[發明專利]一種砷化鎵廢料分離回收裝置及方法

在審

• 申請號: 201710069628.0
• 申請日: 2017-02-08
• 公開（公告）號: CN106591599A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 魏守沖;郭志強;張慶龍
• 申請（專利權）人: 磐石創新（北京）電子裝備有限公司
• 主分類號: C22B30/04
• 分類號: C22B30/04;C22B58/00;C22B7/00
• 代理公司: 北京東方昭陽知識產權代理事務所(普通合伙)11599
• 代理人: 黃素云

技術領域

本發明屬于化工領域，特別是涉及一種砷化鎵廢料分離回收裝置及方法。

背景技術

因為GaAs性能的優越性，在電子器件、光學器件中獲得廣泛應用，而在自然界本身不能單獨形成具有開采價值的鎵礦床，而金屬鎵(Ga)是地殼中含量很少的稀散金屬，以類質同晶態伴生在硫鎵銅礦以及鋁、鋅、鍺、含鍺煤等礦中，只能從提取鋁、鋅、鍺等的副產品中將鎵綜合回收。目前世界上金屬鎵的生產工藝主要有提取法和回收法兩種方法，其中85％都是回收法在生產的，主要原料就是砷化鎵(GaAs)廢料。但是在合成GaAs過程中，最后的產率很低，常常小于15％，會產生大量的GaAs廢料。

中國發明專利申請公開號CN1693492A公開了一種從砷化鎵工業廢料中回收鎵和砷的方法。以砷化鎵工業廢料為原料，采用原料研磨、硝酸自催化浸出、硫化物選擇性沉淀砷、氫氧化物沉淀鎵、氫氧化鎵堿溶、電解回收鎵等工藝，電解得到純度為4N金屬鎵可進一步提純到純度為6N高純金屬鎵，砷硫化物作為原料可按現行工藝進一步深加工處理得到高純砷。該方法工藝復雜，流程較長，且產生大量的污水需進一步處理。

另一件中國發明專利申請公布號CN101857918A公開了一種廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法。其中，先采用高溫煅燒方式取得砷及三氧化二砷，再對砷蒸汽進行冷凝結取得三氧化二砷氧化物，另將三氧化二鎵溶于適當濃度王水并進行電解，取得鎵金屬。該方法產生劇毒的三氧化二砷，不利于操作和人員安全。

于2013年7月3日公布的專利發明專利申請公布號CN103184339A公開了砷化鎵的處理設備及處理方法。其中，以砷化鎵廢料為原料，將砷化鎵廢料放入石英舟內，再將裝有砷化鎵廢料的石英舟手動放入被水平晶體加熱爐加熱區包圍的石英管內，啟動真空機組，在壓力到達預定壓力10Pa后啟動水平晶體加熱爐，加熱保溫2～3h，分解砷化鎵廢料后在自然冷卻得到砷和液態鎵。該方法的不足:手動放入砷化鎵廢料，石英管容易破裂且操作不方便，對人員要求較高；分離出的液態鎵留在石英舟內，氣態砷在600℃以下會凝結在石英管內壁與石英舟表面，容易二次污染；凝結的砷大部分在石英管內表面，收集復雜且不利于操作和人員安全；石英管的清理頻率較多，維護成本高；該設備及方法產能較小。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種砷化鎵廢料分離回收裝置及方法，用于解決現有技術中存在的諸多問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種砷化鎵廢料分離回收裝置，包括上料機構、加熱爐、真空泵組和冷凝器；其中，

所述上料機構包括支撐臂、上料托臂和導軌，所述支撐臂與所述導軌滑動連接，用于支撐所述上料托臂；所述支撐臂側面設有滑軌，所述上料托臂通過所述滑軌與所述支撐臂滑動連接，用于放置和運送裝有砷化鎵廢料的石英料盒；

所述加熱爐包括前門法蘭組件、爐腔，所述爐腔包括依次相連的加熱區域內石英管腔、冷卻區域內的冷卻腔以及取料腔，所述前門法蘭組件固定于所述石英管腔的一端；

所述真空泵組與所述爐腔連通；

所述冷凝器包括纏繞于冷卻腔外的冷凝管，用于冷卻冷卻腔，使反應中分離的砷蒸汽經過冷凝，沉積在冷卻腔。

優選地，所述砷化鎵廢料分離回收裝置還包括密封件，所述密封件包括所述前門法蘭組件與石英管腔連接處的第一密封件、所述石英管腔與所述冷卻腔連接處的第二密封件以及所述冷卻腔與所述真空泵組連接處的第三密封件。

優選地，所述密封件為耐熱氟膠圈。

優選地，所述砷化鎵廢料分離回收裝置還包括連通所述爐腔的壓力檢測單元以及連通所述冷卻腔的砷含量自動檢測單元。

優選地，所述砷化鎵廢料分離回收裝置還包括控制單元與執行單元，所述控制單元分別與所述壓力檢測單元、所述砷含量自動檢測單元、所述執行單元電連接；所述執行單元包括設置于爐腔內的機械臂、溫度傳感器、加熱爐開關控制器和設于取料腔開口處的電磁門鎖。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種砷化鎵廢料分離回收方法，采用本發明所述砷化鎵廢料分離回收裝置，包括：

1)將砷化鎵廢料輸送至石英管腔內；

2)通過密封件密封前門組件與爐腔、爐腔與真空泵組的連接處；

3)開啟真空泵組，待爐腔內的壓強小于預定壓力時，啟動所述加熱爐工作，以加熱至預定溫度并保溫預定時間，使砷化鎵廢料中的砷化鎵分解，生成液態鎵和氣態砷；

4)在所述壓強下自然冷卻，回收鎵和砷。