一種銦錫混合物的分離方法
2023-09-12 13:06:50
專利名稱：一種銦錫混合物的分離方法
技術領域：
本發明涉及一種銦錫混合物的分離方法。
背景技術：
在鉛、鋅冶煉生產過程及下遊產品開發過程中，均會有大量的銦錫混合物產生，在ITO粉末生產過程中有廢粉產生；用戶在鍍膜濺射生產中也會有廢銦錫焊料產生，這些廢靶、廢粉、廢銦錫焊料等廢料都是銦錫混合物，具有很高的回收經濟價值。如ITO靶材生產過程中所產生的廢靶中含In72～75％，其餘為錫和氧，1kgITO靶材可回收In0.7kg左右。過去，這種廢料一般回收工藝流程為廢料粉末硫酸浸出——萃取——反萃——新鮮海綿銦除錫——鋅片置換海綿銦——壓團——鑄型。該方法工序流程長，銦直收率低、成本高，且錫未得有效的回收。如何有效地從含銦錫物料中分離銦和錫，達到同時回收銦和錫的效果，並提高銦的回收率，是有待進一步探討的問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種從含銦錫混合物料中分離銦和錫的方法，實現同時回收銦和錫的效果，回收率達98％以上，並具有工藝簡單，成本低的優點。
本發明的技術方案是一種銦錫混合物料的分離方法，包括含銦錫混合物的廢料粉末酸浸出、鋅置換、海綿銦壓團、鑄型等步驟，所述的鋅置換步驟包含鋅粉置換和鋅片置換兩步驟，即先在含銦錫混合物的鹽酸或硫酸溶液中添加入鋅粉，將錫離子置換為固體錫，溫度為40～80℃，時間為1～6小時，將固液進行分離，得到除錫後液和錫渣；再對除錫後液用鋅片進行置換，壓團後得到海綿銦，熔鑄成粗銦，所述的錫渣用濃硝酸浸泡除雜後，再進行還原熔煉得粗錫。
作為對本發明的進一步改進，所述的浸出步驟是用3～8mol·L-1鹽酸溶液浸出。
作為對本發明的進一步改進，所述的置換步驟中鋅粉的加入量(mol)為{1/2×鹽酸或硫酸量(mol)+2×Sn4+或Sn2+量(mol)}×0.8-{1/2×鹽酸或硫酸量(mol)+2×Sn4+或Sn2+量(mol)}×1.2。
本發明所應用的化學原理為
本發明的有益效果在於該方法利用電位低的金屬可從溶液中置換出電位高的金屬離子使其成為金屬的原理，由於0In3+/In＞0Sn2+(Sn4+)/Sn＞0Zn2+/Zn，因此，在含銦錫的鹽酸或硫酸溶液中添加入鋅粉後，其中部分鋅粉可直接置換Sn4+、Sn2+而使其成為金屬錫，部分鋅粉可置換In3+使其成為金屬銦，所置換出的銦再置換Sn4+、Sn2+使其成為金屬錫，保證了Sn4+、Sn2+被全部置換為金屬錫，通過固液分離達到徹底除錫的效果，從而實現銦錫分離的目的。通過控制鋅粉的加入量摩爾與錫、銦的摩爾比，當鋅粉的加入量(mol)為{1/2×鹽酸或硫酸量(mol)+2×Sn4+或Sn2+量(mol)}×0.8-{1/2×鹽酸或硫酸量(mol)+2×Sn4+或Sn2+量(mol)}×1.2時，效果最佳。除錫後液中主要含銦，僅含有微量錫，用鋅片置換可得到海綿銦，經壓團鑄型所得粗銦品位為In(wt％)≥98％，錫渣用濃硝酸浸泡可徹底除雜，再用焦粉還原熔煉，所得粗錫品位為Sn(wt％)≥95％，本發明與現有技術相比，無需採用萃取步驟，直接用鋅置換，工藝流程縮短，成本相對降低。本發明的銦錫回收率分別達到98％。發明人實施後經濟效益顯著，以年綜合多回收1噸銦估算，年創經濟效益超過100萬元。
圖1為本發明的工藝流程方框。
具體實施例方式
實施例1採用本發明的方法處理含銦錫的ITO廢靶粉，其成份(wt％)為In75.2％，Sn7.55％，採用鹽酸浸出，浸出溫度80℃，浸出時間3hr，鹽酸濃度5mol·L-1，浸出液成份(mol·L-1)In3+1.15mol·L-1，Sn0.086mol·L-1，鋅粉置換除錫的溫度為60℃，時間為3hr，鋅粉用量(mol·L-1)是0.9mol·L-1，所得除錫後液(mol·L-1)中含Sn0.0085mol·L-1，錫渣成份(wt％)72.8％，其餘為氧除錫後液用鋅片進行置換，得到海綿銦，經壓團後熔鑄成粗銦，錫渣用濃硝酸浸泡洗雜後用焦粉進行還原熔煉得粗錫。產出粗銦成分(wt％)In98.6％。
實施例2採用本發明按實施例1處理含銦錫的ITO廢靶粉，其成份(wt％)為In75.2％，Sn7.55％，不同之處在於採用硫酸浸出，浸出溫度40℃，浸出時間6hr，硫酸濃度2.5mol·L-1，浸出液成份(mol·L-1)In3+1.05mol·L-1，Sn0.075mol·L-1，鋅粉置換除錫的溫度為50℃，時間為1hr，鋅粉用量(mol·L-1)是0.9mol·L-1，所得除錫後液(mol·L-1)中含Sn0.0060mol·L-1，錫渣成份(wt％)70.1％，其餘為氧，產出粗銦成分(wt％)In98.6％實施例3採用本發明按實施例1處理含銦錫的ITO廢粉，其成份(wt％)為In75.2％，Sn7.55％，不同之處在於採用硫酸浸出，浸出溫度80℃，浸出時間3hr，硫酸濃度2.5mol·L-1，浸出液成份(mol·L-1)In3+1.08mol·L-1，Sn0.065mol·L-1，鋅粉置換除錫的溫度為40℃，時間為6hr，鋅粉用量(mol·L-1)是0.9mol·L-1，所得除錫後液(mol·L-1)中含Sn0.0060mol·L-1，錫渣成份(wt％)70.1％，其餘為氧，產出粗銦成分(wt％)In98.6％實施例4採用本發明按實施例1處理含銦錫的ITO廢粉，其成份(wt％)為In75.2％，Sn7.55％，不同之處在於採用硫酸浸出，浸出溫度80℃，浸出時間3hr，硫酸濃度2.5mol·L-1，浸出液成份(mol·L-1)In3+1.15mol·L-1，Sn0.077mol·L-1，鋅粉置換除錫的溫度為80℃，時間為4hr，鋅粉用量(mol·L-1)是0.95mol·L-1，所得除錫後液(mol·L-1)中含Sn0.0065mol·L-1，錫渣成份(wt％)70.31％，其餘為氧，產出粗銦成分(wt％)In98.8％實施例5採用本發明按實施例1處理含銦錫的廢銦錫焊料，其成份(wt％)為In75.2％，Sn7.55％，不同之處在於採用硫酸浸出，浸出溫度80℃，浸出時間4hr，硫酸濃度2.6mol·L-1，浸出液成份(mol·L-1)In3+1.08mol·L-1，Sn0.078mol·L-1，鋅粉置換除錫的溫度為60℃，時間為1hr，鋅粉用量(mol·L-1)是1.1mol·L-1，所得除錫後液(mol·L-1)中含Sn0.0058mol·L-1，錫渣成份(wt％)76.1％，其餘為氧，產出粗銦成分(wt％)In98.7％。
實施例6採用本發明按實施例1處理含銦錫的廢銦錫焊料，其成份(wt％)為In75.2％，Sn7.55％，不同之處在於採用硫酸浸出，浸出溫度60℃，浸出時間5hr，硫酸濃度2.8mol·L-1，浸出液成份(mol·L-1)In3+1.15mol·L-1，Sn0.055mol·L-1，鋅粉置換除錫的溫度為60℃，時間為2hr，鋅粉用量(mol·L-1)是1.2mol·L-1，所得除錫後液(mol·L-1)中含Sn0.0062mol·L-1，錫渣成份(wt％)75.1％，其餘為氧，產出粗銦成分(wt％)In98.2％。
本發明包含但不限於上述實施方式，只要採用了鋅粉置換除錫和鋅片置換除錫的方法，即在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種銦錫混合物的分離方法，包括含銦錫混合物的廢料粉末酸浸出、鋅置換、海綿銦壓團、鑄型等步驟，其特徵在於所述的鋅置換步驟包含鋅粉置換和鋅片置換兩步驟，即先在含銦錫混合物的鹽酸或硫酸溶液中添加入鋅粉，將錫離子置換為固體錫，將固液進行分離，得到除錫後液和錫渣；再對除錫後液用鋅片進行置換，得到海綿銦。
2.根據權利要求1所述的一種銦錫混合物的分離方法，其特徵在於所述的鋅粉置換的溫度為40～80℃，時間為1～6小時。
3.根據權利要求1所述的一種銦錫混合物的分離方法，其特徵在於所述的錫渣用濃硝酸浸泡除雜後用焦粉再進行還原熔煉得粗錫。
4.根據權利要求1所述的一種銦錫混合物的分離方法，其特徵在於所述的含銦錫混合物的粉末酸浸出是用3～8mol·L-1鹽酸溶液浸出。
5.根據權利要求1所述的一種銦錫混合物的分離方法，其特徵在於所述的置換步驟中鋅粉的加入量(mol)為{×鹽酸或硫酸量(mol)+2×Sn4+或Sn2+量(mol)}×0.8-{×鹽酸或硫酸量(mol)+2×Sn4+或Sn2+量(mol)}×1.2。
全文摘要
本發明涉及一種銦錫混合物的分離方法。其技術方案包括含銦錫混合物的廢料粉末酸浸出、用鋅置換、海綿銦壓團、鑄型等步驟，鋅置換步驟包含鋅粉置換和鋅片置換兩步驟，即先在含銦錫混合物的鹽酸或硫酸溶液中添加入鋅粉，將錫離子置換為固體錫，溫度為40～80℃，時間為1～6小時，將固液進行分離，得到除錫後液和錫渣；再對除錫後液用鋅片進行置換，得到海綿銦，經壓團—熔鑄成粗銦，所述的錫渣用濃硝酸浸泡除雜後再用焦粉還原熔煉得粗錫。本發明與現有技術相比，無需採用萃取步驟，直接用鋅置換，工藝流程縮短，成本降低。本發明的銦錫回收率分別達到98％。發明人實施後經濟效益顯著，以年綜合多回收1噸銦估算，年創經濟效益超過100萬元。
文檔編號C22B58/00GK1757768SQ200510032328
公開日2006年4月12日 申請日期2005年11月1日 優先權日2005年11月1日
發明者陳順, 王全, 劉一寧, 陳雪雲 申請人:株洲冶煉集團有限責任公司