一种利用钨残靶制备钨粉的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用钨残靶制备钨粉的方法，所述方法包括如下步骤：(1)粉碎钨残靶为碎钨颗粒；(2)等温氧化步骤(1)所得碎钨颗粒，得到三氧化钨；(3)氨水溶解步骤(2)所得三氧化钨后进行重结晶，得到结晶粉体；(4)步骤(3)所得结晶粉体进行氨溶重结晶，所得钨酸铵粉体使用氨水溶解，得到钨酸铵溶液；(5)超声雾化还原步骤(4)所得钨酸铵溶液，得到钨粉。本发明专利技术提供的方法通过粉碎、等温氧化、氨水溶解以及超声雾化还原等步骤，使最终所得钨粉的纯度高达99.9999％，且回收率在90％以上，从而实现了废纯钨的高效回收利用。纯钨的高效回收利用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用钨残靶制备钨粉的方法


[0001]本专利技术属于半导体靶材
，涉及一种制备钨粉的方法，尤其涉及一种利用钨残靶制备钨粉的方法。

技术介绍

[0002]钨是一种重要的基础材料和战略资源，其在多方面的性能均较为优异，在国防、航空航天、机械制造、电子工业等各个领域都有着极为重要且不可替代的应用。但是，钨矿的资源储量有限，因此合理地对钨矿资源进行开采，以及合理利用钨二次资源是提高钨资源利用率的有效方法。其中，提高钨二次资源的回收率是实现钨资源可持续利用的重要途径。
[0003]CN 105858728A公开了一种钨废料回收制备钨酸钠的方法，该方法首先将钨废料磨细；将磨细后的钨废料与固体强氧化剂混合均匀，然后进行焙烧，焙烧后的物料用去离子水进行浸出，浸出后得到钨酸钠溶液和未溶含钨废料；过滤后得到钨酸钠溶液和未溶含钨废料。该方法采用固体强氧化剂对钨合金废料进行溶解，溶解后得到的钨酸钠存在于碱性条件中是较为稳定的，但在处理过程中，焙烧设备结炉严重，且未溶含钨废料中的含钨量高，回收率低，其中未溶含钨废料的处理成本高，后续提纯困难。
[0004]另外，目前半导体用高纯钨靶的实际溅射使用率为50
‑
70％，剩余部分作为残靶报废，高纯钨靶的纯度为5N以上，密度可达19.35g/cm3，因此钨残靶是一种重要的回收钨的二次资源。但由于钨残靶属于纯金属废料，其耐腐蚀性比钨化合物更强，现有技术对钨残靶中钨的回收率较低。
[0005]目前，回收废纯钨的方法包括碱熔融法、硫酸钠熔融法与硝石熔融法。碱熔融法是使用高温下熔融状态的碱在有空气存在的条件下对废钨制品进行溶解回收的一种方法，但碱熔融法中涉及到氢氧化钠以及氢氧化钾的使用，在回收废纯钨的过程中，会将钨转变为钨酸钠或钨酸钾带入溶液，最终制备得到的钨粉中的Na、K等杂质元素含量高，不能作为制备高纯钨靶的原料。
[0006]硫酸钠熔融法利用熔融状态下的硫酸钠和废纯钨制品反应生成钨酸钠，再对钨酸钠浸出以方便后续的提纯，但在过程中会释放有害气体，使得生产环境变差，而且制备得到的钨粉中的杂质含量较高。
[0007]硝石熔融法回收废纯钨是使用硝酸钠或硝酸钾在熔融状态下对废纯钨制品进行溶解生成钨酸钠或钨酸钾的一种回收方法，这种方法回收废纯钨所用的原料价格较高，在溶解过程中同样会引入大量的Na、K杂质，给后续的提纯过程带来较大的困难。
[0008]因此，需要针对钨残靶提供一种工艺简单且回收率高的利用钨残靶制备钨粉的方法，使制备得到的钨粉能够用于制备高纯钨靶。

技术实现思路

[0009]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用钨残靶制备钨粉的方法，钨残靶中钨的纯度较高，利用现有技术难以回收得到高纯度的钨粉，不利于钨粉回用于
制备钨靶，本专利技术提高的方法能够得到纯度高达99.9999％的钨粉，且回收率在90％以上，实现了废纯钨的高效回收利用。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]本专利技术提供了一种利用钨残靶制备钨粉的方法，所述方法包括如下步骤：
[0012](1)粉碎钨残靶为碎钨颗粒；
[0013](2)等温氧化步骤(1)所得碎钨颗粒，得到三氧化钨；
[0014](3)氨水溶解步骤(2)所得三氧化钨后进行重结晶，得到结晶粉体；
[0015](4)步骤(3)所得结晶粉体进行氨溶重结晶，所得钨酸铵粉体使用氨水溶解，得到钨酸铵溶液；
[0016](5)超声雾化还原步骤(4)所得钨酸铵溶液，得到钨粉。
[0017]本专利技术首先将钨残靶粉碎为废钨颗粒，提高废纯钨的比表面积，从而提高后续等温氧化的效率，有利于减少等温氧化的时间。然后通过等温氧化将碎钨颗粒中的钨氧化为氧化物，便于使用氨水对其进行溶解，避免了Na、K等杂质离子的引入，后续步骤无需考虑Na、K的不利影响，保证了最终对钨残靶中钨的回收率。而且，后续的氨水溶解、氨溶重结晶以及超声雾化还原能够保证所得钨粉的纯度，从而实现纯度高达99.9999％的钨粉的制备，最终钨的回收率≥90％。
[0018]本专利技术提供的方法相比于传统的碱熔融法、硫酸钠熔融法与硝石熔融法，过程中不引入杂质，通过粉碎、等温氧化、氨水溶解以及超声雾化还原等步骤，使最终所得钨粉的纯度高达99.9999％，且回收率在90％以上，从而实现了废纯钨的高效回收利用。
[0019]优选地，步骤(1)所述钨残靶的纯度≥99.999wt％，致密度≥99.9％。
[0020]本专利技术步骤(1)所述钨残靶的纯度≥99.999wt％，致密度≥99.9％，因此其耐腐蚀性较强。本专利技术通过步骤(1)的粉碎增加了废纯钨的比表面积，有利于碎钨颗粒在等温氧化过程中与氧化性气体的接触，从而缩短等温氧化的时间。本专利技术不对碎钨颗粒的粒径做进一步限定，本领域技术人员能够根据需要进行合理设置。
[0021]优选地，步骤(1)所述粉碎后还包括依次进行的碱洗、酸洗与烘干，得到碎钨颗粒。
[0022]优选地，所述碱洗为使用1.8
‑
2.2wt％的碱性溶液进行洗涤，碱性溶液中的碱性物质包括NaOH和/或KOH。
[0023]所述碱性溶液的浓度为1.8
‑
2.2wt％，例如可以是1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.1wt％或2.2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，所述酸洗为使用盐酸进行洗涤，盐酸的浓度为1.8
‑
2.2wt％，例如可以是1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.1wt％或2.2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，所述碱洗与酸洗后分别独立地水洗至中性。
[0026]本专利技术通过碱洗后水洗至中性，减少了盐酸的消耗；通过在酸洗后水洗至中性，避免了后续烘干时盐酸挥发对环境的污染。
[0027]本专利技术通过粉碎后依次进行的碱洗、酸洗与烘干，消除了粉碎过程中引入的杂质，且通过对碱洗与酸洗过程中洗涤液的选择，减少了洗涤对碎钨颗粒的损耗，保证了钨残靶中钨的回收率。
[0028]优选地，所述烘干的温度为45
‑
55℃，例如可以是45℃、48℃、50℃、52℃、54℃或55
℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0029]优选地，步骤(2)所述等温氧化包括：平铺碎钨颗粒，在空气气氛下进行等温氧化。
[0030]作为优选的技术方案，为了避免在等温氧化过程中引入杂质，碎钨颗粒平铺于钨舟内。
[0031]优选地，平铺碎钨颗粒的厚度为5
‑
15mm，例如可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0032]优选地，步骤(2)所述等温氧化时的空气流速为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用钨残靶制备钨粉的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)粉碎钨残靶为碎钨颗粒；(2)等温氧化步骤(1)所得碎钨颗粒，得到三氧化钨；(3)氨水溶解步骤(2)所得三氧化钨后进行重结晶，得到结晶粉体；(4)步骤(3)所得结晶粉体进行氨溶重结晶，所得钨酸铵粉体使用氨水溶解，得到钨酸铵溶液；(5)超声雾化还原步骤(4)所得钨酸铵溶液，得到钨粉。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述钨残靶的纯度≥99.999wt％，致密度≥99.9％；优选地，步骤(1)所述粉碎后还包括依次进行的碱洗、酸洗与烘干，得到碎钨颗粒；优选地，所述碱洗与酸洗后分别独立地水洗至中性；优选地，所述烘干的温度为45
‑
55℃。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述等温氧化包括：平铺碎钨颗粒，在空气气氛下进行等温氧化；优选地，平铺碎钨颗粒的厚度为5
‑
15mm；优选地，步骤(2)所述等温氧化时的空气流速为0.4
‑
2L/min；优选地，步骤(2)所述等温氧化的温度为500
‑
850℃。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述氨水溶解包括：18
‑
22wt％的氨水与步骤(2)所得三氧化钨混合，加热升温后进行搅拌；优选地，所述加热升温的终点温度为70
‑
90℃；优选地，所述搅拌的速度为50
‑
200r/min，时间为30
‑
60min。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述重结晶的方法包括旋转蒸发；优选地，所述旋转蒸发的温度为70
‑
100℃；优选地，所述旋转蒸发的转速为10
‑
40r/min；优选地，步骤(3)所述重结晶所得结晶母液的密度为0.95
‑
1.05g/cm3。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所得结晶粉体进行真空干燥后，进行步骤(4)所述氨溶重结晶；优选地，所述真空干燥的真空度≤10
‑2Pa；优选地，所述真空干燥的温度为50
‑
150℃。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述氨溶重结晶的方法包括旋转蒸发；优选地，步骤(4)所述氨溶重结晶的温度为70
‑
100℃；优选地，步骤(4)所述氨溶重结晶的转速为10
‑
40r/min；优选地，步骤(4)所述氨溶重结晶所得结晶母液的密度为0.65
‑
0.75g/cm3。8.根据权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，王学泽，周友平，孙慧芳，吴东青，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：