[發明專利]一種低共熔溶劑體系中ITO廢靶直接電解制備銦錫合金的方法

在審

• 申請號: 202211136362.4
• 申請日: 2022-09-19
• 公開（公告）號: CN115386918A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 趙卓;徐亮;張楷;張曉峰;周曉偉;田勇攀;夏定武;祝若鑫
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C25C3/34
• 分類號: C25C3/34
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 金貝貝

本發明公開了一種低共熔溶劑體系中ITO廢靶直接電解制備銦錫合金的方法，屬于有色金屬冶金技術領域。本發明直接采用ITO廢靶塊料作為陰極，石墨作為陽極，在低共熔溶劑體系中進行直流電解，在電場作用下使ITO廢靶中的氧原子得到電子形成氧離子進入電解質而從陰極上脫除，直接獲得銦錫合金產品。本發明充分利用ITO廢靶導電性良好的特性，通過一步電解工藝制備銦錫合金，具有工藝簡單、成本低、銦和錫回收率高等特點，且獲得的銦錫合金既可以直接用作生產ITO靶材的原料，亦可以進一步處理分離回收銦和錫金屬產品，工藝靈活，有價元素綜合回收率高。

技術領域

本發明屬于有色金屬冶金技術領域，更具體地說，涉及一種低共熔溶劑體系中ITO廢靶直接電解制備銦錫合金的方法。

背景技術

銦是一種重要的戰略性金屬，在電子通訊、國防工業、能源醫藥等領域都有廣泛的應用。作為一種稀散金屬，銦在地殼中的含量很低，僅為1×10^-5％，且分布極其分散，少見獨立銦礦物，多伴生于鋅、鉛、銅等重有色金屬礦物中，導致銦的提取原料復雜多樣，提取方法較多，且路線也相對較長。而且，隨著一次富銦資源逐步走向枯竭，減少對原生銦的依賴，從二次資源中回收銦變得尤為重要。

一般來說，銦含量大于0.002％的原料即具有回收價值，而ITO廢靶中銦含量則高達78％，由In₂O₃和SnO₂按質量比9:1構成，極具回收價值。因此，ITO廢靶以及ITO靶材生產過程中所產生的邊角料、切屑等成為了目前最主要的銦二次資源之一。目前，全球用于制造ITO靶材的銦占其總產量的40-50％。據統計，我國每年產生的ITO廢靶中銦的含量達300噸以上，而我國目前已探明的銦儲量卻僅為8000噸左右。因此，開發經濟高效的ITO廢靶回收技術對于保障我國銦工業的可持續發展具有重要意義。

經檢索，目前以ITO廢靶為原料生產銦錫合金的主流工藝為高溫熱還原，如在中國專利申請號為201711428570.0、202011254279.8、201410671239.1、201410201193.7、201510896090.1的申請案中主要通過ITO廢靶與碳粉、一氧化碳、氫氣、淀粉等非金屬還原劑在1000℃以上高溫條件下的固-固相或氣-固相化學反應使ITO廢靶發生脫氧還原，獲得了高質量的銦錫合金。但該類反應需要在高溫條件下才能實現ITO廢靶的高效還原，能耗大、設備維護成本高，而且反應前需將致密堅硬的ITO廢靶塊料破碎、研磨成細小粉末，不僅作業難度大、能耗高，且容易引入其它雜質，降低產品質量。中國專利申請號為200910238428.9的申請案公開了一種以ITO廢靶為陰極在水溶液中電解制備銦錫合金的方法，但水溶液體系的電化學窗口有限，且對氧離子的溶解度較小，理論上難以實現ITO廢靶在陰極的高效脫氧還原。中國專利申請號為201910347348.0的申請案公開了一種以鋁、鎂、鈣、鈦、鋰等活潑金屬為還原劑從ITO廢靶中回收銦錫合金的方法，該工藝雖能有效將ITO廢靶還原得到銦錫合金，但高溫還原反應需要在真空條件下進行，不僅能耗大、對設備要求較高，而且活潑金屬還原劑難以獲得，成本較高。中國專利申請號為201810528444.0的申請案公開了一種熔鹽電化學法從廢ITO粉中回收粗銦的方法，該工藝以石墨為陽極，熔融金屬銦或錫為液態陰極，將經高溫燒結獲得的ITO塊料懸浮于熔融氯化鋰和氯化鉀混合電解質中進行直流電解，在液態金屬陰極內部得到了銦錫合金，但ITO在氯化物熔鹽中的溶解度和溶解速度均較低，限制了電解過程的效率。中國專利申請號為202010451276.7的申請案公開了一種水溶液電解回收ITO廢靶的方法，該方法在鹽橋連接的分體式電解槽中處理ITO廢靶，通過兩段電解工藝對銦進行回收，電解過程中需嚴格分別控制陰、陽極區的離子組成和pH值，且需超聲輔助電解過程，不僅工藝流程復雜，而且對設備要求較高，難以實現ITO廢靶的高效回收。

發明內容

1.要解決的問題