JP2001348632A

JP2001348632A - インジウムの回収方法

Info

Publication number: JP2001348632A
Application number: JP2000173183A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takemoto; 幸一竹本; Shunichiro Yamaguchi; 俊一郎山口
Original assignee: Nikko Materials Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-12-18
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: JP4598921B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時又
は使用後に発生する高純度酸化インジウム含有スクラッ
プからインジウムを効率よく回収する方法を提供する。【解決手段】ＩＸＯインジウム含有スクラップを塩酸
で溶解して塩化インジウム溶液とし、該溶液のｐＨを調
整した後、亜鉛によりインジウムを置換、回収すること
を特徴とするインジウムの回収方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インジウム−亜
鉛酸化物（ＩＸＯ）ターゲット及びインジウム−錫酸化
物（ＩＴＯ）ターゲット等のスパッタリングターゲット
の製造時又は使用後に発生する高純度酸化インジウム含
有スクラップからインジウムを回収する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＸ
Ｏ）ターゲット及びインジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）タ
ーゲット等のスパッタリングターゲットは液晶表示装置
の透明導電性薄膜やガスセンサーなどに広く使用されて
いるが、多くの場合スパッタリング法による薄膜形成手
段を用いて基板等の上に薄膜が形成されている。このス
パッタリング法は薄膜形成手段として優れた方法である
が、スパッタリングターゲットを用いて、例えば透明導
電性薄膜を製造する場合には、該ターゲットの消耗が均
一に消耗するわけではない。このターゲットの一部の特
に消耗が激しい部分を一般にエロージョン部と呼んでい
るが、このエロージョン部の消耗が進行し、ターゲット
を支持するバッキングプレートが剥き出しになる直前ま
でスパッタリング操作を続行するが、その後は新しいタ
ーゲットと交換している。したがって、使用済みのスパ
ッタリングターゲットには多くの非エロージョン部、す
なわち未使用のターゲット部分が残存することになり、
これらは全てスクラップとなる。また、ＩＸＯスパッタ
リングターゲットの製造時においても、研磨粉や切削粉
からスクラップが発生する。

【０００３】ＩＸＯスパッタリングターゲット材料には
高純度材が使用されており、価格も高いので、一般に上
記のようなスクラップ材からインジウムを回収すること
が行われている。このインジウム回収方法として、従来
酸溶解法、イオン交換法、溶媒抽出法などの湿式精製を
組み合わせた方法が用いられている。例えば、ＩＴＯス
クラップを洗浄及び粉砕後、硝酸に溶解し、溶解液に硫
化水素を通して、錫、鉛、銅などの不純物を硫化物とし
て沈殿除去した後、これにアンモニアを加えて中和し、
水酸化インジウムとして回収する方法である。しかし、
この方法によって得られた水酸化インジウムはろ過性が
悪く操作に長時間を要し、Ｓｉ、Ａｌ等の不純物が多
く、また生成する水酸化インジウムはその中和条件及び
熟成条件等により、粒径や粒度分布が変動するため、そ
の後ＩＴＯターゲットを製造する際に、ＩＴＯターゲッ
トの特性を安定して維持できないという問題があった。

【０００４】このようなことから、本発明者は先に、Ｉ
ＴＯスクラップ等の酸化インジウムを含有する物質を、
予め７５０〜１２００°Ｃで還元性ガスにより還元して
金属インジウムとした後、該インジウムを電解精製する
インジウムの回収方法を提案した（特開平７−１４５４
３２号公報）。これによれば、高純度のインジウムを効
率良く安定して回収することが可能となった。しかし、
ＩＸＯターゲットスクラップに上記方法を適用する場
合、該ＩＸＯスクラップに対応した適切な設備変更を行
わなければ、亜鉛が還元炉を詰まらせてしまうという問
題が発生する。また、還元条件が適切でないと、該還元
によってＩｎ−Ｚｎ合金が生成し、これをアノードメタ
ルとして電解精製を行うと、浴中にＺｎが蓄積してしま
うという問題が起こる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決するために、ＩＸＯスパッタリングターゲットの
製造時又は使用後に発生する高純度酸化インジウム含有
スクラップからインジウムを効率よく回収する方法を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、１．ＩＸＯインジウム含有スクラップを塩酸で溶解し
て塩化インジウム溶液とし、該溶液のｐＨを調整した
後、亜鉛によりインジウムを置換、回収することを特徴
とするインジウムの回収方法２．置換、回収したスポンジインジウムを固体の水酸
化ナトリウムと共に溶解して粗インジウムメタルを作製
した後、さらに該粗インジウムメタルを電解精製し、高
純度インジウムを得ることを特徴とするインジウムの回
収方法３．ＩＸＯインジウム含有スクラップを塩酸で溶解す
る際に、ＩＸＯインジウム含有スクラップ１００ｋｇに
対し、塩酸量を３００〜６００Ｌとし、溶解温度を１０
０〜１１０°Ｃとすることを特徴とする上記１又は２記
載のインジウムの回収方法４．水酸化ナトリウム水溶液で塩化インジウム溶液の
ｐＨ調整を行うことを特徴とする上記１〜３のそれぞれ
に記載のインジウムの回収方法５．塩化インジウム溶液のｐＨを１．０〜２．０に、
液温度を５〜５０°Ｃに調整することを特徴とする上記
１〜４のそれぞれに記載のインジウムの回収方法６．塩化インジウム溶液のｐＨを１．５〜１．８に、
液温度を３０〜４０°Ｃに調整することを特徴とする上
記１〜４のそれぞれに記載のインジウムの回収方法７．亜鉛板を用いてインジウムを置換、回収すること
を特徴とする上記１〜６のそれぞれに記載のインジウム
の回収方法８．粗インジウムメタルをアノードとし、硫酸浴を用
いて、ｐＨ１．８〜２．０、電解精製液中の塩素イオン
濃度を２０〜３０ｇ／Ｌに調整し、電解精製することを
特徴とする上記１〜７のそれぞれに記載のインジウムの
回収方法９．塩素イオン源として、塩酸又は塩化ナトリウム、
塩化カリウム等のアルカリ金属塩化物及び塩化インジウ
ムを使用することを特徴とする上記８又は２に記載する
電解精製によるインジウムの回収方法１０．電解液中のインジウム濃度を４５〜５５ｇ／Ｌに
調整することを特徴とする上記８又は９に記載するイン
ジウムの回収方法１１．電解温度を２５〜５０°Ｃに調整することを特徴
とする上記８〜１０のそれぞれに記載するインジウムの
回収方法を提供する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、ＩＸＯターゲットの研
磨粉等のインジウム含有スクラップを塩酸で溶解する。
この場合、ＩＸＯインジウム含有スクラップ１００ｋｇ
に対して塩酸量を３００Ｌ〜６００Ｌとし、温度１００
〜１１０°Ｃで溶解する。この溶解温度は沸騰状態にあ
る。溶解時間は約３〜５時間程度であり、適宜調節す
る。塩酸量は３００Ｌ〜６００Ｌとする。３００Ｌは反
応当量であり、６００Ｌを超えて添加しても特に反応が
促進するわけではないので、無駄である。上記塩酸量に
調製し、かつ温度１００〜１１０°Ｃで溶解することに
より、未溶解残を極力少なくできる。次に、このように
して得た塩化インジウム溶液に対し、水酸化ナトリウム
水溶液等を用いて、塩化インジウム溶液のｐＨ調整を行
い、塩化インジウム溶液のｐＨを１．０〜２．０とす
る。水酸化ナトリウム水溶液以外に、水酸化カリウムを
使用することもできる。ｐＨを１．０〜２．０とする理
由は、ｐＨが１．０未満であると還元剤となる亜鉛の溶
出が多く、また２．０を超えると水酸化インジウム（Ｉ
ｎ（ＯＨ）_３）が生成して好ましくないからである。好
ましくは、塩化インジウム溶液のｐＨを１．５〜１．８
に調節する。

【０００８】次に、この塩化インジウム溶液を濾過す
る。極微量の残渣は、スクラップ原料に混合し、本発明
のインジウム回収の原料とする。また、濾液について
は、これに水と適量の塩酸を加え、亜鉛による置換用原
液とする。この時の塩化インジウム溶液のｐＨは１．０
〜２．０に、液温度を５〜５０°Ｃに調整する。塩化イ
ンジウム溶液のｐＨの調製は、上記と同様の理由によ
る。液温度を５〜５０°Ｃに調整する理由は、５°Ｃ未
満では反応が遅く、また５０°Ｃを超えると水分蒸発量
が増大して液濃度が不安定になり効率的な反応を行うこ
とができないからである。好ましくは塩化インジウム溶
液のｐＨを１．５〜１．８に、液温度を３０〜４０°Ｃ
に調整する。塩化インジウム溶液のｐＨを調整した後、
亜鉛板等を使用してインジウムを置換する。この場合、
約１６時間放置して置くだけでよい。

【０００９】置換後、固液分離、水洗、乾燥し、スポン
ジインジウムを得る。さらに、この回収したスポンジイ
ンジウムを固体の水酸化ナトリウムと共に溶解して粗イ
ンジウムメタルを作製する。次に、この粗インジウムメ
タルを溶解、鋳造して電解精製用のアノードとする。さ
らに、このインジウムメタルアノードについて、硫酸浴
を用い、ｐＨ１．８〜２．０、電解精製液中の塩素イオ
ン濃度を２０〜３０ｇ／Ｌに調整し、電解精製して高純
度インジウムの回収方法を得る。前記塩素イオン源とし
て、塩酸又は塩化ナトリウム、塩化カリウム等のアルカ
リ金属塩化物及び塩化インジウムを使用することができ
る。インジウムの電解精製の際に、電解精製液中の塩素
イオンを入れるの樹枝状電着物（デンドライト）の生成
を防止し、この結果電極間のショートを抑制して、電解
精製によるインジウムの回収における電流効率の低下を
効果的に防止することができるからである。また、電解
温度を２５〜５０°Ｃに調整し、電解液中のインジウム
濃度を４５〜５５ｇ／Ｌに調整するのが望ましい。この
ように、電解温度を２５〜５０°Ｃに調整し、電解液中
のインジウム濃度を４５〜５５ｇ／Ｌに調整するのは、
４５ｇ／Ｌ未満では電流効率が悪くなり、水素の発生が
多くなるので好ましくないからである。また、５５ｇ／
Ｌを超えても電解には特に問題ないが、系内残が増加す
るという問題があるので、５５ｇ／Ｌ以下とすることが
望ましい。

【００１０】電解装置として特別なものは必要としな
い。例えば精製するインジウムをアノードとし、カソー
ド母板としてチタン板等を用いて電解すれば良い。アノ
ード中の不純物の内インジウムより貴なもの、例えば錫
などはスライムとなって沈殿し、インジウムより卑なも
のは電解液中に溶解し、カソードには析出してこない。
この場合、析出物へのスライムの混入を避けるためアノ
ードとカソードの間に隔膜を設けるのが望ましい。電解
液中に、にかわ、ゼラチン、ＰＥＧ等の界面活性剤を添
加して、さらに上記樹枝状析出物の量を低下させること
ができる。電解液のＰＨは１．０〜２．０に調整するの
が良い。ＰＨが１．０未満であると水素の発生が多くな
り、電流効率が低下するため好ましくない。また、ＰＨ
が２．０を超えるとインジウムが水酸化物を作り沈殿す
るので好ましくない。より好適な範囲はＰＨ１．５〜
１．８である。

【００１１】電流密度は０．１〜２．０Ａ／ｄｍ^２に調
整することが望ましい。電流密度が０．１Ａ／ｄｍ^２未
満であると、生産効率が落ちる。また、逆に電流密度が
２．０Ａ／ｄｍ^２を超えると、水素ガス発生が多くなり
電着せず好ましくない。また、電解温度は１０〜７５°
Ｃに調整して電解することが望ましい。電解温度１０°
Ｃ未満であると電流効率が低下し好ましくない。逆に電
解温度が７５°Ｃを超えると電解液の蒸発が多くなり、
電解液中のインジウム濃度が変動するため好ましくな
い。また、液温が低い方が樹枝状の析出物を抑制できる
傾向がある。より好ましい電解温度は２５〜５０°Ｃで
ある。以上の電解条件により、ショートの原因となる樹
枝状の析出を防止することができ、それによって電流効
率の低下を防止し、かつ電解精製により効率よくインジ
ウムを回収することができる。

【００１２】

【実施例】次に、実施例について説明する。なお、本実
施例は発明の一例を示すためのものであり、本発明はこ
れらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本
発明の技術思想に含まれる他の態様及び変形を含むもの
である。ＩＸＯインジウム含有スクラップ原料として、
酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＸＯスクラップ）２ｋｇ
を使用した。このスクラップ中、Ｉｎは７３．６ｗｔ
％、Ｚｎは８．６ｗｔ％であった。このスクラップ原料
に、濃塩酸１０リットル添加し、１１０°Ｃで４時間加
熱した。液は沸騰状態にあった。溶解後、約６リットル
を採り、６．５Ｎ水酸化ナトリウム３．４リットル添加
し、ｐＨ１．０まで中和した。

【００１３】次に、これを濾過し、残渣（微量）はスク
ラップ原料に戻し、濾液約１０リットルを入手した。こ
れに水２０リットル、塩酸適量を加え、還元液約３０リ
ットルに調整した。この時のｐＨは１．０であり、Ｉｎ
含有量は４８．６ｇ／Ｌであった。この還元液に１２ｃ
ｍ×１５ｃｍの亜鉛板１１枚を浸漬し、１６時間放置し
た。この時の亜鉛板の面積は３９６０ｃｍ^２であった。
この後、固液分離した。この時の廃液中にはＺｎ４６．
２ｇ／Ｌ、Ｉｎ０．２ｇ／Ｌが含まれていた。これを水
洗、乾燥した。Ｉｎ中のＺｎ品位は４６０ｐｐｍであっ
た。これを溶解し鋳造して電解精製用アノード１４２１
ｇが得られた。次に、硫酸浴中で電解精製を行った。電
解条件は次の通りである。ｐＨ１．８〜２．０塩素２０〜３０ｇ／ＬＩｎ濃度４５〜５５ｇ／Ｌ温度４０°Ｃこれによって、得られた精製インジウムの亜鉛品位は＜
１０ｐｐｍ（重量）であった。以上から、酸化インジウ
ム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）スクラップの不純物としての大
半を占める亜鉛を除去することが可能であり、純度の高
いインジウムを回収することができた。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、ＩＸＯスパッタリングターゲ
ットの製造時又は使用後に発生する高純度酸化インジウ
ム含有スクラップからインジウムを効率よくインジウム
を回収することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】インジウムの回収工程図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K001 AA15 BA22 DB04 DB18 HA05 4K058 AA23 BA07 BB03 CA04 CA05 CA08 CA11 CA13 CA17 CA18 FC04 FC14 FC15 FC30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＩＸＯインジウム含有スクラップを塩酸
で溶解して塩化インジウム溶液とし、該溶液のｐＨを調
整した後、亜鉛によりインジウムを置換、回収すること
を特徴とするインジウムの回収方法。
【請求項２】置換、回収したスポンジインジウムを固
体の水酸化ナトリウムと共に溶解して粗インジウムメタ
ルを作製した後、さらに該粗インジウムメタルを電解精
製し、高純度インジウムを得ることを特徴とするインジ
ウムの回収方法。
【請求項３】ＩＸＯインジウム含有スクラップを塩酸
で溶解する際に、ＩＸＯインジウム含有スクラップ１０
０ｋｇに対し、塩酸量を３００〜６００Ｌとし、溶解温
度を１００〜１１０°Ｃとすることを特徴とする請求項
１又は２記載のインジウムの回収方法。
【請求項４】水酸化ナトリウム水溶液で塩化インジウ
ム溶液のｐＨ調整を行うことを特徴とする請求項１〜３
のそれぞれに記載のインジウムの回収方法。
【請求項５】塩化インジウム溶液のｐＨを１．０〜
２．０に、液温度を５〜５０°Ｃに調整することを特徴
とする請求項１〜４のそれぞれに記載のインジウムの回
収方法。
【請求項６】塩化インジウム溶液のｐＨを１．５〜
１．８に、液温度を３０〜４０°Ｃに調整することを特
徴とする請求項１〜４のそれぞれに記載のインジウムの
回収方法。
【請求項７】亜鉛板を用いてインジウムを置換、回収
することを特徴とする請求項１〜６のそれぞれに記載の
インジウムの回収方法。
【請求項８】粗インジウムメタルをアノードとし、硫
酸浴を用いて、ｐＨ１．８〜２．０、電解精製液中の塩
素イオン濃度を２０〜３０ｇ／Ｌに調整し、電解精製す
ることを特徴とする請求項１〜７のそれぞれに記載のイ
ンジウムの回収方法。
【請求項９】塩素イオン源として、塩酸又は塩化ナト
リウム、塩化カリウム等のアルカリ金属塩化物及び塩化
インジウムを使用することを特徴とする請求項８又は２
に記載する電解精製によるインジウムの回収方法。
【請求項１０】電解液中のインジウム濃度を４５〜５
５ｇ／Ｌに調整することを特徴とする請求項８又は９に
記載するインジウムの回収方法。
【請求項１１】電解温度を２５〜５０°Ｃに調整する
ことを特徴とする請求項８〜１０のそれぞれに記載する
インジウムの回収方法。