洗掉，提高最终产品纯度，此外，ITO废靶材放入阳极筐中时，ITO废靶材呈竖向的紧贴阳极筐。

本发明中的无机酸根由硫酸、硝酸提供。

本发明中的有机酸根由甲磺酸、氨基磺酸、柠檬酸、甲酸等提供。

本发明中电解液的净化方式可为：将含有氧化锡粉末的电解液倒入静置桶中，静置12小时，倒出上层清液（主要为有机酸铟）进入电解槽中再次使用，而静置出的沉淀物（主要为氧化锡）则可进入分类回收，净化频次为30天净化一次。

本发明中的阴左板、阴底板、阴右板优选为有机玻璃制作，阴前板、阴后板优选为离子膜制作，同时，阴极板优选为钛板或石墨板。

实施例1：

参见图1—图8，一种ITO废靶材的回收工艺，所述回收工艺包括以下步骤：

造液步骤：在电解槽1内调配电解液10，该电解液10的PH值在0.5—2之间；所述电解液10中的溶质为有机酸根0.01—5mol/l，无机酸根0.01—5mol/l，电解液10中的溶剂为超纯水；

投料步骤：先将ITO废靶材放入阳极筐2内，再将阴极板3、阳极筐2都放入电解液10内，阳极筐2的内部与电解液10相通，然后将阳极筐2上的阳极耳22、阴极板3上的阴极耳接入电路；

电解步骤：启动阳极耳22、阴极耳所在电路，开始电解，电解的温度为10—50℃，电解的电流为30-100A/㎡，直至阴极板3表面出现铟单质。优选阴极板3上出现的铟单质呈现为整片状，以进行整片取铟。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述有机酸根为磺酸根、柠檬酸根、甲酸根、亚磺酸根中的任意一种或任意混合。

所述无机酸根为硫酸根、硝酸根中的任意一种或任意混合。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述阳极筐2的顶部上近阳顶筐口21的部位设置有阳极耳22，阳极筐2的内部设置有阳极筐内腔23以设置ITO废靶材，阳极筐2的侧部上开设有多个阳通孔24以与电解槽1内的电解液10相通。优选阳极筐2、阳极耳22的制作材质都为钛。

实施例4：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述投料步骤中，所述将阴极板3放入电解液10内是指：先将阴极板3放入阴极筐4内，再将阴极筐4放入电解液10内，所述阴极筐4包括阴底板41及与其四个侧边一一对应进行垂直连接的阴前板42、阴后板43、阴左板44、阴右板45，所述阴前板42、阴后板43、阴左板44、阴右板45都为封闭结构；所述阴左板44上近阴底板41的部位开设有注液孔46，阴右板45上近阴顶筐口47的部位开设有溢流孔48，所述注液孔46与外循环过滤系统5的输出端相连通，所述外循环过滤系统5的输入端与电解槽1内的电解液10的上层清液区11相通。

实施例5：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

电解液10中的溶质为有机酸根2.4mol/l，无机酸根2.6mol/l，电解液10中的溶剂为超纯水

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (8)

1.一种ITO废靶材的回收工艺，其特征在于所述回收工艺包括以下步骤：

造液步骤：在电解槽（1）内调配电解液（10），该电解液（10）的pH值在0.5—2之间；所述电解液（10）中的溶质为有机酸根0.01—5mol/l，无机酸根0.01—5mol/l，电解液（10）中的溶剂为超纯水；

投料步骤：先将ITO废靶材放入阳极筐（2）内，再将阴极板（3）、阳极筐（2）都放入电解液（10）内，阳极筐（2）的内部与电解液（10）相通，然后将阳极筐（2）上的阳极耳（22）、阴极板（3）上的阴极耳接入电路；

电解步骤：启动阳极耳（22）、阴极耳所在电路，开始电解，电解的温度为10—50℃，电解的电流为30-100A/㎡，直至阴极板（3）表面出现铟单质；

所述有机酸根为磺酸根、柠檬酸根、甲酸根、亚磺酸根中的任意一种或任意混合；

所述无机酸根为硫酸根、硝酸根中的任意一种或任意混合。

2.根据权利要求1所述的一种ITO废靶材的回收工艺，其特征在于：所述阴极板（3）上出现的铟单质呈现为整片状，以进行整片取铟。

3.根据权利要求2所述的一种ITO废靶材的回收工艺，其特征在于：所述整片取铟的频率为24—72小时/次。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种ITO废靶材的回收工艺，其特征在于：所述电解步骤所得的铟单质，先用纯水清洗至清洗后水电阻不低于1千欧，再对铟单质进行压饼、熔铸，以获得铟饼。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种ITO废靶材的回收工艺，其特征在于：所述阳极筐（2）的顶部上近阳顶筐口（21）的部位设置有阳极耳（22），阳极筐（2）的内部设置有阳极筐内腔（23）以设置ITO废靶材，阳极筐（2）的侧部上开设有多个阳通孔（24）以与电解槽（1）内的电解液（10）相通。

6.根据权利要求5所述的一种ITO废靶材的回收工艺，其特征在于：所述阳极筐（2）、阳极耳（22）的制作材质都为钛。

7.根据权利要求1、2或3所述的一种ITO废靶材的回收工艺，其特征在于：所述投料步骤中，所述将阴极板（3）放入电解液（10）内是指：先将阴极板（3）放入阴极筐（4）内，再将阴极筐（4）放入电解液（10）内，所述阴极筐（4）包括阴底板（41）及与其四个侧边一一对应进行垂直连接的阴前板（42）、阴后板（43）、阴左板（44）、阴右板（45），所述阴前板（42）、阴后板（43）、阴左板（44）、阴右板（45）都为封闭结构；

所述阴左板（44）上近阴底板（41）的部位开设有注液孔（46），阴右板（45）上近阴顶筐口（47）的部位开设有溢流孔（48），所述注液孔（46）与外循环过滤系统（5）的输出端相连通，所述外循环过滤系统（5）的输入端与电解槽（1）内的电解液（10）的上层清液区（11）相通。

8.根据权利要求7所述的一种ITO废靶材的回收工艺，其特征在于：所述电解步骤中，当电解液（10）的pH值不在0.5—1.5之间时，加酸或碱以将pH值调节至0.5—1.5之间。

Images