JP4020226B2 - 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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4020226B2 JP4020226B2 JP32973598A JP32973598A JP4020226B2 JP 4020226 B2 JP4020226 B2 JP 4020226B2 JP 32973598 A JP32973598 A JP 32973598A JP 32973598 A JP32973598 A JP 32973598A JP 4020226 B2 JP4020226 B2 JP 4020226B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor scrap
- gallium
- semiconductor
- scrap
- eutectic salt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、リン化ガリウムを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。
【0002】
【従来の技術】
リン化ガリウムを主成分とする半導体ス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。
【0003】
湿式法では、一般に半導体スクラップを王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。
【0004】
ガリウムイオンを水酸化ガリウムとして沈殿分離するのは、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。
【0005】
湿式法は、比較的低温で安全に半導体スク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。
【0006】
一方乾式法では、真空加熱分解法が通常用いられるが、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。
【0007】
真空加熱分解法は、処理工程が少ないため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。
【0008】
そこで、真空加熱分解法において、真空加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。
【0009】
また、黄リンを処理する方法として、乾燥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。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
近年、危険物や毒劇物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。
【0011】
本発明は、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、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。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明では、リン化ガリウムを主成分とする半導体スクラップ1重量部に、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムとからなる共晶塩を1重量部以上2.5重量部以下添加し、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。
【0013】
リン化ガリウムを主成分とする半導体スクラップを、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。
【0014】
半導体スクラップは、細粒ほど分解が進行し易いので、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。
【0015】
容器の材質は、ニッケル、ジルコニウムが好ましいが、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。
【0016】
共晶塩を作るアルカリ源としてアルカリ金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。
【0017】
共晶塩ではなく水酸化ナトリウムと水酸化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。
【0018】
半導体スクラップとアルカリ金属水酸化物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。
【0019】
アルカリ金属水酸化物からなる共晶塩が溶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。
【0020】
分解の終了は、半導体スクラップの仕込み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。
【0021】
この方法は、リン化ガリウム以外に砒化ガ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。
【0022】
【発明の実施の形態】
リン化ガリウムを主成分とする半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。
【0023】
ニッケルるつぼに水酸化ナトリウムと水酸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。
【0024】
ニッケルるつぼに−200meshの半導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。
【0025】
分解後のニッケルるつぼの内容物は、冷却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。
【0026】
【実施例】
〔実施例1〕
リン化ガリウムを主成分とす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1kgを使用して粉砕した。半導体スクラップの組成は70wt%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−200meshの粉末を分解に使用した。篩上は、再度粉砕した。
【0027】
ニッケルるつぼに−200meshの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。
【0028】
ポリプロピレン製の電解槽に電解液を入れた後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。
【0029】
【発明の効果】
本発明の半導体スクラップの分解法によれば、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)
- リン化ガリウムを主成分とする半導体スクラップ1重量部に、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムとからなる共晶塩を1重量部以上2.5重量部以下添加し、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 JP2000153250A (ja) | 2000-06-06 |
JP4020226B2 true 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) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6017876B2 (ja) * | 2012-07-30 | 2016-11-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅ガリウム廃材からガリウムを回収する方法。 |
JP6023623B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2016-11-09 | 三和油化工業株式会社 | 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 |
-
1998
- 1998-11-19 JP JP32973598A patent/JP4020226B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000153250A (ja) | 2000-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5327409B2 (ja) | 希土類元素の回収方法 | |
KR20080074092A (ko) | 금속 제조를 위한 열적 및 전기화학적 방법 | |
JPH09217133A (ja) | 希土類−ニッケル系合金からの有用元素の回収方法 | |
JP5598635B1 (ja) | 希土類元素の回収方法 | |
US4198231A (en) | Recovery and separation of gadolinium and gallium | |
CN104583428A (zh) | 稀土元素的分离方法及分离装置 | |
US4956158A (en) | Stabilization of fluorides of spent potlining by chemical dispersion | |
EP4230753A1 (en) | Method for recovering lithium and method for producing lithium carbonate | |
JP4020226B2 (ja) | 半導体スクラップの分解法 | |
JP6335519B2 (ja) | 錫製錬工程から排出されるアンチモン含有物の処理方法 | |
JP6060704B2 (ja) | 希土類元素の回収方法 | |
JP4194703B2 (ja) | リン化ガリウムスクラップの分解法 | |
JP6299181B2 (ja) | 希土類元素の回収方法 | |
JP4243899B2 (ja) | 半導体スクラップの分解法 | |
Ono et al. | Design, test and theoretical assessments for reduction of titanium oxide to produce titanium in molten salt | |
US20110045962A1 (en) | Process for recycling spent pot linings (spl) from primary aluminium production | |
CN114134543A (zh) | 一种回收稀土电解质的方法和装置 | |
JP4485083B2 (ja) | ガリウムおよびインジウムの回収方法 | |
KR100236663B1 (ko) | 금속 및 화학적 유용물 회수방법 | |
JP2015193931A (ja) | 希土類元素の回収方法 | |
CN111020638A (zh) | 利用碳酸钠熔盐法处理铝电解槽阳极炭渣的方法 | |
JP6988292B2 (ja) | 希土類元素の炭酸塩の製造方法 | |
RU2164259C2 (ru) | Способ извлечения галлия из галлийсодержащих оксидов редкоземельных металлов | |
RU2201465C2 (ru) | Способ переработки отходов полупроводниковых соединений галлия | |
JP6988293B2 (ja) | 希土類元素の炭酸塩の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050908 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070525 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070605 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070709 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070828 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070919 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101005 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111005 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111005 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121005 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121005 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131005 Year of fee payment: 6 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |