KR20170009142A - Method for leaching gallium and indium from mocvd dust - Google Patents

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KR20170009142A
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박경수
이찬기
윤진호
박재량
강이승
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Abstract

The present invention relates to a method to leach Ga and In from MOCVD dust and, more specifically, relates to a method capable of leaching high-purity gallium and indium at a higher recovery rate than an existing recycling process by effectively recovering Ga and In from the MOCVD dust discharged without participating in an MOCVD reaction. The present invention comprises: a step of mixing MOCVD dust with at least one type of a chemical solvent; and a step of stirring the mixed solution at 100-600 rpm for 10-200 minutes.

Description

MOCVD 더스트로부터 갈륨 및 인듐을 침출시키는 방법{METHOD FOR LEACHING GALLIUM AND INDIUM FROM MOCVD DUST}METHOD FOR LEAKING GALLIUM AND INDIUM FROM MOCVD DUST.

본 발명은 LED 공정 부산물인 MOCVD 더스트(metalorganic chemical vapor deposition dust; 유기금속 화학 증착법 더스트)로부터 갈륨과 인듐을 침출시키는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 MOCVD 반응에 참여하지 않고 배출되는 MOCVD 더스트로부터 Ga과 In을 효과적으로 회수하여, 종래 재활용 공정보다 높은 회수율로 고순도의 갈륨 및 인듐을 침출시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of leaching gallium and indium from a metalorganic chemical vapor deposition dust (MOCVD dust), which is a by-product of an LED process, and more particularly, to a method of leaching gallium and indium from a MOCVD dust, And In to effectively recover gallium and indium with high purity at a higher recovery rate than the conventional recycling process.

갈륨(Ga)과 인듐(In)은 고유의 전기적·광학적 특성으로 인해 반도체, 디스플레이, 태양전지 등 다양한 전자산업의 핵심소재로 이용되고 있다. 특히, 산업이 급성장하고 있는 LED(light emitting diode)에 GaN/InGaN 구조가 이용됨으로써 갈륨과 인듐의 사용량이 늘어나고 있다. 하지만, 아연광 및 보크 사이트의 부산물로 존재하는 갈륨과 인듐의 생산량은 연간 수백 톤으로 매우 적다. 갈륨의 2012년 세계 생산량은 273톤으로 전년도에 비해 7%가 줄어들었으며, 인듐의 경우 2012년 670톤이 생산되어 전년과 비슷한 수치를 나타내었지만, 산업시장에서 요구되는 수요량에는 많이 부족한 실정이다. 따라서, 갈륨과 인듐의 수요량을 충족시키기 위해, 재활용을 통한 두 금속의 공급량을 맞추는데 세계적인 관심이 쏠리고 있다. Gallium (Ga) and indium (In) are used as core materials in various electronic industries such as semiconductors, displays, and solar cells due to their inherent electrical and optical properties. In particular, GaN / InGaN structures are being used for light emitting diodes (LEDs), which are rapidly growing in the industry, and the usage of gallium and indium is increasing. However, the production of gallium and indium, which is a by-product of zinc and bauxite, is very low at hundreds of tons per year. World production of gallium in 2012 was 273 tons, down 7% from the previous year. Indium produced 670 tons in 2012, similar to the previous year. Thus, to meet the demand for gallium and indium, worldwide attention has been focused on matching the supply of two metals through recycling.

국내의 경우 폐기물로부터 인듐의 재활용에 대한 연구 및 상업화는 상당히 진전된 상태이지만(H. S. Hong, et al., Res. Chem . Intermed ., 36 (2010) 761, R. K. I. Kim, et al., Clean Technology, 19 (2013) 388.), 갈륨의 재활용 기술은 매우 미흡하여 상용화 플랜트가 전무한 실정이다. In Korea, research and commercialization of indium recycling from waste has progressed considerably (HS Hong, et al., Res. Chem . Intermed . , 36 (2010) 761, RKI Kim, et al., Clean Technology , 19 (2013) 388.), and the recycling technology of gallium is very insufficient, so there is no commercially available plant.

한편, LED에 이용되는 Ga의 경우 GaN의 형태로 존재하는데, GaN는 산과 염기에서 침출이 되지 않는 물질로 알려져 있으며, LED 업계에서도 습식 에칭공정에 어려움을 겪고 있다. 하지만, LED 산업에서 발생하는 폐기물에는 Ga이 다량 포함되어 있어서 이에 대한 재활용 기술 개발이 시급한 실정이다. 특히, MOCVD를 통해 GaN/InGaN 성장 시 이용되는 원료인 트리메틸갈륨(trimethylgallium)과 트리메틸인듐(trimethylindium)은 10% 정도만이 층 형성에 참여하고 90% 이상은 밖으로 배출되어 폐기되고 있다. On the other hand, Ga used for LED exists in the form of GaN. GaN is known as a substance which does not leach from acid and base, and the LED industry is also suffering from a wet etching process. However, it is urgent to develop recycling technology for the wastes generated from the LED industry because it contains a large amount of Ga. In particular, trimethylgallium and trimethylindium, which are raw materials used for GaN / InGaN growth through MOCVD, account for only about 10% of the layer formation and more than 90% of the trimethylindium is discharged to the outside.

한편, 갈륨과 인듐의 재활용과 관련하여, 갈륨함유 스크랩을 고주파유도로(high frequency electric induction furnace)에서 열분해시켜 갈륨을 회수하는 기술(공개특허 10-1999-0025109), 및 태양전지셀 스크랩과 같이 인듐, 갈륨을 함유하는 물질을 침출 및 용매추출하여 인듐과 갈륨을 회수하는 기술(미국등록특허 8834818)이 제안되고 있다.On the other hand, with respect to the recycling of gallium and indium, a technique of recovering gallium by pyrolyzing gallium-containing scrap in a high frequency electric induction furnace (Patent Document 10-1999-0025109) and a solar cell scrap A technology for recovering indium and gallium by leaching and solvent extraction of a substance containing indium and gallium (USPN 8834818) has been proposed.

하지만, LED 공정부산물인 MOCVD 더스트로부터 Ga과 In을 침출하여 재활용하는 방법과 관련된 종래의 기술은 거의 없고, 폐자원으로부터 건식/습식 공정을 통하여 Ga 혹은 In을 회수하여 재활용하는 기술만 알려져 있는 실정이다.However, there is no conventional technology related to a method of leaching Ga and In from a MOCVD dust, which is a by-product of the LED process, to recycle the Ga and In, and it is known that a technique of recovering and recycling Ga or In through a dry / wet process from waste resources is known .

따라서, 본 발명자들은 MOCVD 반응에 참여하지 않고 배출되는 MOCVD 더스트로부터 갈륨과 인듐을 회수하기 위한 방법에 관한 연구를 계속하였고, 그 결과, MOCVD 더스트를 원료로 하여 높은 회수율로 고순도의 갈륨과 인듐을 침출시키는 방법을 고안함으로서 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors continued research on a method for recovering gallium and indium from MOCVD dust discharged without participating in the MOCVD reaction. As a result, it was found that the high-purity gallium and indium were leached out from the MOCVD dust as a raw material at a high recovery rate The present invention has been completed.

국내공개특허 제10-1999-0025109호Korean Patent Publication No. 10-1999-0025109

H. S. Hong, et al., Res. Chem. Intermed., 36 (2010) 761 H. S. Hong, et al., Res. Chem. Intermed., 36 (2010) 761 R. K. I. Kim, et al,. Clean Technology, 19 (2013) 388. R. K. I. Kim, et al. Clean Technology, 19 (2013) 388.

따라서, 본 발명의 목적은 MOCVD 반응에 참여하지 않고 배출되는 MOCVD 더스트로부터 Ga과 In을 효과적으로 침출시키는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of effectively leaching Ga and In from MOCVD dust discharged without participating in a MOCVD reaction.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1) MOCVD 더스트를 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4) 및 수산화나트륨(NaOH)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 용매와 혼합하는 단계; 2) 상기 혼합액을 100 ~ 600 rpm의 속도로 10 ~ 200 분 동안 교반하는 단계; 및 3) 상기 교반된 혼합액을 여과하여 침출액을 수득하고, 상기 침출액으로부터 갈륨 또는 인듐을 회수하는 단계를 포함하는, MOCVD 더스트로부터 갈륨, 인듐 또는 갈륨과 인듐을 침출시키는 방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: 1) MOCVD dust is washed with at least one solvent selected from the group consisting of hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3 ), sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and sodium hydroxide Mixing; 2) stirring the mixed solution at a speed of 100 to 600 rpm for 10 to 200 minutes; And 3) filtering the stirred mixed liquor to obtain an extract, and recovering gallium or indium from the leach liquor. The present invention also provides a method of leaching gallium, indium or gallium and indium from MOCVD dust.

본 발명에 따른 방법은 MOCVD 반응에 참여하지 않고 배출되어 버려지는 산업폐기물인 MOCVD 더스트로부터 Ga과 In을 효과적으로 회수하여 재사용할 수 있으며, 종래 재활용 공정보다 높은 회수율로 고순도의 갈륨 및 인듐을 수득할 수 있는 장점이 있다.The method according to the present invention can effectively recover and reuse Ga and In from MOCVD dust, which is an industrial waste discharged and discharged without participating in the MOCVD reaction, and can obtain gallium and indium of high purity at a higher recovery rate than the conventional recycling process There is an advantage.

도 1은 본 발명에서 사용되는 MOCVD 더스트의 사진이다.
도 2는 MOCVD 더스트의 X선 회전 분석결과이다.
도 3은 실험예 3에서 측정한 실시예 4 내지 23의 침출액의 ICP-AES 분석결과이다.
도 4는 실험예 4에서 측정한 실시예 15 및 실시예 24 내지 26의 침출액의 갈륨 함량 분석결과이다.
도 5는 실험예 4에서 측정한 실시예 15 및 실시예 24 내지 26의 침출액의 인듐 함량 분석결과이다.
1 is a photograph of a MOCVD dust used in the present invention.
FIG. 2 shows the results of X-ray rotation analysis of MOCVD dust.
Fig. 3 shows the ICP-AES analysis results of the leach solutions of Examples 4 to 23 measured in Experimental Example 3. Fig.
4 shows the results of analysis of the gallium content of the leach solution of Example 15 and Examples 24 to 26 measured in Experimental Example 4. FIG.
5 shows the results of analysis of the indium content of the leach liquor of Example 15 and Examples 24 to 26 measured in Experimental Example 4. Fig.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically.

본 발명은 1) MOCVD 더스트를 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4) 및 수산화나트륨(NaOH)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 용매와 혼합하는 단계; 2) 상기 혼합액을 100 ~ 600 rpm의 속도로 10 ~ 200 분 동안 교반하는 단계; 및 3) 상기 교반된 혼합액을 여과하여 침출액을 수득하고, 상기 침출액으로부터 갈륨 또는 인듐을 회수하는 단계를 포함하는, MOCVD 더스트로부터 갈륨, 인듐 또는 갈륨과 인듐을 침출시키는 방법을 제공한다.The present invention includes the steps of mixing with 1) an acid MOCVD dust (HCl), nitric acid (HNO 3), sulfuric acid (H 2 SO 4) and at least one solvent selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH); 2) stirring the mixed solution at a speed of 100 to 600 rpm for 10 to 200 minutes; And 3) filtering the stirred mixed liquor to obtain an extract, and recovering gallium or indium from the leach liquor. The present invention also provides a method of leaching gallium, indium or gallium and indium from MOCVD dust.

1단계: 혼합액 제조Step 1: Preparation of mixed liquid

본 발명에 따른 방법의 1단계는 MOCVD 더스트와 용매를 혼합하여 혼합액을 수득하는 단계이다.The first step of the method according to the present invention is a step of mixing a MOCVD dust and a solvent to obtain a mixed solution.

상기 MOCVD 더스트은 LED 제조 시 MOCVD 공정 중 발생하는 검정색의 미세 분말로서, 예를 들면, MOCVD를 통해 GaN/InGaN 성장 시 이용되는 원료 중 GaN/InGaN층 형성에 참여하지 않는 갈륨과 인듐을 포함하는 부산물을 의미한다. 상기 MOCVD 더스트은 LED 제조 공정 중 발생하는 갈륨과 인듐을 포함하는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 육방정계 Ga0 . 97N0 . 9O0 .09(JCPDS No. 32-0398), 육방정계 GaN(H-GAN, JCPDS No. 89-7522) 및 입방체 GaN(C-GaN, JCPDS No. 52-0791)를 포함할 수 있다.The MOCVD dust is a black fine powder generated during the MOCVD process in the fabrication of an LED, for example, a by-product containing gallium and indium, which does not participate in the formation of a GaN / InGaN layer among raw materials used for GaN / InGaN growth through MOCVD it means. If containing gallium and indium, which occurs during the MOCVD deoseuteueun LED manufacturing process is not particularly limited, preferably the hexagonal Ga 0. 97 N 0 . 9 O 0 .09 (JCPDS No. 32-0398), hexagonal GaN (H-GAN, JCPDS No. 89-7522) and cubic GaN (C-GaN, JCPDS No. 52-0791).

상기 용매는 갈륨 및/또는 인듐을 용해할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4) 및 수산화나트륨(NaOH)으로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The solvent of gallium and / or long as indium can be dissolved is not particularly limited, preferably the hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3), sulfuric acid (H 2 SO 4), and the group consisting of sodium hydroxide (NaOH) And may include one or more species.

상기 용매의 농도는 1.5 ~ 6 M 또는 2 ~ 4 M일 수 있다.The concentration of the solvent may be 1.5 to 6 M or 2 to 4 M.

상기 용매와 MOCVD 더스트의 혼합비는 MOCVD 더스트에 포함된 갈륨 및/또는 인듐을 용해할 수 있는 정도라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 용매 100 ㎖에 대하여 1 ~ 5 g의 MOCVD 더스트을 혼합할 수 있다.The mixing ratio of the solvent and the MOCVD dust is not particularly limited as long as it can dissolve the gallium and / or indium contained in the MOCVD dust, but it is preferable to mix the MOCVD dust of 1 to 5 g with respect to 100 ml of the solvent.

2단계: Step 2: 교반Stirring 및 반응 단계 And reaction step

본 발명에 따른 방법의 2단계는 혼합액을 교반하는 단계이다.Step 2 of the process according to the invention is a step of stirring the mixture.

상기 교반은 통상적으로 침출에 이용되는 속도, 온도 및/또는 시간이라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 100 ~ 600 rpm의 속도로 40 ~ 140 ℃에서 10 ~ 200 분 동안 수행될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 300 ~ 500 rpm의 속도로 70 ~ 120 ℃에서 20 ~ 160 분 동안 수행될 수 있다.The agitation is not particularly limited as long as it is a speed, a temperature, and / or a time used for leaching, but may be preferably performed at a rate of 100 to 600 rpm at 40 to 140 ° C for 10 to 200 minutes, Can be carried out at a temperature of 70 to 120 DEG C for 20 to 160 minutes at a rate of 300 to 500 rpm.

3단계: 여과 단계Step 3: Filtration step

본 발명에 따른 방법의 3단계는 반응된 혼합액을 여과하여 침출액을 수득하는 단계이다.Step 3 of the process according to the invention is a step of filtering the reacted mixed liquor to obtain an extract.

상기 여과는 통상적으로 용액과 용액에 용해되지 않은 불순물을 분리하여 용액을 수득하기 위해 수행할 수 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않으며, 여과지를 이용한 여과, 원심분리 등의 방법을 사용할 수 있다.The filtration is not particularly limited as long as the filtration can be carried out in order to separate the solution and the undissolved impurities from the solution to obtain a solution, and filtration using a filter paper, centrifugation and the like can be used.

상기 침출액은 4,500 ~ 6,500 ppm의 갈륨 및 900 ~ 4,500 ppm의 인듐을 포함할 수 있다.The leach liquor may comprise 4,500 to 6,500 ppm of gallium and 900 to 4,500 ppm of indium.

본 발명의 일구현예에 따르면, 본 발명에 따른 방법에 이용되는 MOCVD 더스트는 공기 중에서 700 ~ 1,000 ℃에서 1 ~ 5 시간 동안 열처리된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the MOCVD dust used in the method according to the present invention may be heat-treated at 700-1,000 ° C. for 1 to 5 hours in air.

또한, 본 발명의 다른 일구현예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 상기 MOCVD 더스트의 열처리 이전에 MOCVD 더스트와 Na2CO3를 1: 0.5 ~ 2 중량비로 혼합한 후 열처리할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the MOCVD dust and the Na 2 CO 3 may be mixed at a weight ratio of 1: 0.5 ~ 2 before the heat treatment of the MOCVD dust, and then the heat treatment may be performed.

상술한 바와 같이, MOCVD 더스트와 Na2CO3를 혼합하고 열처리할 경우, 열처리되지 않은 MOCVD 더스트를 사용한 것에 비해 MOCVD 더스트에 포함되어 있는 갈륨을 보다 많이 침출할 수 있다. 이로 인해, 상술한 바와 같은 Na2CO3와 혼합된 MOCVD 더스트를 열처리하는 단계를 더 포함하는 침출방법으로 침출한 침출액은 8,000 ~ 9,100 ppm의 갈륨 및 40 ~ 200 ppm의 인듐을 포함할 수 있다.As described above, when the MOCVD dust and the Na 2 CO 3 are mixed and heat-treated, the gallium contained in the MOCVD dust can be leached more than the non-annealed MOCVD dust. Accordingly, the leached solution leached by the leaching method further including the step of heat-treating the MOCVD dust mixed with Na 2 CO 3 as described above may contain 8,000 to 9,100 ppm of gallium and 40 to 200 ppm of indium.

이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

[[ 실시예Example ]]

실험예Experimental Example 1. MOCVD 더스트 분석 1. MOCVD dust analysis

MOCVD 더스트는 도 1에 도시된 바와 같이, 상당히 고운 검은색 분말의 형태이며, 공기 중에서 잘 비산되는 특성이 있는 것으로 알려져 있다. The MOCVD dust is in the form of a fairly fine black powder, as shown in Figure 1, and is known to have good scattering properties in air.

MOCVD 더스트의 결정상 분석을 위해 X선 회절기(X-ray diffraction, Shimadzu XRD-6100)를 이용하여 X-선 회절 분석을 수행하였으며, MOCVD 더스트의 함유 금속 및 함유량을 분석하기 위해 ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer, Perkin Elmer Optima-4300 DV)를 사용하였다. X선 회절 분석 결과는 도 2에 나타냈으며, ICP-AES 분석 결과는 하기 표 1에 나타냈다.X-ray diffraction analysis was carried out using an X-ray diffraction (Shimadzu XRD-6100) to analyze the crystal phase of the MOCVD dust, and an ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer, Perkin Elmer Optima-4300 DV). The results of the X-ray diffraction analysis are shown in FIG. 2, and the results of ICP-AES analysis are shown in Table 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, MOCVD 더스트는 육방정계(hexagonal) 형태의 Ga0 . 97N0 . 9O0 .09(JCPDS No. 32-0398)인 것으로 파악되었으나, 피크가 겹치는 것을 감안했을 때 육방정계 GaN(H-GAN, JCPDS No. 89-7522) 및 입방체(cubic) GaN(C-GaN, JCPDS No. 52-0791)이 소량 함유되어 있을 가능성을 배제할 수는 없었다. As can be seen in FIG. 2, the MOCVD dust is composed of hexagonal Ga 0 . 97 N 0 . 9 O 0 .09 been identified as the (JCPDS No. 32-0398), when considering that the peak overlapping hexagonal GaN (H-GAN, JCPDS No. 89-7522) and cube (cubic) GaN (C-GaN , JCPDS No. 52-0791) could not be ruled out.

상기 표 1에서 보는 바와 같이, Ga이 금속들 중에 89.8%로 대부분을 차지하고 있었으며, In이 2.89% 포함되어 있음을 알 수 있었다.As can be seen from Table 1, Ga contained 89.8% of the metals and 2.89% of In.

실시예Example 1. One.

MOCVD 더스트 2.5 g과 100 ㎖의 4 M 염산(HCl)을 혼합하여 혼합액을 제조한 후 상기 혼합액을 25 ℃에서 400 rpm으로 60분 동안 교반하였다. 이후 필터로 여과하여 침출액을 수득하였다.2.5 g of MOCVD dust and 100 ml of 4 M hydrochloric acid (HCl) were mixed to prepare a mixed solution. The mixture was stirred at 25 DEG C and 400 rpm for 60 minutes. The filtrate was then filtered to obtain an extract.

실시예Example 2. 2.

염산 대신 황산(H2SO4)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 침출액을 수득하였다.An extract was obtained in the same manner as in Example 1, except that sulfuric acid (H 2 SO 4 ) was used instead of hydrochloric acid.

실시예Example 3. 3.

염산 대신 질산(HNO3)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 침출액을 수득하였다.An extract was obtained in the same manner as in Example 1, except that nitric acid (HNO 3 ) was used instead of hydrochloric acid.

실험예Experimental Example 2.  2.

상기 실시예 1 내지 3의 침출액에서의 갈륨, 인듐, 알루미늄 및 철의 함량을 측정하기 위해, 실험예 1과 동일한 방법으로 ICP-AES 분석을 수행하였으며, 분석 결과를 하기 표 2에 기재하였다.In order to measure the contents of gallium, indium, aluminum and iron in the leach solutions of Examples 1 to 3, ICP-AES analysis was carried out in the same manner as in Experimental Example 1, and the results of analysis are shown in Table 2 below.

Ga (ppm)Ga (ppm) In (ppm)In (ppm) Al (ppm)Al (ppm) Fe (ppm)Fe (ppm) 실시예 1의 침출액The leach solution of Example 1 6,228.266,228.26 434.468434.468 113.569113.569 5.868755.86875 실시예 2의 침출액The leach solution of Example 2 4,211.954,211.95 288.521288.521 66.01866.018 1.1061.106 실시예 3의 침출액The leach solution of Example 3 5,201.325,201.32 413.565413.565 86.39186.391 2.087782.08778

표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 염산을 사용하였을 때 갈륨뿐만 아니라 인듐, 알루미늄 및 철 모두 높은 효율로 침출되는 것을 알 수 있었다.As can be seen in Table 2, when hydrochloric acid was used, it was found that not only gallium but also indium, aluminum and iron were leached with high efficiency.

실시예Example 4 내지 4 to 23 23 ..

MOCVD 더스트를 2g 사용하고, 하기 표 3에 기재되어 있는 조건을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 침출액을 수득하였다.An immersion liquid was obtained in the same manner as in Example 1, except that 2 g of MOCVD dust was used and the conditions shown in Table 3 below were used.

사용한 염산 농도Concentration of hydrochloric acid used 교반 시간Stirring time 실시예 4Example 4 1 M1 M 30 분30 minutes 실시예 5Example 5 1 M1 M 60 분60 minutes 실시예 6Example 6 1 M1 M 90 분90 minutes 실시예 7Example 7 1 M1 M 120 분120 minutes 실시예 8Example 8 1 M1 M 150 분150 minutes 실시예 9Example 9 2 M2 M 30 분30 minutes 실시예 10Example 10 2 M2 M 60 분60 minutes 실시예 11Example 11 2 M2 M 90 분90 minutes 실시예 12Example 12 2 M2 M 120 분120 minutes 실시예 13Example 13 2 M2 M 150 분150 minutes 실시예 14Example 14 4 M4 M 30 분30 minutes 실시예 15Example 15 4 M4 M 60 분60 minutes 실시예 16Example 16 4 M4 M 90 분90 minutes 실시예 17Example 17 4 M4 M 120 분120 minutes 실시예 18Example 18 4 M4 M 150 분150 minutes 실시예 19Example 19 5 M5 M 30 분30 minutes 실시예 20Example 20 5 M5 M 60 분60 minutes 실시예 21Example 21 5 M5 M 90 분90 minutes 실시예 22Example 22 5 M5 M 120 분120 minutes 실시예 23Example 23 5 M5 M 150 분150 minutes

실험예Experimental Example 3. 3.

상기 실시예 4 내지 23의 침출액의 갈륨 함량을 측정하기 위해, 실험예 1과 동일한 방법으로 ICP-AES 분석을 수행하였으며, 분석 결과를 도 3에 나타냈다.In order to measure the gallium content of the leach solutions of Examples 4 to 23, ICP-AES analysis was performed in the same manner as in Experimental Example 1, and the results of the analysis are shown in Fig.

도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 1 M 염산(HCl)을 사용한 실시예 4 내지 8은 가장 낮은 침출 효율을 보였으며, 2 M 염산 또는 4 M 염산을 사용한 실시예 9 내지 18은 비슷한 경향을 나타내었다. 또한, 5 M 염산을 사용한 실시예 19 내지 23은 4 M의 염산을 사용했을 때보다 갈륨의 침출량이 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 3, Examples 4 to 8 using 1 M hydrochloric acid (HCl) showed the lowest leaching efficiency, and Examples 9 to 18 using 2 M hydrochloric acid or 4 M hydrochloric acid exhibited similar trends . In addition, in Examples 19 to 23 using 5 M hydrochloric acid, it was confirmed that the leaching amount of gallium was lower than that when 4 M hydrochloric acid was used.

나아가, 60 분 내지 90 분 동안 교반한 실시예 10 내지 11 및 실시예 15 내지 16의 침출액의 갈륨 함량이 높은 것을 확인할 수 있었다.Further, it was confirmed that the leaching solution of Examples 10 to 11 and Examples 15 to 16, which were stirred for 60 to 90 minutes, had a high gallium content.

실시예Example 24 내지 26. 24-26.

교반시 온도를 하기 표 4와 같이 수행한 것을 제외하고는, 실시예 15와 동일한 방법으로 침출액을 수득하였다.An immersion liquid was obtained in the same manner as in Example 15, except that the stirring temperature was changed as shown in Table 4 below.

교반시 온도Temperature during stirring 실시예 24Example 24 50 ℃50 ℃ 실시예 25Example 25 75 ℃75 ℃ 실시예 26Example 26 100 ℃100 ℃

실험예Experimental Example 4. 4.

상기 실시예 15 및 실시예 24 내지 26의 침출액의 갈륨 및 인듐의 함량을 측정하기 위해, 실험예 1과 동일한 방법으로 ICP-AES 분석을 수행하였으며, 분석 결과 중 갈륨 함량은 도 4에, 인듐 함량은 도 5에 나타내었다.ICP-AES analysis was carried out in the same manner as in Experimental Example 1, in order to measure the content of gallium and indium in the leach solution of Example 15 and Examples 24 to 26. The gallium content in the analysis results is shown in FIG. 4, Is shown in Fig.

도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 교반시 온도가 증가할수록 침출액의 갈륨 함량이 늘어나는 것을 알 수 있었다. 특히, 100 ℃에서 교반한 실시예 26의 침출액의 갈륨 함량은 전체 MOCVD 더스트 갈륨 함량에 대해 58.5%를 나타내어 25 ℃에서의 침출 효율(29.9%) 보다 현저히 상승한 것을 알 수 있었다. 이는 25 ℃에서 침출되지 않는 GaN 물질의 일부분이 높은 온도로 인해 추가적으로 침출된 것을 확인할 수 있는 결과이다. As can be seen from FIG. 4, it was found that the gallium content in the leached solution was increased as the temperature was increased during stirring. In particular, it was found that the gallium content of the leach solution of Example 26 stirred at 100 ° C was 58.5% of the total gallium content of MOCVD dust, which was significantly higher than the leaching efficiency (29.9%) at 25 ° C. This is a result of confirming that a part of the GaN material not leached at 25 캜 is further leached due to the high temperature.

또한, 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, MOCVD 더스트에 소량 존재하는 In의 경우, 50 ℃ 교반을 수행한 실시예 24에서 가장 낮은 침출 효율을 나타냈지만, 갈륨과 마찬가지로 100 ℃에서 교반을 수행한 실시예 26에서 가장 높은 침출량을 보였다. 특히, 100 ℃에서의 In 침출 효율은 MOCVD 더스트의 인듐 함량 대비 82.7%로 매우 높은 것이다. 이는 MOCVD 더스트에 존재하는 In의 대부분이 100 ℃에서 침출된다는 것을 의미한다. As can be seen from FIG. 5, in the case of In present in a small amount in the MOCVD dust, the lowest leaching efficiency was shown in Example 24 in which stirring at 50 ° C was performed, but stirring at 100 ° C was carried out similarly to gallium The highest leach amount was shown in Example 26. In particular, the In leaching efficiency at 100 ° C is very high, 82.7% of the indium content of the MOCVD dust. This means that most of the In present in the MOCVD dust is leached at 100 ° C.

실시예Example 27  27 내지 32.To 32.

실시예 15에서 MOCVD 더스트 대신 MOCVD 더스트를 Na2CO3와 MOCVD 더스트를 1:1 중량비로 유발을 이용하여 혼합한 후 800 ℃ 및 공기 중에서 4 시간 동안 열처리하여 열처리된 MOCVD 더스트를 사용하고, 하기 표 5에 기재한 용매 및 교반 온도를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 15와 동일한 방법으로 침출액을 수득하였다.In Example 15, MOCVD dust instead of MOCVD dust was mixed with Na 2 CO 3 and MOCVD dust at a ratio of 1: 1 by weight, and heat-treated MOCVD dust by heat treatment at 800 ° C. and air for 4 hours was used. A leaching solution was obtained in the same manner as in Example 15, except that the solvent and the agitation temperature were used.

MOCVD 더스트와 혼합시 사용한 용매Solvent used in mixing with MOCVD dust 교반 온도Stirring temperature 실시예 27Example 27 4 M 염산4 M hydrochloric acid 25 ℃25 ℃ 실시예 28Example 28 4 M 염산4 M hydrochloric acid 100 ℃100 ℃ 실시예 29Example 29 4 M 황산4 M sulfuric acid 25 ℃25 ℃ 실시예 30Example 30 4 M 황산4 M sulfuric acid 100 ℃100 ℃ 실시예 31Example 31 4 M 수산화나트륨4 M sodium hydroxide 25 ℃25 ℃ 실시예 32Example 32 4 M 수산화나트륨4 M sodium hydroxide 100 ℃100 ℃

실험예Experimental Example 5. 5.

실시예 27 내지 32의 침출액의 갈륨, 인듐, 알루미늄 및 철의 함량을 측정하기 위해, 실험예 1과 동일한 방법으로 ICP-AES 분석을 수행하였으며, 분석 결과를 하기 표 6에 기재하였다.In order to measure the contents of gallium, indium, aluminum and iron in the leach solutions of Examples 27 to 32, ICP-AES analysis was carried out in the same manner as in Experimental Example 1, and the results of analysis are shown in Table 6 below.

Ga (ppm)Ga (ppm) In (ppm)In (ppm) Al (ppm)Al (ppm) Fe (ppm)Fe (ppm) 실시예 27Example 27 7,668.687,668.68 107.571107.571 91.762091.7620 7.613797.61379 실시예 28Example 28 8,955.428,955.42 180.211180.211 73.383773.3837 27.307827.3078 실시예 29Example 29 7,432.147,432.14 93.563693.5636 64.170664.1706 2.061372.06137 실시예 30Example 30 9,093.349,093.34 162.906162.906 67.988767.9887 2.332792.33279 실시예 31Example 31 7,908.867,908.86 9.132829.13282 81.190581.1905 0.579510.57951 실시예 32Example 32 9,079.309,079.30 35.756835.7568 85.074185.0741 084890084890

표 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 침출액의 갈륨 함량은 침출 온도에 상관없이 세가지 침출 용액(염산, 황산 및 수산화나트륨)에서 비슷한 수치를 보였다. 또한, MOCVD 더스트를 열처리하지 않은 실시예 15 및 24와 비교하여, 열처리된 MOCVD 더스트를 사용한 실시예 27 및 28의 침출액의 갈륨 함량이 현저히 높았다. As can be seen in Table 6, the gallium content of the leachate was similar in the three leach solutions (hydrochloric acid, sulfuric acid and sodium hydroxide) regardless of the leaching temperature. In addition, the gallium content of the leachate of Examples 27 and 28 using the heat-treated MOCVD dust was significantly higher than those of Examples 15 and 24 in which the MOCVD dust was not heat treated.

한편, In의 경우는 열처리하지 않은 MOCVD 더스트보다 열처리된 MOCVD 더스트에서 낮은 침출 효율을 보였다.On the other hand, in the case of In, low leaching efficiency was shown in the MOCVD dust heat treated than the non - heat treated MOCVD dust.

Claims (6)

1) MOCVD 더스트를 염산, 질산, 황산 및 수산화나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 용매와 혼합하는 단계;
2) 상기 혼합액을 100 ~ 600 rpm의 속도로 10 ~ 200 분 동안 교반하는 단계; 및
3) 상기 교반된 혼합액을 여과하여 침출액을 수득하고, 상기 침출액으로부터 갈륨 또는 인듐을 회수하는 단계를 포함하는, MOCVD 더스트로부터 갈륨, 인듐, 또는 갈륨과 인듐을 침출시키는 방법.
1) mixing MOCVD dust with at least one solvent selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and sodium hydroxide;
2) stirring the mixed solution at a speed of 100 to 600 rpm for 10 to 200 minutes; And
3) filtering the stirred mixed liquor to obtain an extract, and recovering gallium or indium from the leachate; and leaching gallium, indium, or gallium and indium from the MOCVD dust.
제1항에 있어서,
상기 용매의 농도는 1.5 ~ 6 M인, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the concentration of the solvent is from 1.5 to 6 M.
제1항에 있어서,
상기 교반은 40 ~ 140 ℃에서 수행되는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the stirring is carried out at 40 to 140 占 폚.
제1항에 있어서,
상기 침출액은 4,500 ~ 6,500 ppm의 갈륨 및 900 ~ 4,500 ppm의 인듐을 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the leach liquor comprises 4,500 to 6,500 ppm of gallium and 900 to 4,500 ppm of indium.
제1항에 있어서,
상기 MOCVD 더스트가 공기 중에서 700 ~ 1,000 ℃에서 1 ~ 5 시간 동안 열처리된 것을 특징으로 하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the MOCVD dust is heat-treated in air at 700 to 1,000 DEG C for 1 to 5 hours.
제1항에 있어서,
상기 MOCVD 더스트가 NaCO3와 1: 0.5 ~ 2 중량비로 혼합되고 공기 중에서 700 ~ 1,000 ℃에서 1 ~ 5 시간 동안 열처리된 것을 특징으로 하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the MOCVD dust is mixed with NaCO 3 at a weight ratio of 1: 0.5 to 2, and heat-treated at 700 to 1,000 ° C for 1 to 5 hours in air.
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