一种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法，属于有色金属冶金技术领域。本发明专利技术的一种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法，直接采用ITO废靶块料作为阴极，石墨作为阳极，在熔盐中进行直流电解使ITO废靶中的氧原子得到电子形成氧离子进入电解质而从阴极上脱除，直接获得液态铟锡合金；进一步将还原得到的铟锡合金作为阳极在该熔盐体系中、相同温度下进行直流电解，通过控制电化学条件使铟在阳极被选择性氧化，并进一步在阴极被还原为金属铟，实现铟锡高效分离，同时在阴、阳极分别获得高纯金属铟和锡。本发明专利技术具有流程短、成本低、铟和锡回收率高、产品纯度高等特点。产品纯度高等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法


[0001]本专利技术属于有色金属冶金
，更具体地说，涉及一种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法。

技术介绍

[0002]铟是一种重要的战略性金属，在电子通讯、国防工业、能源医药等领域都有广泛的应用。作为一种稀散金属，铟在地壳中的含量很低，仅为1
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‑5％，且分布极其分散，少见独立铟矿物，多伴生于锌、铅、铜等重有色金属矿物中，导致铟的提取原料复杂多样，提取方法较多，且路线也相对较长。而且，随着一次富铟资源逐步走向枯竭，减少对原生铟的依赖，从二次资源中回收铟变得尤为重要。
[0003]一般来说，铟含量大于0.002％的原料即具有回收价值，而ITO废靶中铟含量则高达78％，极具回收价值。因此，ITO废靶以及ITO靶材生产过程中所产生的边角料、切屑等成为了目前最主要的铟二次资源之一。目前，全球用于制造ITO靶材的铟占其总产量的40
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50％。据统计，我国每年产生的ITO废靶中铟的含量达300吨以上，而我国目前已探明的铟储量却仅为8000吨左右。因此，开发经济高效的ITO废靶回收技术对于保障我国铟工业的可持续发展具有重要意义。
[0004]经检索，目前以ITO废靶为原料生产铟锡合金的主流工艺为高温热还原，如在中国专利申请号为202011254279.8、201711428570.0、201410201193.7、201410671239.1的四个申请案中主要通过ITO废靶与碳粉、一氧化碳、氢气、淀粉等非金属还原剂在1000℃以上高温条件下的固
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固相或气
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固相化学反应使ITO废靶发生脱氧还原，获得了高质量的铟锡合金。但该类反应需要在高温条件下才能实现ITO废靶的高效还原，能耗大、设备维护成本高，而且反应前需将致密坚硬的ITO废靶块料破碎、研磨成细小粉末，不仅作业难度大、能耗高，且容易引入其它杂质，降低产品质量。
[0005]此外，中国专利申请号为201910347348.0，申请日为2019年4月28日，专利技术创造名称为一种从ITO废靶材中回收金属铟的方法。该申请案中公开了以铝、镁、钙、钛、锂等活泼金属为还原剂从ITO废靶中回收铟锡合金的方法，该工艺虽能有效将ITO废靶还原得到铟锡合金，但高温还原反应需要在真空条件下进行，不仅能耗大、对设备要求较高，而且活泼金属还原剂难以获得，成本较高；
[0006]中国专利申请号为200910238428.9，申请日为2009年11月20日，专利技术创造名称为一种从ITO废料中回收铟锡合金的方法。该申请案中公开了以ITO废靶为阴极在水溶液中电解制备铟锡合金的方法，但水溶液体系的电化学窗口有限，且对氧离子的溶解度较小，理论上难以实现ITO废靶在阴极的高效脱氧还原；
[0007]中国专利申请号为202010451276.7，申请日为2020年5月25日，专利技术创造名称为一种回收ITO废靶的方法。该申请案中公开了一种水溶液电解回收ITO废靶的方法，该方法在盐桥连接的分体式电解槽中处理ITO废靶，通过两段电解工艺对铟进行回收，电解过程中需严格分别控制阴、阳极区的离子组成和pH值，且需超声辅助电解过程，不仅工艺流程复杂，
而且对设备要求较高，难以实现ITO废靶的高效回收。
[0008]进一步进行检索，关于采用熔盐电化学方法对ITO废靶进行回收的专利文献也有所公开，如，中国专利申请号为201810528444.0，申请日2018年5月29日，专利技术创造名称为一种使用熔盐电化学法从废ITO粉中回收粗铟的方法。该申请案的工艺是以石墨为阳极，熔融金属铟或锡为液态阴极，将经高温烧结获得的ITO块料悬浮于熔融氯化锂和氯化钾混合电解质中进行直流电解，在液态金属阴极内部得到了铟锡合金，但ITO在氯化物熔盐中的溶解度和溶解速度均较低，限制了电解过程的效率。
[0009]此外，经检索，现有技术中在铟锡分离方面也有相关专利文献公开：
[0010]如，中国专利申请号为201310141926.8的申请案中在高温下将氧气喷射到铟锡合金表面，使之转化为相应的金属氧化物，再对氧化物进行酸浸，浸出渣经还原熔炼获得粗锡，浸出液依次经过P204萃取、盐酸反萃、锌置换等工序回收金属铟。该工艺虽能有效将铟和锡分离，但过程多次涉及湿法和火法工序的复杂转化，流程较长；
[0011]又如，中国专利申请号为201310744809.0的申请案中采用硫酸直接溶解铟锡合金，获得铟、锡离子共存溶液。用金属铟置换溶液中的锡，得到粗锡，含铟溶液再进一步采用金属锌置换，获得海绵铟，最终获得的粗铟和粗锡产品纯度均达到99％以上。但该工艺采用硫酸直接与铟锡合金反应，溶解过程动力学速度较慢，且两段金属置换工艺的处理深度有限，铟和锡的回收率相对较低；
[0012]再如，中国专利申请号为202010967580.7的申请案公开了基于火法冶金的铟锡合金处理工艺，该工艺利用铟和锡在高温条件下蒸气压的不同，通过控制反应器内的真空度和温度，使铟锡合金中的铟充分挥发进入气相，并进一步在冷凝区进行回收，实现了铟和锡的高效分离。但该工艺需要在高温和真空条件下操作，需要特殊的真空冶金设备才能够实现，且反应所需的能耗较高；
[0013]此外，在电化学分离方面，中国专利申请号为201510896090.1的申请案中采用pH＝2.0
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2.5的酸性水溶液体系作为电解质，以铟锡合金作为阳极进行电解精炼，获得的金属铟产品纯度可以达到99.99％以上。但水溶液体系中铟和锡的氧化还原电位差较小，单次电解阳极的残极率较高，需要多次电解才能实现铟和锡有效的分离。

技术实现思路

[0014]1.要解决的问题
[0015]本专利技术的目的在于克服目前主流的高温热还原ITO废靶制备铟锡合金工艺中存在的还原温度高、能耗大、固
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固相或气
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固相化学反应动力学速度慢等问题，以及克服目前湿法冶金分离铟锡合金工艺中存在的流程长、试剂消耗大、处理深度低、废水难处理等问题，同时解决传统电化学回收处理铟锡合金工艺中存在的电化学窗口小、电解效率低、试剂消耗大、铟锡回收率低等问题，提供了一种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法。
[0016]本专利技术的工艺技术直接以ITO废靶块料为原料进行熔盐电解一步制备铟锡合金，并在同一体系中开展铟、锡的原位电化学分离，同时在阴、阳极分别获得高纯金属铟和锡，具有流程简单、能耗低、试剂消耗少、铟锡回收率高等特点，可以实现ITO废靶熔盐电解高效分离回收铟和锡。
[0017]2.技术方案
[0018]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0019]本专利技术的种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法，采用ITO废靶作为阴极，石墨作为阳极，在混合氯化物熔盐体系中进行直流电解，使ITO废靶中的氧原子得到电子形成氧离子进入电解质而从阴极上脱除，直接获得液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法，其特征在于：该方法通过将ITO废靶块料作为阴极，石墨作为阳极，在混合氯化物熔盐体系中进行直流电解，获得液态铟锡合金；然后将还原得到的铟锡合金作为阳极在该熔盐体系中进行直流电解，最后在阴极、阳极分别获得高纯金属铟和锡。2.根据权利要求1所述的一种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法，其特征在于：所述的混合氯化物熔盐体系为MCl
x
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NCl
y
二元共晶盐，其中，M＝Li、Na、K、Ca；N＝Li、Na、K、Ca；x＝1或2；y＝1或2。3.根据权利要求1所述的一种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法，其特征在于：直流电解时在惰性气氛保护条件下进行。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)混合氯化物熔盐的制备；(2)对步骤(1)中所得混合氯化物熔盐进行净化除杂处理；(3)向经步骤(2)中处理后的氯化物熔盐中插入ITO废靶，并静置一段时间使ITO废靶与氯化物熔盐之间达到平衡；(4)以石墨为阳极，ITO废靶为阴极，进行直流电解，得到的铟锡液态合金，采用石墨坩埚在阴极下方收集；(5)将还原得到的铟锡合金作为阳极在该熔盐体系中进行直流电解，通过控制电化学条件使铟在阳极被选择性氧化，以+1价In
+
离子形式进入到熔盐中，并进一步在阴极被还原为金属铟，最终在在阴极、阳极分别获得金属铟和锡。5.根据权利要求4所述的一种基于熔盐电化学高效分离回收ITO废靶中铟和锡的方法，其特征在于：步骤(1)中，将两种不同的粉末状MCl
x
和NCl
y
按照质量要求混匀得到混合氯化物粉末；然后将混合氯化物粉末置于惰...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亮，赵卓，张楷，张晓峰，周晓伟，田勇攀，韩琪，夏定武，祝若鑫，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：