KR20100094574A - Ｉｚｏ 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법 - Google Patents

Abstract

애노드에 불용성 전극을 사용함과 함께, 캐소드에 IZO 스크랩을 사용하여 전해시킴으로써, IZO 스크랩을 인듐 및 아연의 메탈 또는 아산화물로서 회수하는 것을 특징으로 하는 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법. 인듐-아연 산화물 (IZO) 스퍼터링 타겟 또는 제조시에 발생하는 IZO 단재 등의 IZO 스크랩으로부터 인듐 및 아연을 효율적으로 회수하는 방법을 제공한다.

Description

ＩＺＯ 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법{PROCESS FOR RECOVERY OF VALUABLE METALS FROM SCRAP IZO}

본 발명은 사용이 끝난 인듐-아연 산화물 (IZO) 스퍼터링 타겟 또는 제조시에 발생하는 IZO 스크랩 (본원 명세서에서는 이들을 「IZO 스크랩」으로 총칭한다) 으로부터의 유가 금속의 회수 방법에 관한 것이다. 또한, 본원 명세서에서 기재하는 「유가 금속의 회수」는, 유가 금속을 구성 요소로 하는 메탈, 메탈을 함유하는 용해액, 합금, 수산화물, 산화물, 아산화물을 포함하는 것으로 한다.

최근 인듐-아연 산화물 (In₂O₃-ZnO : 일반적으로 IZO 로 호칭되고 있다) 스퍼터링 타겟은, 액정 표시 장치의 투명 도전성 박막이나 가스 센서 등 다수의 전자 부품에 널리 사용되고 있는데, 대부분의 경우에 스퍼터링법에 의한 박막 형성 수단을 사용하여 형성되고 있다. IZO 는 도전성이 있는 대표적인 산화물이다.

이 스퍼터링법에 의한 박막 형성 수단은 우수한 방법이지만, 스퍼터링 타겟을 사용하여 예를 들어 투명 도전성 박막을 형성해 가면, 그 타겟은 균일하게 소모되어 가는 것은 아니다. 이 타겟의 일부의 소모가 심한 부분을 일반적으로 이로젼부라고 부르고 있는데, 이 이로젼부의 소모가 진행되어, 타겟을 지지하는 백킹 플레이트가 노출되기 직전까지 스퍼터링 조작을 속행한다. 그리고, 그 후에는 새로운 타겟과 교환하고 있다.

따라서, 사용이 끝난 스퍼터링 타겟에는 많은 비이로젼부, 즉 미사용 타겟 부분이 잔존하게 되고, 이들 IZO 는 모두 스크랩이 된다. 또, 스퍼터링 타겟의 제조시에서도 연마 분말이나 절삭 분말로부터 스크랩 (단재 (端材)) 이 발생한다.

IZO 스퍼터링 타겟 재료에 사용되는 인듐은 가격이 비싸기 때문에, 일반적으로 이와 같은 스크랩재로부터 인듐을 회수하는 것이, 그리고 또한 필요에 따라 아연을 회수하는 것도 이루어지고 있다. 이 인듐 회수 방법으로서, 종래 산 용해법, 이온 교환법, 용매 유출법 등의 습식 정제를 조합한 방법이 이용되고 있다.

예를 들어, IZO 스크랩을 세정 및 분쇄 후에 염산에 용해시키고, 용해액에 황화수소를 통과시켜 아연, 주석, 납, 구리 등의 불순물을 황화물로서 침전시켜 제거한 후, 이것에 알칼리를 첨가하여 중화시켜 수산화인듐으로서 회수하는 방법이다.

그러나, 이 방법에 의해 얻어진 수산화인듐은, 여과성이 나빠 조작에 장시간을 필요로 하고, Si, Al 등의 불순물이 많으며, 또한 생성되는 수산화인듐은 그 중화 조건 및 숙성 조건 등에 따라 입경이나 입도 분포가 변동되기 때문에, 그 후에 IZO 타겟을 제조할 때에 IZO 타겟의 특성을 안정적으로 유지할 수 없다는 문제가 있었다.

이하에 종래 기술과 그 이해 득실을 소개한다.

그 한 가지로서, 기판 상에 피착된 ITO 막을 전해액 중에서 전기 화학적 반응에 의해 환원시키고, 추가로 이 환원된 투명 도전막을 전해액에 용해시키는 투명 도전막의 에칭 방법이 있다 (특허문헌 1 참조). 단, 목적이 마스크 패턴을 고정밀도로 얻는 방법으로서, 회수 방법과는 상이한 기술이다. 재료도 기본적으로 상이하다.

ITO 로부터의 유가 금속을 회수하기 위한 사전 처리로서, 백킹 플레이트와의 접합에 사용하였던 In 계 로우재에 함유되는 불순물을 전해액 중에서 분리하는 기술이 있다 (특허문헌 2 참조). 그러나, 이것은 ITO 로부터 유가 금속을 회수하는 직접적인 기술에 관한 것이 아니다. 이 기술은 IZO 가 아니며, 재료가 기본적으로 상이하다.

아연 정련 공정의 부산물로서 얻어지는 중간물 또는 ITO 스크랩으로부터 인듐을 회수할 때, 주석을 할로겐화주석산염으로서 분리한 후, 염산 또는 질산 수용액으로 환원 처리하고, 이어서 이 수용액의 pH 를 2 ∼ 5 로 조정하여, 철, 아연, 구리, 탈륨 등의 금속 이온을 환원시켜 침전되기 어려운 물질로 하여 수용액 중의 인듐 성분을 분리하는 기술이 개시되어 있다 (특허문헌 3 참조). 이 기술은 정제 공정이 복잡하고, 정제 효과도 그다지 기대할 수 없다는 문제가 있다.

또, 고순도 인듐의 회수 방법으로서, ITO 를 염산으로 용해시키고, 이것에 알칼리를 첨가하여 pH 가 0.5 ∼ 4 가 되게 하여 주석을 수산화물로서 제거하고, 다음으로 황화수소 가스를 불어넣어 구리, 납 등의 유해물을 황화물로서 제거하고, 이어서 이 용해액을 사용하여 전해에 의해 인듐 메탈을 전해 채취하는 기술이 개시되어 있다 (특허문헌 4 참조). 이 기술도 정제 공정이 복잡하다는 문제가 있다. 재료도 기본적으로 상이하다.

ITO 인듐 함유 스크랩을 염산으로 용해시켜 염화인듐 용액으로 하고, 이 용액에 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 주석을 수산화주석으로서 제거하고, 제거 후에 추가로 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 수산화인듐으로 하여 이것을 여과하고, 여과 후의 수산화인듐을 황산인듐으로 하고, 이것을 사용하여 전해 채취에 의해 인듐으로 하는 방법이 있다 (특허문헌 5 참조). 이것은 정제 효과가 커서 유효한 방법이지만, 공정이 복잡하다는 불리한 점이 있다.

ITO 인듐 함유 스크랩을 염산으로 용해시켜 염화인듐 용액으로 하는 공정, 그 염화인듐 용액에 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 스크랩 중에 함유되는 주석을 수산화주석으로서 제거하는 공정, 그 수산화주석을 제거한 후에 액으로부터 아연에 의해 인듐을 치환, 회수하는 공정으로 이루어지는 인듐의 회수 방법이 있다 (특허문헌 6 참조). 이 방법도 정제 효과가 커서 유효한 방법이지만, 공정이 복잡하다는 불리한 점이 있다. 이 기술은 IZO 가 아니며, 재료도 본원 발명과는 기본적으로 상이하다.

용융 금속 인듐 상에 부상되는 아산화물 함유 주조 스크랩을 취출하여 분위기로(爐)에 삽입하고, 한번 노를 진공으로 한 후에 아르곤 가스를 도입하고, 소정 온도로 가열하여 아산화물 함유 주조 스크랩을 환원시키는 금속 인듐의 회수 방법을 개시한다 (특허문헌 7 참조).

이 자체는 유효한 방법이지만, IZO 의 스크랩의 기본적인 회수 방법이 아니라는 결점이 있다. 또, 이 기술은 IZO 가 아니며, 재료도 본원 발명과는 기본적으로 상이하다.

이상으로부터 효율적이고 또한 회수 공정에 범용성이 있는 방법이 요구되고 있다.

일본 공개특허공보 소62-290900호 일본 공개특허공보 평8-41560호 일본 공개특허공보 평3-82720호 일본 공개특허공보 2000-169991호 일본 공개특허공보 2002-69684호 일본 공개특허공보 2002-69544호 일본 공개특허공보 2002-241865호

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해, IZO 스크랩 또는 타겟의 제조시 등에 발생하는 IZO 단재 등의 스크랩으로부터 유가 금속을 효율적으로 회수하는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명은 애노드에 불용성 전극을 사용하고, 캐소드에 IZO 스크랩을 사용하여 전해시킴으로써, 당해 캐소드의 스크랩을 메탈 또는 아산화물로 환원시키는 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법을 제공한다. 「유가 금속의 회수」는, 유가 금속을 구성 요소로 하는 메탈, 메탈을 함유하는 용해액, 합금, 수산화물, 산화물, 아산화물을 포함하는 것이다.

일반적으로, 예를 들어 IZO 등의 스크랩은 산화물계 세라믹스이기 때문에, 본래 전해법에 의해 유가 금속을 회수하는 것을 예상할 수는 없다. 그러나, 이 IZO 자체가 산화물계 세라믹스임에도 불구하고 도전성을 갖는다. 본원 발명은 여기에 주목하여, 전해에 의한 유가 금속 (예를 들어, IZO 의 경우에는 인듐 또는 아연 및 이들의 화합물) 의 회수를 시도하여, 그것을 가능하게 한 것이다.

이것이 본원 발명의 큰 특징 중 하나이다. 종래에는 회수해야 하는 원재료인 금속 스크랩을 애노드로 하는 것이 보통이어서 본원 발명과 같이 역전된 발상의 기술은 존재하지 않았고, 또 이 방법을 시사하는 일절의 문헌도 존재하지 않았다.

따라서, 본원 발명의 도전성이 있는 산화물을 함유하는 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법은 기본 발명이 되는 것이다.

IZO 는 그 자체가 도전성을 구비하고 있다는 것은 이미 알려져 있는 사실이지만, 이것은 소결체인 산화물의 산소 결손에 의한 것으로 생각되고 있다. 본원 발명은 이 산화물 그 자체의 도전성을 이용하는 것인데, 산화물 자체에 구비되어 있는 도전성이, 전해에 의한 유가 금속의 회수가 가능하다고 하는 지견과 판단, 나아가서는 많은 실험을 실시하지 않으면 실현할 수 없는 것이라는 것은 이해해야 할 것이다.

종래에 IZO 스크랩의 회수를 실시하는 경우에는, IZO 스크랩을 분쇄시키고, 이것을 강산으로 용해시키고, 환원, 치환, 황화, 석출, 중화, 여과, 용매 추출, 이온 교환, 주조 등의 복수의 공정을 적절히 조합하는 공정을 거쳐 제조되었다.

이들 공정에서 문제가 되는 것은, IZO 스크랩의 분쇄 공정에서 불순물이 혼입되는 것이며, 그 이후의 공정에서 분쇄 공정에서 혼입된 불순물을 추가로 제거할 필요가 있기 때문에 공정이 더욱 번잡해진다는 것이다.

따라서, IZO 스크랩으로부터 전해에 의해 직접 유가 금속을 회수할 수 있다는 것은 매우 큰 이점을 갖는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

또, 본 발명은 전해시에 캐소드에 발생하는 수소에 의해 IZO 스크랩을 인듐 및 아연의 메탈 또는 아산화물로 환원시키는 상기 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법 및 캐소드에 생성된 메탈 또는 아산화물을 산으로 용해시켜, 용해액으로서 회수하는 상기 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법을 제공한다.

또, 본 발명은 캐소드에 생성된 메탈 또는 아산화물을 산 또는 알칼리로 용해시키고, 그 용해액으로부터 아연을 제거하고, 제거 후의 용액으로부터 전해 채취에 의해 인듐 메탈을 회수하는 상기 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법, 회수된 메탈 용해액으로부터 수산화물로서 회수하는 상기 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법, 및 회수된 메탈의 용해액을 전해에 의해 메탈 또는 합금으로서 회수하는 상기 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법을 제공한다.

또한, 인듐 및/또는 아연의 수산화물 혹은 아산화물 혹은 이들의 혼합물을 배소 (焙燒) 하여, 이들의 산화물 또는 복합 산화물 혹은 산화물의 혼합물로서 회수하는 상기 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법을 제공한다.

IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수시에는, 전해액의 pH 를 산성 영역으로 조정하여 전해시켜 캐소드의 IZO 스크랩을 메탈로 환원시킬 수 있다. 상기에서 회수된 메탈 용해액은, 그 구성 메탈의 일부 (아연) 를 중화법, 용매 유출법 등에 의해 제거하고, 추가로 그 용액으로부터 전해 채취에 의해 인듐의 유가 금속을 회수할 수 있게 된다.

또, 상기에서 회수된 용해액은, 그 용액의 pH 를 3 ∼ 11 로 조정하여 수산화물 또는 2 종의 수산화물의 혼합물로서 회수할 수 있다. 이와 같이 하여 회수한 인듐 또는 아연의 수산화물과 인듐 및 아연의 수산화물의 혼합물은, 추가로 배소하여 이들의 산화물로 하거나 또는 산화물의 혼합물로서 회수할 수 있다.

상기와 같이 본원 발명의 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수는, 전해에 제공하는 IZO 스크랩 자체가 고순도의 재료로 이루어지는 스크랩이라면 그 순도는 그대로 유지할 수 있어, 고순도의 유가 금속을 구성 요소로 하는 인듐 및/또는 아연의 메탈, 이들 메탈을 함유하는 용해액, 고순도의 합금, 고순도의 인듐 및/또는 아연의 수산화물 또는 이들 수산화물의 혼합물, 고순도의 인듐 및 또는 아연의 산화물 또는 아산화물 혹은 이들의 혼합물로서 회수할 수 있다.

이것은 본원 발명의 현저한 이점이라는 것은 말할 필요도 없다. 종래의 번잡한 공정 및 제조 도중에 혼입되는 불순물을 제거하는 공정을 필요로 하지 않아 생산 효율을 상승시키며, 고순도의 유가 금속을 회수할 수 있게 된다는 우수한 장점을 갖는 것이다.

또, 전류 밀도 등의 전해 조건은, 단재 등의 스크랩이기 때문에 일의적으로 정해지는 것은 아니며, 전류 밀도는 그 단재의 양이나 재료의 성질에 따라 적절히 선택해서 실시한다. 전해질 용액의 액온은 통상적으로 0 ∼ 100 ℃ 의 범위로 하는데, 실온 (15 ∼ 30 ℃) 으로 충분하다.

인듐-아연 산화물 (IZO) 등의 스퍼터링 타겟 또는 제조시에 발생하는 IZO 스크랩을 사용하고, 애노드에 불용성 전극 및 IZO 스크랩을 캐소드로 하여 전해시킬 뿐이기 때문에, 매우 간편하게 인듐 및/또는 아연의 메탈, 이들 메탈을 함유하는 용해액, 인듐 및 아연의 합금, 인듐 및/또는 아연의 수산화물 또는 수산화물의 혼합물, 인듐 및/또는 아연의 산화물 혹은 아산화물 또는 이들의 혼합물로서 효율적으로 회수할 수 있다는 우수한 방법이다.

또한, 본원 발명의 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수는, 전해에 제공하는 IZO 스크랩 자체가 고순도의 재료로 이루어지는 스크랩이라면 그 순도는 그대로 유지할 수 있어, 상기 재료를 회수할 수 있다. 이것은 본원 발명의 현저한 이점이다. 종래의 번잡한 공정 및 제조 도중에 혼입되는 불순물을 제거하는 공정을 필요로 하지 않아 생산 효율을 상승시키며, 고순도의 유가 금속을 회수할 수 있게 된다는 우수한 장점을 갖는다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명은 IZO 타겟 등의 유가 금속을 함유하는 스크랩을 전해에 의해 간편하게 인듐 및/또는 아연의 메탈, 이들 메탈을 함유하는 용해액, 인듐 및 아연의 합금, 인듐 및/또는 아연의 수산화물, 수산화물의 혼합물로서 효율적으로 회수할 수 있다. 또한, 얻어진 수산화물 또는 수산화물의 혼합물을 배소함으로써, 인듐 및/또는 아연의 산화물 또는 산화물의 혼합물로서 효율적으로 회수할 수 있다.

배소 온도로는 100 ∼ 1000 ℃ 로 한다. 바람직하게는 100 ∼ 500 ℃ 로 하는 것이 좋다. 100 ℃ 미만에서는 수분이 잔류하고, 1000 ℃ 를 초과하면 소결되어 버리기 때문에 상기 범위로 한다. 단, 재료에 따라서는 이 범위를 초과하는 경우가 있다는 것은 말할 필요도 없다. 일반적인 배소 조건의 기준으로서 제안한 것이다.

전해액으로는 상기와 같이 황산나트륨, 염화나트륨, 질산나트륨, 황산암모늄, 염화암모늄, 질산암모늄, 염화칼륨, 질산칼륨, 황산칼륨 등의 용액을 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 양이온이 암모니아계인 경우에는, 암모니아 가스의 발생, 배수 처리에서의 질소 부하가 있으므로, 그 처리에 주의를 요한다. 또, 음이온이 염소계인 경우에는 염소 가스의 발생이 있고, 또 질산계인 경우에는 NOx 가스의 발생과 배수의 질소 부하가 있으므로, 그 처리에 주의를 요한다.

황산계에서는 이들 문제는 거의 없기 때문에, 황산계는 바람직한 재료라고 할 수 있다. 그러나, 그 밖의 전해액을 사용하는 것도, 상기 문제를 해결할 수 있다면 사용하지 못하게 할 이유는 존재하지 않는다.

이 밖에 전류 효율을 높이기 위해 일반적으로 알려져 있는 공지된 첨가재를 사용할 수도 있다. 이와 같이, 재생된 2 종 이상의 산화물을 동시에 회수할 수 있으며, 재생 제품에 가까운 것이라면 재생 효율이 높아진다는 것은 용이하게 이해될 것이다.

전해 장치로서 특별한 것은 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 전해시키는 IZO 스크랩을 캐소드로 하고, 애노드로는 카본, 귀금속 등으로 이루어지는 불용성 전극을 사용하여 전해시키면 된다. 이로써, IZO 스크랩에 함유되어 있는 이상의 불순물의 증가 또는 혼입을 피할 수 있다.

또, 전해액의 pH 를 7 이하로 조정하여 전해시키는 것이 바람직하다. 이것은 환원시키는 바람직한 조건이며, 그것은 캐소드로부터 수소 가스를 발생시켜 산화물을 메탈로 환원시킨다는 이유에 의한 것이다. 또한, 바람직한 pH 는 예시한 것으로서, 스크랩 재료의 상이에 따라 바꿀 수 있다는 것은 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

전해 조건은 원료의 종류에 따라 적절히 조정하는 것이 바람직하다. 이 경우에 조정하는 요소는 생산 효율뿐이다. 일반적으로 대전류, 고전압으로 전해시키는 편이 생산성이 양호하다고 할 수 있다. 그러나, 이들 조건에 한정될 필요는 없으며, 그 선택은 임의이다.

또, 전해 온도도 특별히 제한은 없지만, 0 ∼ 100 ℃ 로 조정하여 전해시키는 것이 바람직하다. 실온에서 충분히 전해시킬 수 있다. 단재가 된 스크랩은 각각 캐소드 박스 (바구니) 에 넣어 전해시키면 된다. 스크랩 자체가 소정의 크기 (전극으로서 사용할 수 있는 사이즈) 를 갖는 것은 그대로 전극판으로서 사용할 수 있다.

불용성 전극으로 이루어지는 애노드 및 IZO 스크랩으로 이루어지는 캐소드에 통전하여 전해를 개시하면, 애노드에서는 산소 가스가 발생하지만, 특별히 문제가 되는 것은 아니다.

한편, IZO 스크랩의 캐소드에서는, 통전의 개시와 함께 수소 가스가 발생하고, IZO 스크랩이 수소 환원되어 메탈이 된다 (IZO + H₂ → In-Zn 메탈). 수소의 발생은 물의 전기 분해에 의한 것이다 (H₂O → 1/2H₂ + OH^-).

그러나, 통전 시간이 길어지면, IZO 스크랩의 캐소드 표면에 약간의 두께의 메탈 (In, Sn) 이 축적되고, 이 메탈 표층 아래에 스펀지 형상의 메탈의 아산화물이 형성되어 그 이상의 환원이 억제되기 때문에, 전해를 중지시키거나 하여 생성된 메탈 및 당해 메탈의 아산화물을 산을 사용하여 용해시켜 새로운 IZO 표면을 노출시키는 것이 바람직하다. 이로써, 신생면이 나타나 추가로 환원이 진행된다.

상기에서 회수된 메탈 용해액은, 중화법, 치환법, 가수 분해법 등에 의해 아연을 제거하고, 추가로 아연 제거 후의 용액으로부터 전해 채취에 의해 인듐을 회수할 수 있게 된다. 중화법에서는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아 등의 알칼리성 액으로 중화시켜 pH 3 ∼ 5 에서 수산화인듐을 침전시키고, 아연을 용액 중에 잔존시켜 분리한다.

또, pH 5 이상에서는, 인듐과 아연의 수산화물의 혼합물로서 회수할 수도 있다. 이와 같이 하여 회수한 수산화물은, 추가로 100 ∼ 1000 ℃ 에서 배소하여 산화물로서 회수할 수 있다.

이와 같이 하여 얻은 산화물을 그대로 제품의 원료로서 사용할 수 있다. 또, 필요에 따라 추가로 산화물을 보충 또는 첨가하여 그 성분량을 바꾸거나 혹은 다른 원소 또는 화합물을 첨가하고, 소결하여 재생 타겟으로 하는 것도 용이하게 이룰 수 있다. 본원 발명은 이들을 모두 포함한다.

한편, 상기에서 회수된 인듐 및 아연의 메탈 용해액을 전해시킴으로써 합금으로서 회수할 수도 있다.

어느 것이나 애노드에 불용성 전극을 사용하고, 캐소드의 IZO 스크랩을 메탈로 환원시키고, 이 메탈을 추가로 산으로 용해시켜 얻은 메탈 용해액을 사용하는 것을 전제로 한 것이다.

이 메탈 용해액으로부터, 추가로 필요로 하는 형태, 즉 인듐 및 아연의 메탈, 이들의 합금, 인듐 및/또는 아연의 메탈의 용해액, 인듐 및/또는 아연의 수산화물, 인듐 및/또는 아연의 산화물로서 회수할 수 있게 된다.

실시예

다음으로, 실시예에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 발명의 일례를 나타내기 위한 것으로서, 본 발명은 이들 실시예에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술 사상에 포함되는 다른 양태 및 변형을 포함하는 것이다.

(실시예 1)

IZO (산화인듐-산화아연) 의 판 형상 단재 (스크랩) 290 g 을 원료로 하였다. 이 원료 중의 성분은, 산화아연 (ZnO) 이 10.7 wt％, 잔부 산화인듐 (In₂O₃) 이었다.

이 원료를 캐소드로 하고, 애노드에는 불용성 전극인 카본을 사용하였다. 황산나트륨 70 g/ℓ 를 함유하는 전해액 1 ℓ 를 사용하고, pH : 2.0, 전해 온도 : 30 ℃ 로 하여 전해를 실시하였다. 전압은 10 V (정전압) 에서 실시하였다.

이 결과, IZO 단재의 표면은 In 및 Zn 메탈이 되고, 내부는 아산화물의 스펀지 형상이 되었다.

(실시예 2)

전해시킴으로써 얻은 In 및 Zn 메탈 및 아산화물을 황산으로 산 침출 (浸出) 시켜 인듐과 아연의 용액으로 하고, 이 용액을 pH 4.0 으로 조정하여 인듐을 수산화인듐으로서 얻었다. 또한, 이 수산화인듐을 황산으로 용해시키고, 전해 온도 30 ℃, 전류 밀도 2 A/dm² 로 전해 채취하였다.

이상에 의해, IZO 스크랩으로부터 약 20 g 의 In 의 유가 금속을 회수할 수 있었다.

(실시예 3)

실시예 1 의 IZO 단재를 캐소드에, 애노드에 Pt 를 사용하고, 질산나트륨 100 g/ℓ 의 액을 사용하고, pH : 1.0, 전해 온도 : 30 ℃ 로 하여 전해를 실시하였다. 전압은 10 V (정전압) 에서 실시하였다.

이 결과, 실시예 1 과 마찬가지로, IZO 단재의 표면은 In 및 Zn 메탈이고, 내부는 아산화물의 스펀지 형상이 되었고, 인듐, 아연 및 이들의 아산화물이 얻어졌다. 전해에 의한 합계량은, 인듐과 아연의 메탈 환산으로 약 24 g 이었다.

(실시예 4)

전압을 5 V 로 일정하게 하고, 다른 조건은 실시예 1 과 동일한 조건에서 전해시켰다. 적산 전류량도 동일하게 하였다. 이 결과, 실시예 1 과 마찬가지로, IZO 단재의 표면은 In 및 Zn 메탈이고, 내부는 아산화물의 스펀지 형상이 되었다. 인듐, 아연 및 이들의 아산화물이 얻어지고, 전해에 의한 합계량은 인듐과 아연의 메탈 환산으로 약 15 g 이었다.

(실시예 5)

전압을 2 V 로 일정하게 하고, 다른 조건은 실시예 1 과 동일한 조건에서 전해시켰다. 적산 전류량도 동일하게 하였다. 이 결과, 실시예 1 과 마찬가지로, IZO 단재의 표면은 In 및 Zn 메탈이고, 내부는 아산화물의 스펀지 형상이 되었다. 인듐, 아연 및 이들의 아산화물이 얻어지고, 전해에 의한 합계량은 인듐과 아연의 메탈 환산으로 약 10 g 이었다.

(실시예 6)

전압을 20 V 로 일정하게 하고, 다른 조건은 실시예 1 과 동일한 조건에서 전해시켰다. 적산 전류량도 동일하게 하였다. 이 결과, 실시예 1 과 마찬가지로, IZO 단재의 표면은 In 및 Zn 메탈이고, 내부는 아산화물의 스펀지 형상이 되었다. 인듐, 아연 및 이들의 아산화물이 얻어지고, 전해에 의한 합계량은 인듐과 아연의 메탈 환산으로 약 22 g 이었다.

(실시예 7)

판 형상 단재 (스크랩) 를 캐소드 박스에 10 ㎏ 넣어 원료로 하였다. 이 원료 중의 성분은, 산화아연 (ZnO) 이 10.7 wt％, 잔부 산화인듐 (In₂O₃) 이었다.

이 원료를 캐소드로 하고, 애노드에는 Pt 를 사용하였다. 염화나트륨 100 g/ℓ 를 함유하는 전해액 1 ℓ 를 사용하고, pH : 3.0, 전해 온도 : 30 ℃ 로 하여 전해를 실시하였다. 전압 10 V (정전압) 에서 실시하였다. 이 결과, 인듐, 아연 및 이들의 아산화물이 얻어지고, 전해에 의한 합계량은 인듐과 아연의 메탈 환산으로 약 2.5 ㎏ 이었다. 이 혼합물의 순도는, 실시예 1 과 동일한 정도였다.

(비교예 1)

실시예 1 과 동일한 IZO (산화인듐-산화아연) 스크랩 2 ㎏ 을 원료로 하였다. 이 원료 중의 성분은, 산화아연 (ZnO₂) 이 10.7 wt％, 잔부 산화인듐 (In₂O₃) 이었다. 이것을 캐소드로 하고, 애노드에 불용성 카본을 사용하였다. 전해 조건으로서 pH 12 에서 전해시켰다.

이 결과, 캐소드에는 아무런 변화도 나타나지 않아, 인듐, 아연 및 이들의 아산화물을 회수할 수는 없었다.

상기 실시예에서는 모두 산화아연 (ZnO) 이 9.7 wt％, 잔부 산화인듐 (In₂O₃) 인 IZO (산화인듐-산화아연) 단재 또는 스크랩을 사용했지만, In₂O₃ 및 ZnO 의 성분량에 따라 전류 밀도, pH 등의 전해 조건을 임의로 바꿀 수 있어, 이 원료의 성분량에 특별히 제한될 필요가 없다는 것은 말할 필요도 없다. 특히, IZO 는 산화아연 (ZnO) 의 함유량을 5 wt％ ∼ 30 wt％ 까지 변화시키는 경우가 있는데, 이와 같은 경우에도 본 발명은 충분히 적용할 수 있다.

또, IZO 에 추가로 소량의 부성분을 첨가한 것도 있는데, 기본적으로 IZO 가 기본 성분이라면, 본원 발명은 이들에도 적용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.

본원 발명은 애노드에 불용성 전극을 사용함과 함께 캐소드에 IZO 스크랩을 사용하고, 이것을 전해시킴으로써 캐소드 상에 인듐-아연의 메탈을 형성하고, 이것을 추가로 황산에 의해 용해시키고, 그 후에 사용하는 유가 금속을 구성 요소로 하는 인듐 또는 아연의 메탈, 이들 메탈을 함유하는 용해액, 고순도의 인듐-아연 합금, 고순도의 수산화인듐과 수산화아연 또는 메타아연산의 혼합물, 고순도의 산화인듐 및 산화아연의 혼합물로서 회수할 수 있어, IZO 스크랩으로부터 유가 금속을 효율적으로 회수할 수 있다는 것을 알 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명은 인듐-아연 산화물 (IZO) 의 스퍼터링 타겟 또는 제조시에 발생하는 타겟 단재 등의 IZO 스크랩을 사용하고, 애노드에 불용성 전극 및 캐소드에 IZO 스크랩을 사용하여 전해시킬 뿐이기 때문에, 매우 간편하게 유가 금속을 구성 요소로 하는 인듐 및/또는 아연의 메탈, 이들 메탈을 함유하는 용해액, 인듐 및 아연의 합금, 인듐 및/또는 아연의 수산화물, 인듐 및/또는 아연의 산화물, 인듐 및/또는 아연의 아산화물, 또는 이들의 혼합물로서 효율적으로 회수할 수 있다.

또한, 본원 발명의 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수는, IZO 의 순도는 전해에 제공하는 그대로 유지할 수 있다. 이것은 본원 발명의 현저한 이점이다. 종래의 번잡한 공정 및 제조 도중에 혼입되는 불순물을 제거하는 공정을 필요로 하지 않아 생산 효율을 상승시키며, 고순도의 유가 금속을 회수할 수 있게 된다는 우수한 장점을 가져, IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법으로서 매우 유용하다.

Claims (7)

1. 애노드에 불용성 전극을 사용함과 함께, 캐소드에 IZO 스크랩을 사용하여 전해시킴으로써, IZO 스크랩을 인듐 및 아연의 메탈 또는 아산화물로서 회수하는 것을 특징으로 하는 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   전해시에 캐소드에 발생하는 수소에 의해 IZO 스크랩을 메탈 또는 아산화물로 환원시키는 것을 특징으로 하는 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   캐소드에 생성된 메탈 또는 아산화물을 산으로 용해시키고, 용해액으로서 회수하는 것을 특징으로 하는 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   캐소드에 생성된 메탈 또는 아산화물을 산 또는 알칼리로 용해시키고, 그 용해액으로부터 아연을 제거하고, 제거 후의 용액으로부터 전해 채취에 의해 인듐을 회수하는 것을 특징으로 하는 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   회수된 메탈 또는 아산화물의 용해액으로부터 수산화물로서 회수하는 것을 특징으로 하는 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   회수된 메탈의 용해액을 전해에 의해 인듐아연 합금으로서 회수하는 것을 특징으로 하는 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법.
7. 제 5 항에 있어서,
   인듐 및/또는 아연의 수산화물 또는 아산화물을 배소하여, 이들의 산화물로서 회수하는 것을 특징으로 하는 IZO 스크랩으로부터의 유가 금속의 회수 방법.