CN117721327A - 一种从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及稀有金属合金分离回收领域，提供了一种从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，通过三次不同温度下的蒸馏从铟锡合金中提纯出纯度为4N的铟。本方法通过相较于化合处理法，避免提纯过程产生污染的问题，相较于电解精炼法，提纯量更大，流程更短；同时，合理地设计多次真空蒸馏的温度，进一步提高了铟的回收率。

Description

一种从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法

技术领域

本发明涉及稀有合金分离回收领域，具体为一种从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法。

背景技术

铟是一种银灰色、质地极软的稀散金属，因其熔点低、沸点高、导热导电性能良好、具光渗透性等特性，被广泛应用于生产ITO靶材、半导体材料、焊料和合金等。铟锡合金是由In铟与Sn锡金属元素组合在一起的二元合金，其主要来源于ITO靶材废料的回收过程中，因为铟锡合金废料中含有高价值的铟金属和锡金属，对其进行回收分离出金属铟和金属锡，对铟锡二次资源的循环利用有着重要意义。

现有从铟锡合金中分离回收锡和铟的常用的方法有电解精炼法、区域熔炼法、化学处理法、真空蒸馏法等。其中电解精炼法产量高，工业上易于生产，但纯度相对较低；区域熔炼提纯是利用同温度下杂质元素在固、液两相组成不同的条件，使得基体与杂质分离从而达到提纯的目的，提纯纯度高，但产量小，可以用于制备超高纯金属；化学处理法是通过加入化学添加剂经氧化还原等一系列反应合成出高纯金属，该方法纯度高，但存在环境污染的问题；真空蒸馏方法以其流程短、消耗少、对环境无污染等优点，成为高纯金属，特别是低熔点金属的研究热点和工业生产中的最主要的方法之一，真空蒸馏技术的本质就是蒸馏－升华，利用各元素蒸汽压的差异，在真空条件下提纯稀土金属。

CN202210134679.8及一种含铟焊锡中回收铟的方法和系统，该方法将含铟焊锡经过一次真空蒸馏得到一次合金和真空锡；将得到一次合金二次真空蒸馏得到二次合金和二次真空锡，二次真空锡与含铟焊锡混合后进行一次真空蒸馏；将得到的二次合金在熔化锅中熔化，控制温度320-350℃捞浮渣，产出贫铟渣和铅锑合金；将得到的贫铟渣在熔析炉中熔析作业，产出铅锑合金和富铟渣。从其说明书中可见其一次真空蒸馏和二次真空蒸馏的参数均保持一致，而在实际应用中真空蒸馏中对温度段的设计会严重影响金属的产出和回收率，同时，金属的实际蒸汽压和蒸发速率也对生产效率有着重要的影响。显而易见地，该方案将多次真空蒸馏的各项参数设计一致，并不能更高效率、高产出率地从铟锡合金中提纯铟。

基于此，本案解决的技术问题是：如何解决利用真空蒸馏提纯铟时产出和回收率不足以满足大规模生产的需求的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，本方法通过真空蒸馏的方式从铟锡合金中提纯铟，相较于化合处理法，避免提纯过程产生污染的问题，相较于电解精炼法，提纯量更大，流程更短；同时，合理地设计多次真空蒸馏的温度，进一步提高了铟的回收率。

本发明的技术方案是：

一种从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1、将铟锡合金置入第一真空炉中，抽真空并加热到设定温度A，保温保压蒸馏5h以上，包括但不限于5h；

步骤2、停止加热，降温到设定温度D，破除真空状态，收集第一真空炉内物质，得到粗铟物料和粗锡金属；

步骤3，将步骤2中得到的粗铟物料置入第二真空炉中，抽真空并加热到设定温度B，保温保压蒸馏5h以上，包括但不限于5h；

步骤4、停止加热，降温到设定温度D，破除真空状态，收集第二真空炉内物质，得到粗铟和纯度为4N的精铟；

步骤5、将步骤4中得到的精铟置入第三真空炉中，抽真空并加热到设定温度B，保温保压蒸馏5h以上，包括但不限于5h；

步骤6、停止加热，降温到设定温度D，破除真空状态，收集真空炉内物质，得到粗铟和4N精铟；

其中，所述设定温度A的范围为1200℃～1400℃，包括但不限于1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃，设定温度B的范围为1000℃～1200℃，包括但不限于1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃，设定温度C的范围为700℃～1000℃，包括但不限于700℃、750℃、800℃、900℃、1000℃；所述设定温度A与设定温度B之差为200℃，设定温度B与设定温度C之差为100℃～300℃，包括但不限于100℃、200℃、300℃；所述设定温度D的温度范围为100℃～500℃，包括但不限于100℃、200℃、300℃、400℃、500℃。

在上述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法中，所述步骤1、步骤3、步骤5中抽真空前需要先通入氮气置换真空炉中的空气。

在上述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法中，所述步骤2、步骤4、步骤6中破除真空状态前需要先通入氮气填充真空炉。

在上述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法中，所述氮气的流量为3L/min，通气时间为15min，压力为0.1MPa。

在上述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法中，所述步骤1、步骤3、步骤5中抽真空直至真空度达到10pa以下，包括但不限于10pa、9pa、8pa、7pa、6pa、5pa、4pa、3pa、2pa、1pa。

在上述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法中，所述铟锡合金包含X％铟、Y％锡、余量杂质，其中7≤X≤97，2.5％≤Y≤92％。

在上述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法中，所述铟锡合金中的含量，包括97％铟、2.5％锡、余量杂质。

在上述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法中，所述设定温度A为1400℃，设定温度B为1200℃，设定温度C为1000℃，设定温度D为500℃。

在上述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法中，所述步骤1、步骤3、步骤5保温保压蒸馏5h～10h，包括但不限于5h、6h、7h、8h、9h、10h。

本发明上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

本发明通过三次蒸馏的方式从铟锡合金中提纯出纯度为4N的铟，具有生产周期短、减少环境污染、增加单位时间的产量和回收率的优点，此外，因为蒸馏温度是影响杂质元素去除最主要的因素，温度过高会导致铟的挥发量增加，从而影响铟的回收率，但是，温度过低又会导致铟的挥发量减少，从而影响单位时间的产量，故本方式合理地选取三次蒸馏的温度，通过不同的温度层次提纯铟以进一步提高铟的单位时间的产量和回收率。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1、将含量为7％铟、92％锡、余量杂质共20.01kg的铟锡合金置入第一真空炉中，抽真空并加热到1200℃，保温保压蒸馏10h；

步骤2、停止加热，降温到100℃，破除真空状态，收集第一真空炉内物质，得到粗铟物料和粗锡金属；

步骤3，将步骤2中得到的粗铟物料置入第二真空炉中，抽真空并加热到1000℃，保温保压蒸馏10h；

步骤4、停止加热，降温到100℃，破除真空状态，收集第二真空炉内物质，得到铟锡合金和精铟；

步骤5、将步骤4中得到的精铟置入第三真空炉中，抽真空并加热到700℃，保温保压蒸馏10h；

步骤6、停止加热，降温到100℃，破除真空状态，收集真空炉内物质，得到粗铟和纯度为4N的精铟。

其中，所述步骤1、步骤3、步骤5中抽真空前需要先通入流量为3L/min，压力为0.1MPa氮气，通气时间15min置换真空炉中的空气。

所述步骤2、步骤4、步骤6中破除真空状态前需要先通入氮气填充真空炉。

所述步骤1、步骤3、步骤5中抽真空直至真空度达到1pa。

实施例2

与实施例1基本相同，其区别在于，铟锡合金的含量为52％铟、47％锡、余量杂质，共20.13kg。

实施例3

与实施例2基本相同，其区别在于，设定温度A为1250℃，设定温度B为1050℃，设定温度C为800℃，设定温度D为200℃，步骤1、步骤3、步骤5均保温保压蒸馏8h。

实施例4

与实施例1基本相同，其区别在于，铟锡合金的含量为90％铟、9％锡、余量杂质，共20.22kg。

实施例5

与实施例4基本相同，其区别在于，设定温度A为1300℃，设定温度B为1100℃，设定温度C为900℃，设定温度D为400℃，步骤1、步骤3、步骤5均保温保压蒸馏6h。

实施例6

与实施例1基本相同，其区别在于，铟锡合金的含量为97％铟、2.5％锡、余量杂质，共20.28kg。

实施例7

与实施例1基本相同，其区别在于，设定温度A为1400℃，设定温度B为1200℃，设定温度C为1000℃，设定温度D为500℃，步骤1、步骤3、步骤5均保温保压蒸馏5h。

实施例8

与实施例1基本相同，其区别在于，步骤1、步骤3、步骤5均保温保压蒸馏5h。

实施例9

与实施例1基本相同，其区别在于，步骤1、步骤3、步骤5均保温保压蒸馏12h。

对比例1

与实施例1基本相同，其区别在于，设定温度A、设定温度B、设定温度C均为1200℃。

对比例2

与实施例1基本相同，其区别在于，设定温度A、设定温度B、设定温度C均为1000℃。

对比例3

与实施例1基本相同，其区别在于，设定温度A、设定温度B、设定温度C均为700℃。

对比例4

与实施例1基本相同，其区别在于，设定温度B为900℃。

对比例5

与实施例1基本相同，其区别在于，所述步骤1、步骤3、步骤5均保温保压蒸馏4h。

生产结果：

表1：不同工艺下的产能数据

结果分析：

实施例1、实施例2、实施例4、实施例6比较，不同含量的铟锡合金，在相同的工艺下，最终产品纯铟均能达到纯度为4N的质量要求，在整个蒸馏过程中，相同温度条件下，铟的蒸气压比锡的蒸气压高，能够实现分离。同时随着原料中的铟含量升高，产品中的铟纯度有所提高。

实施例2与实施例3比较，相同含量的铟锡合金，在改变各次真空蒸馏温度后，在缩短了蒸馏时间的情况下，仍能够获得相应纯度的产品，并缩短了加工周期，但回收率相对减少。

实施例4与实施例5比较，相同含量的铟锡合金，在改变各次真空蒸馏温度后，在缩短了蒸馏时间的情况下，仍能够获得相应纯度的产品，并缩短了加工周期，回收率差距不明显。

实施例6与实施例7比较，相同含量的铟锡合金，在改变各次真空蒸馏温度后，通过适当提高温度，缩短各蒸馏时间，仍能够获得相应纯度的产品，缩短了加工周期，但回收率相对减少。

实施例1、实施例8与实施例9比较，相同含量的铟锡合金，只改变各次真空蒸馏的时长，仍能够获得相应纯度的产品。其原因在于在整个蒸馏过程中，相同温度条件下，铟的蒸气压比锡的蒸气压高，能够实现分离。

实施例1、对比例1、对比例2与对比例3比较，相同含量的铟锡合金，保持各次真空蒸馏温度不变，当第一次蒸馏时的温度低于1200度时，会极大的影响产品铟的综合回收率。

实施例1、对比例4比较，相同含量的铟锡合金，改变各次真空蒸馏之间的温度差异，当第二次蒸馏时的温度低于1000度时，也会极大的影响产品铟的综合回收率。同时影响了最终产品的纯度未达到4N。

实施例1、对比例5比较，相同含量的铟锡合金，只改变各次真空蒸馏的时长，当蒸馏时间较短时，难以蒸发完全，从而影响产品铟的综合回收率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1、将铟锡合金置入第一真空炉中，抽真空并加热到设定温度A，保温保压蒸馏5h以上；

步骤2、停止加热，降温到设定温度D，破除真空状态，收集第一真空炉内物质，得到粗铟物料和粗锡金属；

步骤3，将步骤2中得到的粗铟物料置入第二真空炉中，抽真空并加热到设定温度B，保温保压蒸馏5h以上；

步骤4、停止加热，降温到设定温度D，破除真空状态，收集第二真空炉内物质，得到铟锡合金和精铟；

步骤5、将步骤4中得到的精铟置入第三真空炉中，抽真空并加热到设定温度B，保温保压蒸馏5h以上；

步骤6、停止加热，降温到设定温度D，破除真空状态，收集真空炉内物质，得到粗铟和纯度为4N的精铟；

其中，所述设定温度A的范围为1200℃～1400℃，设定温度B的范围为1000℃～1200℃，设定温度C的范围为700℃～1000℃；所述设定温度A与设定温度B之差为200℃，设定温度B与设定温度C之差为100℃～300℃；所述设定温度D的温度范围为100℃～500℃。

2.根据权利要求1所述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，其特征在于，所述步骤1、步骤3、步骤5中抽真空前需要先通入氮气置换真空炉中的空气。

3.根据权利要求2所述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，其特征在于，所述步骤2、步骤4、步骤6中破除真空状态前需要先通入氮气填充真空炉。

4.根据权利要求3所述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，其特征在于，所述氮气的流量为3L/min，通气时间为15min，压力为0.1MPa。

5.根据权利要求1所述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，其特征在于，所述步骤1、步骤3、步骤5中抽真空直至真空度达到10pa以下。

6.根据权利要求1～5任一所述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，其特征在于，所述铟锡合金包含X％铟、Y％锡、余量杂质，其中7≤X≤97，2.5％≤Y≤92％。

7.根据权利要求6所述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，其特征在于，所述铟锡合金中的含量，包括97％铟、2.5％锡、余量杂质。

8.根据权利要求7所述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，其特征在于，所述设定温度A为1400℃，设定温度B为1200℃，设定温度C为1000℃，设定温度D为500℃。

9.根据权利要求8所述的从铟锡合金中分离粗锡和精铟的方法，其特征在于，所述步骤1、步骤3、步骤5保温保压蒸馏5h～10h。