CN1490433A - 一种制备高纯铟的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备高纯铟的方法，该方法包括首先电解粗铟阳极，然后在高真空和高温下蒸馏电解得到的阴极铟片以除去挥发性杂质，然后将真空蒸馏后的金属铟熔化铸成阳极进一步电解得到6N(99.9999％)以上纯度的高纯铟。

Description

一种制备高纯铟的方法
本发明属于冶金领域，涉及一种提取高纯金属铟的生产方法，适用于从99％以下的粗金属铟生产纯度达99.999％-99.9999％以上高纯铟的提纯方法。
高纯金属铟在半导体制造方面有着广泛用途，是一种参杂元素，用于制备半导体化合物，制备铟基半导体化合物时，对铟的纯度要求很高，必须采用99.999％-99.9999％以上纯度的高纯铟。由于铟金属在地壳中极为分散，几乎没有独立的工业矿物，全世界绝大部分金属铟主要源于锌、锡、铜等冶炼工业的综合回收，用这些原料生产的铟含有较多的锌、铜、锡、铝、铊、铅、镉、铁、镍、砷、银、硫、硅等杂质组分，杂质对铟的性能有很大影响，为此必须对粗铟进行提纯，一般通过联合采用几种提纯的方法将这些杂质除去，因为每一种提纯方法仅对其中的一部分杂质有效。中国专利申请CN1221800A公开了一种从铁矾渣提取铟的方法，该方法是将铁矾渣焙烧并浸出，然后经过萃取和反萃取得到品位99.993％的铟锭；目前最常用的高纯金属铟提纯工艺是将粗铟经过电解精炼，然后再通过真空熔炼和区域熔炼来获得纯度99.999％-99.9999％以上的高纯铟。由于区域熔炼工艺设备复杂，设备产能小，收率低，要达到大规模工业生产高纯铟要求难度大。
本发明的目的是提供一种便于操作，易实现大规模工业生产高纯铟金属的生产方法，适用于从99％以下的粗金属铟生产纯度达99.999％-99.9999％以上高纯铟的提纯方法。
本发明是依据电化学反应的原理，以及金属铟与杂质在高真空下具有不同的蒸气压来达到与杂质分离的目的。本发明采用电化学精炼-真空蒸馏-电化学精炼联合提纯工艺实现金属铟的提纯，首先将粗铟作阳极，在硫酸溶液中电解精炼铟，使金属铟纯度达到99.99％，然后通过真空熔炼，真空熔炼在2×10-3Pa以下，分两段进行，第一段温度为650-850℃，第二段温度为1000-1250℃，以真空蒸馏后的精铟为阳极，在盐酸溶液中进行电解精炼，最后将电解得到的阴极铟熔铸，得到纯度99.9999％(6N)以上的高纯铟锭。
本发明是这样实现的：
1.第一次电解，将粗铟熔化铸成阳极，阴极使用环氧树脂粘边的石墨板，在聚氯乙烯硬质塑料板作成的电解槽中进行电解，用硫酸溶解铟锭配制电解液，电解液中含有铟70-120克/升，氯化钠50-100克/升，明胶0.2-0.5克/升，pH值2.5-3，电解时槽电压控制在0.3-0.5伏，阴极电流密度为0.01-0.03安培/cm2，电解后在石墨阴极上析出的铟片，其纯度可达99.99％。
2.真空蒸馏，将电解阴极铟片放入真空熔炼炉中蒸馏除杂，真空炉内残压保持在2×10-3Pa以下，分两步除杂，第一步，熔炼温度为650-850℃，时间为1-3.5小时，主要除去硫、砷、锌、镉、锑、硒等易挥发杂质；第二步，熔炼温度为1000-1250℃，时间为0.5-2小时，有效除去铅、铊、铁等低挥发性杂质。真空蒸馏后金属铟纯度达99.999％以上。
3.第二次电解，将真空蒸馏后的金属铟熔化铸成阳极，阴极用钛板，在聚氯乙烯硬质塑料板作成的电解槽中进行电解，电解液用光谱纯盐酸溶解6N(99.9999％)高纯铟配制，其中含有：铟60-100克/升，氯化钠50-100克/升，硫脲0.1-0.5克/升，明胶0.2-0.5克/升，pH值为2.5-3，(其中：氯化钠是电解质，用于增强电流效率；加入硫脲和明胶有利于除杂，降低铅、铜镍等杂质的含量，明胶还可改变阴极钛板表面张力，使铟容易粘附上阴极板；关于pH值，在pH值大于3以后，铟将沉淀出来，不能保持在溶液中，但如果溶液pH值太低，即酸性大，又容易将电解出的阴极铟重新溶到溶液中，所以溶液pH值选择在2.5-3)，电解时槽电压控制在0.3-0.5伏，阴极电流密度为0.01-0.03安培/cm2，电解后将在阴极钛板上析出的铟片取下，用热无离子水洗涤后，在200-300℃下将阴极铟片熔化铸锭，得到6N(99.9999％)以上纯度的高纯铟。
下面用实施例进一步说明本发明的方法。应该理解的是这些实施例仅仅是用于进一步说明本发明的实施方案，而不是用于限制本发明。在本发明的实质上对本发明进行的各种改进都属于本发明的保护范围。除非另有说明，本发明中的百分数都是重量百分数。
实施例1：制备6N高纯铟
其中粗铟原料含锌0.09％、锑0.8％、铜0.03％、锡0.001％、铝0.05％、铊0.005％、铅0.05％、镉、0.07％、铁0.006％、镍0.02％，采用的工艺条件是：
第一次电解：其中电解液含铟100克/升，氯化钠65克/升，明胶0.2克/升，pH值2.5，槽电压0.3伏，阴极电流密度为0.02安培/cm2；
真空蒸馏：炉内残压1.6×10-3Pa，第一步熔炼温度为800±20℃，时间为2小时，第二步，熔炼温度为1180±20℃，时间为2小时；
第二次电解：其中电解液含铟70克/升，氯化钠40克/升，硫脲0.15克/升、明胶0.3克/升，pH值2.5，槽电压0.3伏，阴极电流密度为0.01安培/cm2。
按此条件操作得到6N高纯铟，经光谱分析杂质如下：铁8×10-6％、铜1×10-5％、铅2×10-6％、锡3×10-6％、镉1×10-6％、镁1×10-5％、硫1×10-5％、硅1×10-5％，杂质总量0.63ppm，达到国标GB8803-87要求。
实施例2：制备6N高纯铟
其中粗铟原料含锌0.3％、锑0.4％、铜0.05％、锡0.08％、铝0.07％、铊0.01％、铅0.09％、镉、0.7％、铁0.004％、银0.02％，采用工艺条件是：
第一次电解：其中电解液含铟80克/升，氯化钠50克/升，明胶0.2克/升，pH值2.5，槽电压0.3伏，阴极电流密度为0.015安培/cm2；
真空蒸馏：炉内残压1.6×10-3Pa，第一步熔炼温度为730±20℃，时间为2.5小时，第二步，熔炼温度为1200±20℃，时间为1.5小时；
第二次电解：其中电解液含铟90克/升，氯化钠40克/升，硫脲0.2克/升、明胶0.25克/升，pH值2.5，槽电压0.3伏，阴极电流密度为0.02安培/cm2。
按此条件操作得到6N高纯铟，经光谱分析杂质如下：铁6×10-6％、铜8×10-6％、铅5×10-6％、锡2×10-6％、镉1×10-6％、镁6×10-6％、硫1×10-5％、硅1×10-5％，杂质总量0.48ppm，达到国标GB8803-87要求。

Claims (1)

1.一种制备高纯铟的方法，该方法包括下列步骤：
(a).第一次电解：将粗铟熔化铸成阳极，使用环氧树脂粘边的石墨板作为阴极，在聚氯乙烯硬质塑料板作成的电解槽中进行电解，用硫酸溶解铟锭配制电解液，电解液中含有铟70-120克/升，氯化钠50-100克/升，明胶0.2-0.5克/升，pH值2.5-3，电解时槽电压控制在0.3-0.5伏，阴极电流密度为0.01-0.03安培/cm2，电解后在石墨阴极上析出铟片；
(b).真空蒸馏：将电解阴极铟片放入真空熔炼炉中蒸馏除杂，真空炉内压力保持在2×10-3Pa以下，分两步除杂，第一步，熔炼温度为750-850℃，时间为1-3.5小时，第二步，熔炼温度为1000-1250℃，时间为0.5-2小时；
(c).第二次电解：将真空蒸馏后的金属铟熔化铸成阳极，阴极用钛板，在聚氯乙烯硬质塑料板作成的电解槽中进行电解，用光谱纯盐酸溶解6N高纯铟配制电解液，电解液含有：铟60-100克/升，氯化钠50-100克/升，硫脲0.1-0.5克/升，明胶0.2-0.5克/升，pH值为2.5-3，电解时槽电压控制在0.3-0.5伏，阴极电流密度为0.01-0.03安培/cm2，电解后将在阴极钛板上析出的铟片取下，用热无离子水洗涤后，在200-300℃下将阴极铟片熔化铸锭，得到高纯铟。
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