TWM455018U - 廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置 - Google Patents

Description

廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置

本創作係有關於一種廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，特別係指光電業中與太陽能產業中蝕刻廢銦液的回收銦與錫之有價金屬再利用裝置，其主要係將廢蝕刻銦液，藉由本裝置進行富集濃縮、固液分離、酸浸漬、金屬置換與電解精鍊等步驟處理後，不僅將錫與銦完全分離及回收高價值之銦與錫金屬，除能回收有價金屬，更可以避免蝕刻廢銦液對環境所造成的負荷污染問題，達到環保、資源再生與經濟等多重效益。

2009年台灣地區之含銦物質製程及進出口資料顯示，銦物質流之國內生產量、進口量及出口量分別為179,529、688及5,819公斤；其中，如表1所示，可以依照其特性分為原料端、材料及半成品製造端、產品端。其中含有銦之產品生產量資訊，係結合各標的產品相應之產業產值資訊，以及單位產值對應的產品量、單位產品中內含銦金屬之質量佔比計算得到。進出口物質的銦含量則是利用海關之進出口資料，考慮各貨品之成份資訊計算而得。

ITO，中文名稱為氧化銦錫，是Indium tin oxide縮寫，或譯為tin-doped indium oxide，即依不同產品要求，在(In₂O₃)加入約10%的(SnO₂)，熔點1,800-2,200K，密度7,120-7,160kg/m³，ITO具有可見光透過率95%以上、紫外線吸收率≧70%、對微波衰減率≧85%、導電和加工性能良好、膜層既耐磨又耐化學腐蝕等優點，作為透明導電膜已獲得廣泛應用。

精礦冶煉和高溫煉鐵過程中，銦金屬依其行為與走向不同，會在某些生產程序和中間產品或副產品中得到富集，成為提銦的主要原料，如爐渣、浸出渣、溶液、煙塵、合金和陽極泥等，一般的銦金屬取得來源都是由提煉鋅礦後的廢渣中取得並純化，此外由銦的再生資源回收再生銦已逐漸成為銦的主要供應源，用在半導體等電子產業，則需要純化至4N(99.99%)；若是要用在ITO靶材或CIS/CIGS電池吸收板，純度則需達到6N(99.9999%)，目前銦材料最大的應用為ITO靶材，主要是用在液晶平面透明導電層的塗佈，佔所有 銦材料的七成，而太陽能電池的透明導電氧化物亦會使用ITO，銦在低熔點合金的應用也很廣泛，尤其是RoHS實施後，含銦之無鉛焊錫的市場也逐漸成長。

錫為銀白色金屬，但錫錠因表面形成氧化物薄膜而成珍珠色，錫的物理性質特點是熔點較低而沸點較高，展性好而延性差，常溫時，錫在空氣中能在表面形成緻密的氧化物薄膜而阻止錫繼續氧化，所以可用鍍錫保護鋼鐵，溫度高於150℃錫開始緩慢氧化生成SnO和SnO₂，溫度升高錫能溶解微量的氧，在熾熱的高溫下，錫能迅速氧化揮發，錫在常溫下與水、水蒸氣和二氧化碳無作用，但在高溫下(高於610℃)錫能分解水蒸氣，也能被二氧化碳氧化成SnO₂。

目前國內TFT-LCD廠中製程的關鍵材料一半導體薄膜(ITO)，在蝕刻方面，大部分以酸性螯合液進行，並未再針對此一ITO蝕刻液進行回收金屬銦，普遍將之排放至廢水處理廠進行處理，此舉不但增加廢棄物處理的困擾，對於流放的金屬銦與錫，也實屬可惜。

本創作人因鑑於習知氧化銦錫蝕刻液未進行回收金屬銦和錫，造成廢棄物處理困擾之缺失，乃潛心研究改革之道，並憑藉本身之專業及多年來的工作經驗，加上歷經數次的試驗修正與改進後，終於首創出本創作。

本創作之主要目的，係在提供一種廢棄之蝕刻銦液經由鹼濃 集與固液分離銦與錫，不但能回收有價金屬，更可以免除蝕刻廢銦液對環境所造成的污染問題，達到環保、資源與經濟等多重效益。

本創作之廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，係由廢蝕刻銦液儲存槽、二過濾機、富集濃縮槽、二酸浸漬反應槽、金屬置換槽、二電解精鍊槽與電腦監測紀錄儀所構成，其中：該廢蝕刻銦液儲存槽，係供存放蝕刻含銦廢液之用；該富集濃縮槽，係與該廢蝕刻銦液儲存槽連接，係於該富集濃縮槽內利用控制閥與流量計添加適量之鹼性藥劑溶液並進行富集濃縮反應，將該廢蝕刻銦液經由添加適量的鹼性藥劑溶液調整最適當之pH值，使其產生氫氧化銦沈澱物與含錫液混合物；該二過濾機，其第一過濾機係與該富集濃縮槽連接，係過濾該富集濃縮槽中的氫氧化銦與含錫濾液，而第二過濾機係與該第二酸浸漬反應槽連接，係過濾該富集濃縮槽中的氫氧化銦與濾液分離氫氧化錫與濾液二項，該濾液經檢測後，若符合則予以放流；該二酸浸漬反應槽，其第一酸浸漬反應槽係與該第一過濾機連接，將氫氧化銦固體沈澱物置於該第一酸浸漬反應槽，利用控制閥與流量計添加適量之酸性藥劑溶液操作，並進行加熱程序、攪拌程序與酸浸漬反應，形成含銦濃縮濾液，而第二酸浸漬反應槽係與該第一過濾機連接，將含錫濾液置於該 第二酸浸漬反應槽，利用控制閥與流量計添加適量之酸性藥劑溶液操作，並進行加熱程序、攪拌程序與酸浸漬反應，形成氫氧化錫之混合物；該金屬置換槽，係與該第一酸浸漬反應槽連接，在平衡狀態下，添加適量的金屬鋅或金屬鋁與該含銦濃縮濾液反應，控制該溶液的攪拌速度、反應溫度、置換的犧牲金屬粒度，經由攪拌充分混合，制取海綿銦；該二電解精鍊槽，其第一電解精鍊槽係與該金屬置換槽連接，將該金屬置換槽之高濃度海綿銦進行電解回收銦金屬，適當控制該第一電解精鍊槽中電解液濃度、電流密度、電流強度與電解液pH值，而第二電解精鍊槽係與該第二過濾機連接，將該第二過濾機之氫氧化錫進行電解回收錫金屬，適當控制該第二電解精鍊槽中電解液濃度、電流密度、電流強度與電解液pH值；該電腦監測紀錄儀，係針對該富集濃縮槽、該二酸浸漬反應槽、該金屬置換槽與該二電解精煉槽進行反應溫度、反應時間、pH值、電流密度、電流強度之各項反應參數的設定、顯示、監控與紀錄。

本創作之廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，其中，該富集濃縮槽的鹼性藥劑可為氫氧化鈉、氫氧化鉀與氫氧化鈣，該酸浸漬反應槽的酸性藥劑可為硝酸、鹽酸與硫酸等之酸性液體。

本創作之廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，其中，該第一過濾機與該第二過濾機可為帶濾式、離心式、螺桿式、圓桶真空過濾式或板框式壓濾機或真空過濾機或離心機。

本創作之廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，其中，該金屬置換槽係控制槽內溶液的攪拌速度、反應溫度、反應時間、置換的犧牲金屬粒度之參數決定其最佳操作條件，經由攪拌充分混合，制取海綿銦。

本創作之廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，其中，該電解精煉槽內設有數個隔板與幫浦，依電解液pH值、電解液濃度、電流密度、電流強度、電解時間與反應溫度之參數決定其最佳操作條件。

本創作之廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，其中，該廢蝕刻銦液儲存槽、該富集濃縮槽、該酸浸漬反應槽、該金屬置換槽與該電解精鍊槽皆為耐衝擊且耐酸鹼之槽體。

10‧‧‧廢蝕刻銦液儲存槽

20‧‧‧富集濃縮槽

30‧‧‧第一過濾機

31‧‧‧第二過濾機

40‧‧‧第一酸浸漬反應槽

41‧‧‧第二酸溶反應槽

50‧‧‧金屬置換槽

60‧‧‧第一電解精鍊槽

61‧‧‧第二電解精鍊槽

70‧‧‧電腦監測紀錄儀

S‧‧‧固相

L‧‧‧液相

M‧‧‧混合相

W‧‧‧訊號線

第一圖所示係為本創作實施例之裝置示意圖。

第二圖所示係為本創作實施例使用裝置之流程示意圖。

有關本創作為達上述之使用目的與功效，所採用之技術手段，茲舉出較佳可行之實施例，並配合圖式所示，詳述如下：本創作之實施例，請參閱第一、二圖所示，主要係由一廢蝕刻銦液儲存槽10、一富集濃縮槽20、一第一過濾機30、一第 一酸浸漬反應槽40、一金屬置換槽50、一第一電解精鍊槽60、一第二酸浸漬反應槽41、一第二過濾機31與一第二電解精鍊槽61及電腦監測紀錄儀70所構成，其中，該廢蝕刻銦液儲存槽10係供暫存廢蝕刻銦液之用；該富集濃縮槽20係與該廢蝕刻銦液儲存槽10連接，係於槽內利用控制閥與流量計添加適量之鹼性藥劑溶液(如氫氧化鈉溶液)並進行富集濃縮反應，將該廢蝕刻銦液經由添加適量的鹼性藥劑調整最適當之pH值，使其產生氫氧化銦沈澱物與含錫液混合物；該第一過濾機30係與該富集濃縮槽20連接，係過濾該富集濃縮槽20中的氫氧化銦與含錫濾液；該第一酸浸漬反應槽40係與該第一過濾機30連接，將氫氧化銦固體沈澱物置於該第一酸浸漬反應槽40，利用控制閥與流量計添加適量之酸性藥劑溶液(如硫酸溶液)操作，並進行加熱程序、攪拌程序與酸浸漬反應，形成含銦濃縮濾液；該第二酸浸漬反應槽41係與該第一過濾機30連接，能將含錫濾液利用控制閥與流量計添加適量之酸性藥劑溶液(如硫酸溶液)操作，並進行加熱程序、攪拌程序與酸浸漬反應，形成氫氧化錫之混合物；該第二過濾機31係與該第二酸浸漬反應槽41連接，係過濾該富集濃縮槽20中的氫氧化銦與濾液分離氫氧化錫與濾液二項，濾液經檢測後，若符合則予以放流；該第二電解精鍊槽61係與該第二過濾機31連接，將該第二過濾機31之氫氧化錫進行電解回收錫金屬，適當控制第二電解精鍊槽61中電解液濃度、電流密度、電流強度與電解液pH值；該金屬置換槽50係與該第一酸浸漬反應槽40連接，在平衡狀態下，添加適量的金屬鋅或金屬鋁 與含銦濃縮濾液反應，控制溶液的攪拌速度、反應溫度、置換的犧牲金屬(如鋅或鋁)粒度，經由攪拌充分混合，制取海綿銦；該第一電解精鍊槽60係與該金屬置換槽50連接，將該金屬置換槽50之海綿銦進行電解回收銦金屬，適當控制該第一電解精鍊槽60中電解液濃度、電流密度、電流強度與電解液pH值；該電腦監測紀錄儀70係針對該富集濃縮槽20、該第一酸浸漬反應槽40、該第二酸浸漬反應槽41、該金屬置換槽50與該第一電解精煉槽60和該第二電解精煉槽61進行反應溫度、反應時間、pH值、電流密度、電流強度等各項反應參數的設定、顯示、監控與紀錄。

經由以上說明可知，本創作確實具有下列優點：

1.本創作之裝置不但能回收銦與錫等有價金屬，更可以免除蝕刻廢銦液對環境所造成的污染問題，達到環保、資源再生與經濟等多重效益。

2.依本創作之裝置回收處理所得銦與錫金屬資源，並能符合售至國外精煉廠之標準，其產品品質可達商品化規格，極具經濟價值，可有效降低含銦廢液回收與資源化成本。

3.本創作之裝置藉由富集濃縮、過濾、酸浸漬、金屬置換與電解精鍊等步驟處理後，可將銦與錫完全分離及銦和錫金屬資源回收，不但設置與處理成本低，並具節能、高經濟回收效益，且為一新穎且具有實用性將銦錫氧化物廢銦液中回收銦與錫之裝置。

4.本創作之裝置其處理設備大小可依據不同銦錫氧化物廢銦液之光電產業、太陽能產業與資源化工廠處理規模調整使用，因此符合目前國內相關銦錫氧化物廢液回收處理量之光電產業、太陽能產業與資源化行業別處理現況之需求，以供搭配實際處理上之需要，極具有產業可利用性與推廣性。

綜上所述，本創作確實已達到所預期之使用目的與功效，且更較習知者為之理想、實用，惟，上述實施例僅係針對本創作之較佳實施例進行具體說明而已，此實施例並非用以限定本創作之申請專利範圍，舉凡其它未脫離本創作所揭示之技術手段下所完成之均等變化與修飾，均應包含於本創作所涵蓋之申請專利範圍中。

10‧‧‧廢蝕刻銦液儲存槽

20‧‧‧富集濃縮槽

30‧‧‧第一過濾機

31‧‧‧第二過濾機

40‧‧‧第一酸浸漬反應槽

41‧‧‧第二酸溶反應槽

50‧‧‧金屬置換槽

60‧‧‧第一電解精鍊槽

61‧‧‧第二電解精鍊槽

70‧‧‧電腦監測紀錄儀

Claims (6)

1. 一種廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，包括有，廢蝕刻銦液儲存槽、二過濾機、富集濃縮槽、二酸浸漬反應槽、金屬置換槽、二電解精鍊槽與電腦監測紀錄儀所構成，其中：該廢蝕刻銦液儲存槽，係供存放蝕刻含銦廢液之用；該富集濃縮槽，係與該廢蝕刻銦液儲存槽連接，將該廢蝕刻銦液經由添加適量的鹼性藥劑溶液調整最適當之pH值，使其產生氫氧化銦沈澱物與含錫液混合物；該二過濾機，係為第一過濾機與第二過濾機，其該第一過濾機係與該富集濃縮槽連接，分離氫氧化銦與含錫濾液二項，而該第二過濾機係與第二酸浸漬反應槽連接，分離氫氧化錫與濾液二項，濾液經檢測後，若符合則予以放流；該二酸浸漬反應槽，係為第一酸浸漬反應槽與第二酸浸漬反應槽，其該第一酸浸漬反應槽係與該第一過濾機連接，能將該氫氧化銦利用控制閥與流量計添加適量之酸性藥劑溶液操作，並進行加熱程序、攪拌程序與酸浸漬反應，形成含銦濃縮濾液，而該第二酸浸漬反應槽係與該第一過濾機連接，能將該含錫濾液利用控制閥與流量計添加適量之酸性藥劑溶液操作，並進行加熱程序、攪拌程序與酸浸漬反應，形成氫氧化錫之混合物；該金屬置換槽，係與該第一酸浸漬反應槽連接，在平衡狀態下，添加適量的金屬鋅或金屬鋁與該含銦濃縮濾液反應，控 制該酸性藥劑溶液的攪拌速度、反應溫度、置換的犧牲金屬粒度，經由攪拌充分混合，制取海綿銦；該二電解精鍊槽，係為第一電解精鍊槽與第二電解精鍊槽，其該第一電解精鍊槽係與該金屬置換槽連接，將該金屬置換槽之海綿銦進行電解回收銦金屬，適當控制該第一電解精鍊槽中電解液濃度、電流密度、電流強度與電解液pH值，而該第二電解精鍊槽係與該第二過濾機連接，將該第二過濾機之氫氧化錫進行電解回收錫金屬，適當控制該第二電解精鍊槽中電解液濃度、電流密度、電流強度與電解液pH值；該電腦監測紀錄儀，係針對該富集濃縮槽、該二酸浸漬反應槽、該金屬置換槽與該二電解精煉槽進行反應溫度、反應時間、pH值、電流密度、電流強度之各項反應參數的設定、顯示、監控與紀錄。
2. 如申請專利範圍第1項所述廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，其中，該富集濃縮槽的鹼性藥劑可為氫氧化鈉、氫氧化鉀與氫氧化鈣，該酸浸漬反應槽的酸性藥劑可為硝酸、鹽酸與硫酸等之酸性液體。
3. 如申請專利範圍第1項所述廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，其中，該第一過濾機與該第二過濾機可為帶濾式、離心式、螺桿式、圓桶真空過濾式或板框式壓濾機或真空過濾機或離心機。
4. 如申請專利範圍第1項所述廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，其中，該金屬置換槽係控制槽內溶液的攪拌速度、反應溫度、反應時間、置換的犧牲金屬粒度之參數決定其最佳操作 條件，經由攪拌充分混合，制取海綿銦。
5. 如申請專利範圍第1項所述廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，其中，該電解精煉槽內設有數個隔板與幫浦，依電解液pH值、電解液濃度、電流密度、電流強度、電解時間與反應溫度之參數決定其最佳操作條件。
6. 如申請專利範圍第1項所述廢蝕刻銦液中回收銦和錫之裝置，其中，該廢蝕刻銦液儲存槽、該富集濃縮槽、該酸浸漬反應槽、該金屬置換槽與該電解精鍊槽皆為耐衝擊且耐酸鹼之槽體。