KR101495213B1 - Method for refining indium - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for refining indium. The method for refining indium includes steps of: putting indium metal which passed a dry electrolytic refining process into a stainless reactor and heating the indium metal to melt indium in order to produce a molten indium solution; inserting 0.1-5% of ammonium salt relative to weight of injected indium into an ammonium salt injection device formed of a porous box, injecting the device into the molten indium solution, closing a cover, and fixing the device to the stainless reactor; continuously heating the stainless reactor to react zinc and iron which are impurities among the ammonium salt and the molten indium solution inside; removing the reacted zinc and iron; and casting the indium from which zinc and iron are removed.

Description

인듐 정제방법{METHOD FOR REFINING INDIUM} [0001] METHOD FOR REFINING INDIUM [0002]

본 발명은 건식 고순도 인듐의 정제방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the purification of dry high purity indium.

인듐은 근래 급속도로 성장을 더해가고 있는 휴대폰, TV 등의 주요 구성장치인 디스플레이에서 필수적으로 사용되고 있는 소재이다. 특히 액정디스플레이의 투명 도전막에 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide) 타겟의 원재료가 되는 인듐은 그 순도가 99.995% 이상 고순도이어야만 한다. Indium is a material that is indispensably used in displays, which are major constituent devices for mobile phones and TVs, which are rapidly growing in recent years. In particular, indium, which is a raw material of an ITO (Indium Tin Oxide) target used for a transparent conductive film of a liquid crystal display, must have a purity of 99.995% or more and a high purity.

그런데 액정 디스플레이의 투명 도전막에 사용되는 ITO 타겟은 공정 특성상 70-80%가 폐타겟으로 발생하는데 인듐이 고가인 관계로 이 폐타겟에서 빠른 시일 내 다시 고순도 인듐으로 재생시켜 원료로 사용해야 하는 자원재활용이 필수적인데, 최근의 휴대폰 산업의 발달로 고순도 인듐의 사용량이 많아짐에 따라 그 자원재생 사이클은 더 빠르게 요구되고 있다.However, the ITO target used for the transparent conductive film of the liquid crystal display is 70 to 80% of the target in the process, and since the indium is expensive, it is recycled into the high-purity indium again in a short period of time and recycled as the raw material Is required. As the use of high-purity indium increases due to the recent development of the mobile phone industry, the resource recycling cycle is required more rapidly.

지금까지의 인듐 정제 방법은 산 용해법, 습식전해정련법, 이온교환법, 용매추출법 등의 습식정제법을 두 세가지 조합한 방법을 이용한 것과 건식환원, 건식전해정련, 진공 정제공정을 거치는 건식정련법이 많이 이용되어 오고 있는데 최근에는 정제공정의 사이클(인듐 정제 리드타임)이 빠른 건식정련법을 선호하는 추세이다.The indium refining method so far includes a combination of two or three wet refining methods such as an acid dissolution method, a wet electrolytic refining method, an ion exchange method and a solvent extraction method, a dry refining method undergoing a dry reduction, a dry electrolytic refining and a vacuum refining step In recent years, the refining process cycle (indium refining lead time) is favored by the rapid dry refining method.

대한민국 공개특허공보(A) 10-2006-0036631 “고순도 인듐 회수방법”에는 인듐 산화물을 포함하는 스크랩을 환원하여 그 합금을 양극으로 하고 일염화인듐과 염화아연을 전해질로 하여 전해하는 용융염 전해공정, 그 전해공정에서 얻은 인듐 용융물을 진공조에서 처리하여 높은 증기압을 가진 불순물을 제거하는 진공정제공정 방법이 개시되어 있다.Korean Patent Application Publication No. 10-2006-0036631 discloses a method for recovering indium oxide from a scrap containing indium oxide by reducing the scrap and using the alloy as an anode and using indium monochloride and zinc chloride as electrolytes, Discloses a vacuum refining process in which an indium melt obtained in the electrolytic process is treated in a vacuum bath to remove impurities having a high vapor pressure.

종래의 인듐 정제방법 중 습식정제를 조합한 방법은 공정이 복잡하여 리드타임이 길어지고 또한 그 과정에서 발생되는 인듐의 손실(Loss)이 많고 폐수 및 폐가스가 다량 발생하여 환경문제와 더불어 정제 비용이 많이 드는 문제가 있으며 건식 정련에 의한 인듐 정제법은 건식전해정련 과정에서 대부분의 불순물은 제거가 되지만 전해액으로부터 오염되는 아연과 전해용기로부터 오염되는 철이 100ppm(0.01%) 내외로 남아 있어 99.995% 이상을 요구하는 ITO 타겟 원재료 요구 순도를 충족할 수 없어 별도의 공정으로 진공정제 과정을 거쳐야 한다. In the conventional method of combining the indium purification method with the wet purification method, since the process is complicated, the lead time is prolonged, the indium loss generated in the process is large, and the waste water and the waste gas are generated in large quantities. In the indium refining process by dry refining, most of the impurities are removed during the dry electrolytic refining process, but zinc contamination from the electrolytic solution and iron contaminated from the electrolytic vessel remain at about 100 ppm (0.01%), which is more than 99.995% The desired purity of the raw material of the ITO target can not be satisfied, and the vacuum purification process must be performed in a separate process.

이 진공정제 공정은 고온에서 진공 장치를 사용하는 관계로 고가의 진공설비와 정제반응기가 필요하고 별도의 독립된 공정이라 추가 리드타임이 과다하게 소요되는 문제가 있다.Since the vacuum refining process uses a vacuum device at a high temperature, expensive vacuum equipment and a refining reactor are required, and there is a problem that an additional lead time is excessively required because of a separate process.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 건식 전해정련 공정을 거친 아연과 철이 함유된 인듐을 간단히 고안된 장치로 용융상태에서 암모늄염을 반응하여 아연과 철을 할로겐화물로 제거시켜 3시간 이내의 빠른 공정시간으로 고순도 인듐을 얻는 것이다.The present invention relates to a process for the removal of zinc and iron from halides by reacting an ammonium salt in a molten state by means of a simple device designed to remove indium containing zinc and iron through a dry electrolytic refining process, Indium.

본 발명의 한 특징에 따른 건식 고순도 인듐 정제방법은 1차 건식전해정제가 완료된 인듐을 스테인레스 반응기에 넣고 열을 가하여 용융화 하는 단계, 인듐 용융액에 암모늄염 투입장치를 이용하여 암모늄염을 주입하는 단계, 용융액에 열을 계속 가하여 용융인듐액 중의 아연과 철 성분을 암모늄염과 반응시키는 단계, 그리고 반응 종류 후 일정 온도로 식혀 아연과 철 할로겐화물을 제거 후 주조하는 단계를 포함한다.A method of purifying indium in a dry high purity according to one aspect of the present invention comprises the steps of adding indium in which a first dry electrolytic refining process has been completed into a stainless steel reactor and heating and melting the indium melt; injecting an ammonium salt into the indium melt using an ammonium salt- To continuously heat the zinc and iron components in the molten indium solution to react with the ammonium salt in the molten indium solution, and cooling the mixture to a predetermined temperature to remove zinc and iron halides, followed by casting.

상기 암모늄염은 브롬화암모늄(NH4Br) 및 염화암모늄(NH4Cl) 중 어느 하나일 수 있다.The ammonium salt may be any one of ammonium bromide (NH 4 Br) and ammonium chloride (NH 4 Cl).

상기 암모늄염과 인듐 용융액 중 불순물인 아연과 철을 반응시키기 위한 반응기의 온도는 200-500℃일 수 있다.The temperature of the reactor for reacting the impurities zinc and iron in the ammonium salt and the indium melt may be 200-500 ° C.

이러한 특징에 따르면, 본 발명의 건식 고순도 인듐 정제방법은 종래의 인듐진공정제 방법에 비해 간단한 설비와 단축된 시간으로 이전공정에서 포함되어 있던 아연과 철 이온이 염화물로 제거되어 99.995% 이상의 고순도 인듐을 제조할 수 있다. According to this feature, the dry high-purity indium refining method of the present invention is easier than conventional indium vacuum refining method, and the zinc and iron ions contained in the previous process are removed as chlorides by a simple facility and shortened time High purity indium of 99.995% or more can be produced .

아래에서는 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail so as to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명의 건식 고순도 인듐 정제방법은 건식전해정련공정을 거친 금속 인듐을 스테인레스 반응기에 넣고 가스버너 또는 전기히터로 30분 동안 열을 가하여 반응기 내부의 온도가 156℃ 내지 200℃가 되도록 가열하여 인듐을 용융시켜 인듐용융액을 만드는 단계, 다공판 박스로 된 암모늄염 투입장치에 투입인듐의 중량대비 0.1-5% 암모늄염을 넣은 후 인듐용융액에 그 장치를 주입하고 뚜껑을 닫은 후 스테인레스 반응기에 고정시키는 단계, 스테인레스 반응기에 계속 열을 가하여 내부의 온도가 200℃ 내지 500℃가 되도록 가열하여 암모늄염과 인듐 용융액 중 불순물인 아연과 철을 80분간 반응시키는 단계, 반응된 아연과 철을 제거하는 단계, 그리고 아연과 철이 제거된 인듐을 주조하는 단계를 포함한다.In the dry high-purity indium refining method of the present invention, metal indium which has undergone a dry electrolytic refining process is placed in a stainless steel reactor and heated with a gas burner or an electric heater for 30 minutes to heat the inside of the reactor to 156 to 200 ° C., Melting the molten indium to form an indium melt, adding 0.1-5% ammonium salt based on the weight of the indium into the ammonium salt injecting apparatus of the perforated plate box, injecting the apparatus into the indium melt, closing the lid and fixing the stainless steel reactor, Continuously heating the reactor to 200 ° C. to 500 ° C. so that the inside of the reactor is reacted with zinc and iron, which are impurities in the ammonium salt and the indium melt, for 80 minutes, removing the reacted zinc and iron, And casting the removed indium.

이때 불순물인 아연(Zn)과 철(Fe)은 다음의 [화학식 1] 또는 [화학식 2]에 의해 화학반응이 일어나 이온형태로 인듐 용융액 위에 별도의 층을 형성하게 되고, 200℃ 이하로 식히면 고체막을 형성하게 되는데 기구를 이용하여 제거를 할 수 있다.At this time, zinc (Zn) and iron (Fe) which are impurities are chemically reacted by the following formula 1 or formula 2 to form a separate layer on the indium melt in ionic form. When cooled to 200 ° C or less, The film can be removed by using a tool to form the film.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Zn + 2NH4X ⇒ ZnX2 + 2NH3↑+ H2↑ (X는 Br, F 또는 Cl)Zn + 2NH 4 X? ZnX 2 + 2NH 3? + H 2? (X is Br, F or Cl)

[화학식 2](2)

Fe + NH4X ⇒ FeX2(또는 FeX3)+2NH3↑+ H2↑ (X는 Br, F 또는 Cl)Fe + NH 4 X ⇒ FeX 2 (or FeX 3 ) + 2NH 3 ↑ + H 2 ↑ (X is Br, F or Cl)

[화학식 1] 또는 [화학식 2]에 의한 화학반응 종료 후 200℃이하로 식히면 아연과 철이 포함된 할로겐화물층이 고체로 막을 형성하는데 이 막을 제거하고 주조하는 단계를 포함한다. 이때, 통상적인 반응종료의 확인방법은 화학반응이 시작되면 반응이 계속되는 동안 스테인레스 용기 진동이 일어나게 되고 반응이 종료되면 그 진동이 없어지는 것으로 알 수 있다.After the completion of the chemical reaction by the chemical formula (1) or (2), the metal halide layer containing zinc and iron is solidified to form a solid when it is cooled to 200 ° C or lower. At this time, when the chemical reaction is started, it is known that the vibration of the stainless steel vessel occurs while the reaction is continued, and the vibration disappears when the reaction is completed.

이렇게 하여 주조된 인듐은 아연과 철이 제거되어 ITO 타겟 제조 시에 사용할 수 있는 고순도(99.995% 이상) 인듐(In)을 얻을 수 있다. In this way, the casted indium is removed from zinc and iron, and high purity (99.995% or more) indium (In) can be obtained which can be used in the production of ITO target.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (3)

건식 전해정련공정을 거친 금속 인듐을 스테인레스 반응기에 넣고 가열하여 인듐을 용융시켜 인듐 용융액을 만드는 단계,
다공판 박스로 된 암모늄염 투입장치에 투입인듐의 중량대비 0.1-5% 암모늄염을 넣은 후 인듐 용융액에 그 장치를 주입하고 뚜껑을 닫은 후 스테인레스 반응기에 고정시키는 단계,
스테인레스 반응기에 계속 열을 가하여 내부의 암모늄염과 인듐 용융액 중 불순물인 아연과 철을 반응시키는 단계,
반응된 아연과 철을 제거하는 단계, 그리고
아연과 철이 제거된 인듐을 주조하는 단계
를 포함하는 인듐 정제방법.A step of preparing an indium melt by melting indium into a stainless steel reactor by heating the metal indium subjected to a dry electrolytic refining process,
A step of charging 0.1 to 5% ammonium salt with respect to the weight of indium charged into the ammonium salt injecting apparatus made of the perforated plate box, injecting the apparatus into the indium melt, closing the lid and fixing it in a stainless steel reactor,
Continuously heating the stainless steel reactor to react zinc and iron, which are impurities in the ammonium salt and indium melt,
Removing the reacted zinc and iron, and
Casting of indium with zinc and iron removed
≪ / RTI > 제1항에서,
상기 암모늄염은 브롬화암모늄(NH4Br) 및 염화암모늄(NH4Cl) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인듐 정제방법.The method of claim 1,
Wherein the ammonium salt is any one of ammonium bromide (NH 4 Br) and ammonium chloride (NH 4 Cl). 제1항에서,
상기 암모늄염과 인듐 용융액 중 불순물인 아연과 철을 반응시키기 위한 반응기의 온도는 200-500℃인 것을 특징으로 하는 인듐 정제방법.The method of claim 1,
Wherein the temperature of the reactor for reacting zinc and iron, which are impurities in the ammonium salt and the indium melt, is 200-500 占 폚.
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