JP2000153250A - 半導体スクラップの分解法 - Google Patents
半導体スクラップの分解法Info
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
ップを比較的低温でかつ安全に分解する。所要の工程数
を少なくし、産業廃棄物の排出量を減少させ、コストを
低減する。 【解決手段】 リン化ガリウムを主成分とする半導体ス
クラップと、水酸化ナトリウムと水酸化カリウム等の二
種類以上のアルカリ金属水酸化物からなる共晶塩とをニ
ッケル容器に入れ、170〜200℃で加熱溶融するこ
とにより半導体スクラップを分解する。分解で得られた
融液を冷却後、ニッケル容器の内容物を水で溶出した液
を電解液として使用し、電解採取によりガリウムを回収
することがきる。
Description
主成分とする半導体スクラップの分解法に関するもので
ある。
クラップから有価金属であるガリウムを回収するには、
まず半導体スクラップの分解を行わなければならない。
半導体スクラップを分解する方法としては、湿式法と乾
式法が知られている。
水で溶解する方法が実施されている。この方法は、半導
体スクラップを1:1に希釈した王水で加熱溶解し、そ
の溶液にカルシウム塩を添加した後水酸化ナトリウム溶
液またはアンモニア水でpHを11〜12に調整するこ
とでリン酸イオンをリン酸カルシウムとして沈殿分離
し、その後希塩酸を少量ずつ添加し、pH7前後でガリ
ウムイオンを水酸化ガリウムとして沈殿分離する。
殿分離するのは、半導体スクラップの分解液中には大量
の塩素イオンが含まれるので、そのまま電解液として使
用したときには陽極から塩素ガスの発生を伴い作業環境
を悪化させるからである。分離、回収した水酸化ガリウ
ムは15%以上の水酸化ナトリウム溶液に溶解して電解
液とし、電解採取によりガリウムを回収する。
ラップを分解できるという利点があるが、処理工程数が
多く、また産業廃棄物として処分すべきリン酸カルシウ
ムなどの副生成物が大量に発生することからコストが高
く、さらに電解採取では高純度のガリウムが得にくいと
いう欠点から次第に利用されなくなりつつある。
いられるが、これはリン化ガリウムスクラップを真空中
で加熱して、それが分解するときのガリウムとリンとの
蒸気圧の差を利用してガリウムよりも蒸気圧の高いリン
及び不純物を優先的に蒸発、分離させる方法である。
処理中の汚染が比較的少なく、スクラップの分解と同時
にガリウムが回収できるという利点があるが、分解生成
するリンが凝縮して黄リンとなり、黄リンが酸素に対し
て活性であるので処理が難しいという欠点がある。
熱分解によって分離した黄リンを装置内で赤リンに転化
してスクレーパで掻き集める方法がある(特開昭63−
270430号、特開昭64−73029号参照)。こ
の方法では、黄リンを装置内で赤リンに転化させるので
大気中で安定に取り扱うことが可能となる。
空気を流量を制御しながら黄リンと酸素を緩速に反応さ
せることで、空気中で安定な五酸化リンとして回収する
方法も提案されている。
等の取り扱いに関連する環境問題が取り沙汰される中
で、乾式法は、危険物である黄リンを取り扱うことと、
リンの酸化によって生成する五酸化リンが劇物であるこ
とから、安全性の高い湿式法を低コスト化する技術の確
立が要望されている。
半導体スクラップを比較的低温でかつ安全に分解するこ
とができ、電解採取用の電解液がpH調整、沈殿物の分
離除去、洗浄工程を通さずに調製でき、産業廃棄物の排
出量が少なくコストの安い半導体スクラップの分解法を
提供することを目的とする。
ウムを主成分とする半導体スクラップに二種類以上のア
ルカリ金属水酸化物からなる共晶塩を添加し、加熱溶融
して半導体スクラップを分解することにより上記課題を
解決している。
ラップを、耐酸化性、耐アルカリ性でガリウム、リンと
反応し難い材質の容器に入れ、そこに二種類以上のアル
カリ金属水酸化物からなる共晶塩を添加する。半導体ス
クラップとアルカリ金属水酸化物の共晶塩を入れた容器
は180℃以上に加熱したマッフル炉に入れ、アルカリ
金属水酸化物の共晶塩を溶解する。半導体スクラップ
は、アルカリ金属水酸化物の共晶塩の溶解と同時に分解
を開始し半透明の黄褐色の融液を形成する。分解終了後
冷却し、容器の内容物を水で溶出した液は電解液として
そのまま使用し、電解採取でガリウムを回収する。
し易いので、1mm以下の粒子径に粉砕しておくことが
好ましい。粉砕方法はとくに限定されないが、湿気のあ
る大気中で粉砕する場合には、不純物として鉄が存在す
るとホスフィンを発生するので、粉砕機の半導体スクラ
ップに接触する部分の材質としては、酸化アルミニウ
ム、酸化ジルコンなどセラミックスを使用したほうが良
い。
好ましいが、耐酸化性、耐アルカリ性でガリウム、リン
と反応し難い材質ならこれ以外でも差し支えない。半導
体スクラップに添加する二種類以上のアルカリ金属水酸
化物からなる共晶塩としては、水酸化ナトリウムと水酸
化カリウムのモル比1:1の共晶塩が低融点で、融点付
近でも半導体スクラップの分解速度が大きいので最適で
ある。
属水酸化物以外に炭酸塩、酸化物が考えられるが、半導
体スクラップの分解速度が小さいだけでなく、融点が高
く、高価であるので適当ではない。水酸化ナトリウム
(融点323℃)と水酸化カリウム(融点404℃)の
共晶塩は、予めニッケルやジルコニウム等の耐酸化性、
耐アルカリ性容器中で水酸化ナトリウムと水酸化カリウ
ムを323〜450℃で加熱溶解し調製する。モル比
1:1の共晶塩になると融点は170℃となる。水酸化
ナトリウムと水酸化カリウムのモル比は正確に1:1に
合わせる必要はないが、その場合には融点が上昇するの
で加熱温度を上げなければならない。
カリウムの混合物を半導体スクラップと共に直接容器に
入れても半導体スクラップの分解は可能である。しか
し、半導体スクラップの分解を開始させるには、最初に
水酸化ナトリウムの融点以上の温度即ち323℃以上に
加熱しなければならないが、分解反応が激しいため突沸
を起こす。また、404℃以上になると水酸化カリウム
も溶融し、半導体スクラップの分解は急速に進行する
が、温度が高くなるほど容器の酸化が進行するため分解
後の容器の内容物にニッケル等容器材質の混入量が多く
なる。ニッケルの混入量が多くなると、電解採取時に陰
極からホスフィンの発生を引き起こすため危険である。
からなる共晶塩との重量比は、一般的な電解採取の電解
液組成であるガリウムイオン濃度70g/L、アルカリ
金属イオン濃度100g/Lに近くなるように、1:1
〜1:2.5が適当であが、半導体スクラップ中のリン
化ガリウム含有量を考慮して任意に変更しなければなら
ない。
融し始めると次第に半導体スクラップは分解を開始す
る。分解温度は180℃より高ければ分解速度も加速す
るが、内容物の突沸と容器の酸化を防ぐために加熱温度
は200℃以下とするのが好ましい。容器の酸化を防ぐ
ためにはマッフル炉内を窒素雰囲気にすることも可能で
ある。
量を考慮し決定する。目視での判断では気泡の発生がな
ければ終了とみなされる。分解が終了し、冷却後の容器
の内容物は半透明の黄褐色固体となる。容器に水を流し
込み内容物を溶出させた液は、ナトリウムイオン、カリ
ウムイオン、リン酸イオン、ガリウムイオンが溶解した
アルカリ水溶液であり、ナトリウム、ガリウム濃度を電
解採取に適した濃度に調整しそのまま電解液にすること
が可能である。
リウムを主成分とする半導体スクラップの分解にも応用
することができる。
導体スクラップをアルミナ製ボールミルと部分安定化ジ
ルコニアボールを使用して湿式粉砕する。粉砕後の半導
体スクラップは、篩分けにより−200meshの粉末
を回収し、それを分解に使用する。篩上は、再度粉砕す
る。
化カリウムをモル比1:1で入れ、窒素気流中323〜
450℃で加熱して水酸化ナトリウムと水酸化カリウム
の共晶塩を調製する。加熱時間は、30min〜3hで
可能であるがこの範囲に限定されない。共晶塩ができれ
ば融点が170℃まで低下するので、170〜190℃
の加温状態で溶融していることを確認した後、ステンレ
スバット内に流し入れる。共晶塩は急速に凝固し、打撃
式粉砕機等の粉砕機で解砕し5mm以下の粒子とする。
体スクラップと共晶塩とを1:1〜1:2.5の重量比
で入れ、温度180〜200℃のマッフル炉で1〜3h
加熱溶融する。半導体スクラップに対する共晶塩の重量
比が1:1より小さい場合には、分解が完了しない。
1:2.5より大きい場合には半導体スクラップを分解
後、水で溶出し調製した電解液中のガリウムイオンに対
するナトリウムイオン、カリウムイオンの比率が大きす
ぎるため、電解採取時に陰極表面がガリウム酸ナトリウ
ムもしくはガリウム酸カリウムで覆われることが原因で
ガリウムの析出が阻害され電解操業が停止する。加熱時
間は上記範囲に限定されない。もし加熱時間が短くて未
分解半導体スクラップが残留しても、ろ過分離により未
分解半導体スクラップを回収して再度溶融することがで
きる。
後適量の水で溶出し電解液とする。電解液を50〜60
℃に加温し、電流密度3〜7A/dm2 で電解採取し、
ガリウムを回収する。電解採取が進むと電解液のガリウ
ムイオン濃度が減少し、ナトリウムイオン濃度、リン酸
イオン濃度が上昇するのでリン酸ナトリウムの結晶が析
出する。リン酸ナトリウムは、分離回収、精製し清缶
剤、染料分散剤などに利用される。
半導体スクラップ200gを容積2Lのアルミナ製ボー
ルミルポットとφ15の部分安定化ジルコニアボール1
kgを使用して粉砕した。半導体スクラップの組成は7
0wt%GaP、30wt%SiC研磨剤である。粉砕
後の半導体スクラップは、篩分けにより−200mes
hの粉末を分解に使用した。篩上は、再度粉砕した。
体スクラップと、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムを
モル比で1:1に調整した共晶塩を1:1の重量比で入
れ、このニッケルるつぼを内部温度180℃のマッフル
炉に入れ、3h加熱溶融した。冷却後、るつぼの内容物
を1.3Lの水で溶出し電解液とした。電解液中のガリ
ウムイオン濃度は74g/L、アルカリ金属イオン濃度
は99g/L、ニッケルイオン濃度は80ppmであっ
た。
た後50℃に加温し、ガラス状カーボンで作製した陽極
と陰極を入れ、電流密度5A/dm2 で電解採取を行っ
た。陰極にはガリウムが析出し、電解開始時の電流効率
は95%であった。
れば、リン化ガリウムを主成分とする半導体スクラップ
を比較的低温でかつ安全に分解することができる。ま
た、電解採取用の電解液がpH調整、沈殿物の分離除
去、洗浄工程を通さずに調製できるので、コストが安
く、産業廃棄物の排出量を少なくすることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 リン化ガリウムを主成分とする半導体ス
クラップに二種類以上のアルカリ金属水酸化物からなる
共晶塩を添加し、加熱溶融することを特徴とする半導体
スクラップの分解法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32973598A JP4020226B2 (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | 半導体スクラップの分解法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32973598A JP4020226B2 (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | 半導体スクラップの分解法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000153250A true JP2000153250A (ja) | 2000-06-06 |
JP4020226B2 JP4020226B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=18224698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32973598A Expired - Lifetime JP4020226B2 (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | 半導体スクラップの分解法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4020226B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014025140A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Mitsubishi Materials Corp | 銅ガリウム廃材からガリウムを回収する方法。 |
KR101383280B1 (ko) | 2013-08-23 | 2014-04-21 | (주)티에스엠 | 인듐갈륨아연산화물 타겟으로부터 갈륨 회수방법 |
JP2014189434A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Sanwa Yuka Kogyo Kk | ガリウムの回収方法 |
KR101539431B1 (ko) * | 2014-04-01 | 2015-07-27 | 주식회사 엔코 | Mo-cvd 공정에서 발생하는 폐기물로부터 갈륨의 회수 방법 |
-
1998
- 1998-11-19 JP JP32973598A patent/JP4020226B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014025140A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Mitsubishi Materials Corp | 銅ガリウム廃材からガリウムを回収する方法。 |
JP2014189434A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Sanwa Yuka Kogyo Kk | ガリウムの回収方法 |
KR101383280B1 (ko) | 2013-08-23 | 2014-04-21 | (주)티에스엠 | 인듐갈륨아연산화물 타겟으로부터 갈륨 회수방법 |
KR101539431B1 (ko) * | 2014-04-01 | 2015-07-27 | 주식회사 엔코 | Mo-cvd 공정에서 발생하는 폐기물로부터 갈륨의 회수 방법 |
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---|---|
JP4020226B2 (ja) | 2007-12-12 |
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