TWI535854B - 含鎵廢藍寶石基板資源回收之方法 - Google Patents

含鎵廢藍寶石基板資源回收之方法 Download PDF

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黃浩軒
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Description

含鎵廢藍寶石基板資源回收之方法
本發明是有關於一種廢棄物回收方法，特別是有關於從含鎵廢藍寶石基板回收鎵與三氧化二鋁之方法。
先前國內有關鎵金屬廢棄物資源回收之方法，大致上有粉碎、酸液溶蝕及溶媒萃取等方式。經查國內回收鎵有價金屬廢棄物有關之專利，如中華民國專利編號：I340767「含鎵廢棄物回收鎵之方法」，主要係將廢棄之砷化鎵研磨粉屑，利用擦洗、浮選、酸溶、溶媒萃取與反萃取等步驟，將鎵與砷分離及進行鎵金屬的資源回收；其中，擦洗可使砷化鎵研磨顆粒表面披覆層剝除，使顆粒露出礦物本身的表面層，再以浮選技術，將進料混合物分離為不同的濃縮物，提高砷化鎵品位超過90%，後處理利用酸溶，達到鎵及砷各約100%之溶出率，又於溶媒萃取程序中，調整pH值、萃取劑濃度、振盪頻率、接觸時間、與油水體積比等操作參數，讓鎵及砷有效分離，且可提高鎵之萃取率近100%之效果，溶媒萃取後之含鎵有機相再以硫酸進行反萃取，即可回收符合精煉廠冶煉規格的鎵。
另中華民國專利編號：I245023「砷化鎵廢棄物資源再生方法」，在室溫下，將砷化鎵廢棄物置於氫氧化鈉(NaOH)與過氧化氫(H2O2)之混和浸漬液中，予以浸漬1小時，可達到砷化鎵廢棄物中砷與鎵完全浸漬溶出之效果。再收集砷、鎵完全浸漬溶出之浸漬液，以硫酸調整該浸漬液的pH值至1.8，再以D2EHPA(Di-2-ethylhexyl Phosphoric acid，C16H35O2P)溶媒進行溶媒萃取，溶媒萃取後之含鎵有機相以6N的硫酸(H2SO4)進行反萃取，反萃取後的含鎵反萃取溶液，再利用結晶法，使其所含之鎵生成H4Ga2(SO4)5‧11H2O結晶，以售予專業之鎵資源精煉廠。另經溶媒萃取後的含砷水相溶液，則以氫氧化鈉(NaOH)調整pH值至11，再加入Fe2(SO4)3調整鐵砷比(Fe/As)3至6，攪拌1時後過濾，可得無害的FeAsO4(s)廢棄污泥，經過濾後尚含砷的濾液，再以Amberjet 4400 OH樹脂(Sigma Chemical co.)吸附去除殘留之砷，如此可達成砷化鎵廢棄物中，有價鎵金屬之資源回收與有害砷物質之無害化處理。
綜合上述可知，上述專利皆係針對砷化鎵廢棄物進行資源回收處理，並未發現有任何相關專利與技術，係針對含鎵廢藍寶石基板來進行鎵金屬與三氧化二鋁之資源回收，以獲得有價鎵金屬與三氧化二鋁之產品，故本發明可用來回收「含鎵廢藍寶石基板」中之有價資源。
本發明之目的主要是在提供一種回收含鎵廢藍寶石基板資源回收之方法，以達到回收高純度鎵金屬、氫氧化鎵及三氧化二鋁等有價產物之功效。
根據本發明之目的，提出一種回收含鎵廢藍寶石基板資源回收之方法，其步驟如下所示：將含鎵廢藍寶石基板破碎研磨後加入第一浸漬劑，於第一預定溫度下浸漬第一預定時間後，並過濾此浸漬液，以得到第一三氧化二鋁固體產物及第一含鎵濾液；將此第一含鎵濾液於第二預定溫度下電解第二預定時間後，可獲得第一電解金屬鎵產物，另電解後所得之第一電解殘留液經以第一酸液調整其pH值，經過濾後，可獲得第一含鎵沉澱化合物產物。
其中，所述第一浸漬劑可包括氫氧化鈉，且其氫氧化鈉之濃度可為1~6N。此外，含鎵廢藍寶石基板與第一浸漬劑之固液比可為1g/50ml~5g/50ml。另第一預定溫度可為50~90℃，第一預定時間則可為1~4小時。
其中，所述第一三氧化二鋁固體產物，後續可作為耐火磚及建築材料等之原料用途。
其中，所述第二預定溫度可為20~30℃，第二預定時間則可為1~10小時，而電解產物則為高純度金屬鎵，其鎵電解回收率最高可達87%。此外，電解之電極板，陽極可為鉑片，陰極可為不鏽鋼片，電流密度可為50~75(A/m2)。
其中，所述第一酸液可為硝酸、鹽酸或硫酸，經過pH調整至5~7左右，其可獲得第一含鎵沉澱化合物產物，可為氫氧化鎵，其鎵沉澱回收率最高可達100%。
承上所述，依本發明之含鎵廢藍寶石基板資源回收方法，其可具有一或多個下述優點：
利用本發明之方法，除了可避免含鎵廢藍寶石基板任意丟棄及對人體與環境產生危害之外，同時亦可達到其所含的有價資源永續循環之功效。
藉由本發明之方法，將含鎵廢藍寶石基板進行回收處理，以得到金屬鎵、氫氧化鎵及三氧化二鋁等有價產物，進而減少對境外鎵資源之依賴，增加國家整體之發展。
利用本發明之方法，可將廢藍寶基板中所有組成物質予以完全回收，故可達成廢藍寶石基板「零廢棄」之最終目的。
D11~D13‧‧‧步驟
第1圖係為本發明「含鎵廢藍寶石基板」資源回收之方法的實施步驟流程圖。
第2圖係為本發明所使用之含鎵廢藍寶石基板外觀。
第3圖係為利用本發明所得之第一三氧化二鋁固體產物外觀。
第4圖係為本發明所得第一三氧化二鋁固體產物之SEM-EDS分析結果。
第5圖係為利用本發明所得之第一電解金屬鎵產物外觀。
第6圖係為本發明所得第一電解金屬鎵產物之SEM-EDS分析結果。
第7圖係為利用本發明所得之第一含鎵沉澱化合物產物外觀。
第8圖係為利用本發明所得之第一含鎵沉澱化合物產物之SEM-EDS分析結果。
請參閱第1圖，其係為本發明之含鎵廢藍寶石基板資源回收之方法的實施步驟流程圖。第1圖中，本發明之方法可包含下列步驟。步驟D11，將含鎵廢藍寶石基板破碎研磨後加入第一浸漬劑，於第一預定溫度下浸漬第一預定時間後，並過濾此浸漬液，以得到第一三氧化二鋁固體產物及第一含鎵濾液；步驟D12，將此第一含鎵濾液於第二預定溫度下電解第二預定時間後，可獲得第一電解金屬鎵產物；步驟D13，電解後所得之第一電解殘留液經以第一酸液調整其pH值，經過濾後，可獲得第一含鎵沉澱化合物產物。
其中，所述第一浸漬劑主要是為了浸漬溶蝕鎵金屬。第一浸漬劑可為氫氧化鈉，而氫氧化鈉之濃度可為1~6N。此外，含鎵廢藍寶石基板(其外觀如第2圖所示)與第一浸漬劑之固液比可為 1g/50ml~5g/50ml。第一預定溫度可為50~70℃，第一預定時間則可為1~4小時，於此條件下，其鎵之浸漬回收率最高可達到100%，於是可將含鎵廢藍寶石基板中目標鎵金屬溶蝕於第一浸漬液中，另此時浸漬過濾後之濾渣為第一三氧化二鋁固體產物(其外觀如第3圖所示)，後續可作為耐火磚及建築材料等之原料用途，另第一三氧化二鋁固體產物之SEM-EDS分析結果如第4圖所示。
其中，所述第二預定溫度可為20~30℃，第二預定時間則可為1~10小時，此外，電解之電極板，陽極可選用不溶性之鉑片，陰極可則選用不鏽鋼片，電流密度可為50~75(A/m2)，以進行第一含鎵濾液的電解，而電解產物則為高純度金屬鎵(其外觀如第5圖所示)，其鎵電解回收率最高可達87%，另第一電解金屬鎵產物之SEM-EDS分析結果如第6圖所示，其金屬鎵純度可高達99%以上。
其中，所述第一酸液可為硝酸、鹽酸或硫酸，經過pH調整至5~7左右，其所獲得之第一含鎵沉澱化合物產物，可為氫氧化鎵(其外觀如第7圖所示)，其鎵沉澱回收率最高可達100%，另第一含鎵沉澱化合物產物之SEM-EDS分析結果如第8圖所示。
D11~D13‧‧‧步驟

Claims (7)

  1. 一種回收含鎵廢藍寶石基板之方法，其步驟包含：將從含鎵廢藍寶石基板中回收金屬鎵及三氧化二鋁有價資源之方法，其步驟包含：將含鎵廢藍寶石基板破碎研磨後加入第一浸漬劑(即鹼性溶液)，又該含鎵廢藍寶石基板與該第一浸漬劑之固液比可為1g/50ml~5g/50ml，於第一預定溫度(即50~70℃)下浸漬第一預定時間(即1~4小時)後，並過濾此浸漬液，以得到第一三氧化二鋁固體產物及第一含鎵濾液；將此第一含鎵濾液於第二預定溫度(20~30℃)下電解第二預定時間(1~10小時)後，可獲得第一電解金屬鎵產物，另電解後所得之第一電解殘留液經以第一酸液調整其pH值(即5~7)，經過濾後，可獲得第一含鎵沉澱化合物產物；其中電解所使用的電流密度設為50~75(A/m2)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一浸漬劑包括氫氧化鈉，且該氫氧化鈉之可為1~6N。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一三氧化二鋁固體產物，後續可作為耐火磚及建築材料等原料用途。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該電解之電極板，陽極可選用不溶性之鉑片，陰極則可選用不鏽鋼片。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中電解後所得第一電解金屬鎵產物為高純度金屬鎵。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第一酸液可為硝酸、鹽酸或硫酸。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一含鎵沉澱化合物產物係為氫氧化鎵。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114477251A (zh) * 2021-12-06 2022-05-13 金华博蓝特新材料有限公司 一种从蓝宝石切割固废中回收氧化铝的方法

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