廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法
2023-05-15 14:58:36 2
專利名稱：廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法
技術領域：
本發明涉及一種廢棄物砷化鎵回收，特別是涉及一種廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化 回收方法。
背景技術：
近年來科技不斷進步，許多以半導體作為基本元件的光電產品，不斷地被研發出 來，早期大都採用矽(Silicon)為原料，但因矽仍有諸多難以改善的電子特性，因此逐漸被 淘汰，取而代之的是砷化鎵(Gallium Arsenide)，因為砷化鎵具有比矽更高電子遷移率，更 高頻率接收範圍，可承受更高的操作溫度，雜訊低，低功率消耗、低噪音等優越特性，因此近 年來國內外有許多公司相當看好砷化鎵前景，積極投入砷化鎵產業，導致砷化鎵的相關產 品陸續增加，相對衍生許多砷化鎵廢棄物，但目前尚無適當的資源回收處理技術與機構，可 以妥善處理回收上述含有砷化鎵的廢棄物。回收砷化鎵的處理方式主要是以溼式法處理技術為主，溼式法包含離子交換、溶 劑萃取、置換等方法，主要將稀有金屬逐次分類，進而回收、純化。例如中國臺灣申請，證書 號1245023 「砷化鎵廢棄物資源再生方法」，其主要技術特徵是將砷化鎵廢棄物置於氫氧化 鈉與過氧化氫的混合浸漬液，並以一溶媒進行溶媒萃取，再以硫酸進行反萃取，利用結晶法 生成鎵的結晶(H4Ga2(S04)5. 12H20)，再以樹脂吸附留住砷並取得無害的鎵金屬，由於上述溼 式回收法的程序繁雜且需要使用大量的酸、鹼液，故會造成環境汙染等問題。然而，依據路透國際金屬價格，每公斤鎵金屬價格約525 575美元，因此就經濟 方面而言，若可有效回收鎵金屬可獲得相當不錯的收益。由此可見，上述現有的廢棄物砷化鎵的回收方法在方法與使用上，顯然仍存在有 不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來 謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般方法又沒有適切的方 法能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新的廢棄 物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進 的目標。
發明內容
本發明的主要目的在於，克服現有的廢棄物砷化鎵的回收方法存在的缺陷，而提 供一種新的廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，所要解決的技術問題是使其建立一套無 害的回收方法，針對廢棄物砷化鎵的鎵及砷進行回收，非常適於實用。本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出 的一種廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，將廢棄砷化鎵汙泥先經烘乾、研磨後，再經由 高溫鍛燒，在高溫鍛燒後得到三氧化二鎵氧化物及砷，再對砷蒸氣進行冷凝結，取得三氧化 二砷氧化物，並將三氧化二鎵氧化物溶於王水並進行電解，取得鎵金屬。本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
前述的廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，其中對該廢棄砷化鎵汙泥進行烘乾 時的溫度是105 °C。前述的廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，其中對烘乾後廢棄砷化鎵進行研磨 時，其大小可通過20孔的篩網。前述的廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，其中高溫鍛燒的溫度為850 iioo°c，時間為3小時。前述的廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，其中對砷蒸氣進行冷凝結時是以 5 "C的冷凝水輔以一抽氣馬達進行作業。本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上可知，為達到上述目 的，本發明提供了一種藉由上述技術方案，本發明廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法至 少具有下列優點及有益效果本發明相較現有習知的優點在於本發明採用高溫鍛燒方式取 得砷及三氧化二鎵，再對砷蒸氣進行冷凝結取得三氧化二砷氧化物，以及對三氧化二鎵進 行電解取得鎵金屬，除可將稀有的鎵金屬回收外，亦建立一套無害的回收流程，避免汙染環境。綜上所述，本發明一種廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，其特別是指先採用 高溫鍛燒方式取得砷及三氧化二鎵，再對砷蒸氣進行冷凝結取得三氧化二砷氧化物，另外 將三氧化二鎵溶於適當濃度王水並進行電解，取得鎵金屬。本發明在技術上有顯著的進步， 具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設計。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
圖1為本發明廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法流程圖。
具體實施例方式為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合 附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法其具體實施 方式、方法、步驟、特徵及其功效，詳細說明如後。有關本發明的前述及其他技術內容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實 施例的詳細說明中將可清楚呈現。通過具體實施方式
的說明，當可對本發明為達成預定目 的所採取的技術手段及功效得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說 明之用，並非用來對本發明加以限制。首先，請參閱圖1所示，為廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法流程圖，其步驟分 別為步驟A 提供一廢棄砷化鎵汙泥；步驟B 對廢棄砷化鎵汙泥進行烘乾，直至完全乾燥；步驟C 對烘乾後的廢棄砷化鎵進行研磨；步驟D 對研磨後的廢棄砷化鎵進行高溫鍛燒，依序取得砷及三氧化二鎵氧化物；
步驟E 對砷蒸氣進行冷凝結，可回收取得極佳純度三氧化二砷的氧化物；步驟F 將步驟D三氧化二鎵的氧化物溶解於王水中；步驟G 將步驟F溶液進行電解，可取得鎵金屬。
對上述步驟舉一較佳實施例說明，經由步驟B對廢棄砷化鎵汙泥進行105°C烘乾 至完全乾燥，而為確認取得廢棄砷化鎵粉末的一致性，必需經由步驟C將烘乾後的廢棄砷 化鎵進行研磨，使其大小至可通過20mesh (孔)的篩網，再利用步驟D對研磨後的廢棄砷 化鎵進行高溫鍛燒，並利用砷及鎵本身沸點不同的特性分別取得砷蒸氣及三氧化二鎵氧化 物，其中因砷的沸點較鎵低(約614°C )，因此在加熱過程中砷會先升華揮發。再藉由步驟E利用約5°C的冷凝水輔以一抽氣馬達對砷蒸氣進行冷凝結，以回收 取得極佳純度99. 2%的三氧化二砷氧化物；將三氧化二鎵氧化物則經由步驟F溶解於王水中，再進行步驟G電解以取得鎵 金屬，其做法是將三氧化二鎵氧化物溶於適當濃度的王水中，再將酸液置入電解槽中並放 入兩電極片，分別在不同極板搭配下，以鱷魚夾與電源供應器連接兩電極片，其間距約為 2. 5cm，分別通以不同電流，電解時間約以3小時為最佳，並每小時取ImL水樣，分析水樣中 鎵金屬濃度，可得純度為99.9%、回收率95.9%。除此，需注意鎵及砷形成是同分熔點化合物，分子間作用力很強，在810°C以下固 體的鎵及砷很穩定，而溫度過高，如超過iioo°c後鎵也會揮發影響回收率，因此在步驟D中 所進行高溫鍛燒的最佳溫度為850 1100°C，時間約為3小時。據此，本發明確實具有以下優點本發明採用高溫鍛燒方式取得砷及三氧化二鎵，再對砷蒸氣進行冷凝結取得三氧 化二砷氧化物，以及對三氧化二鎵進行電解取得鎵金屬，除可將稀有的鎵金屬回收外，亦建 立一套無害的回收流程，避免汙染環境。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖 然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人 員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對 以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
一種廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，其特徵在於將廢棄砷化鎵汙泥先經烘乾、研磨後，再經由高溫鍛燒，在高溫鍛燒後得到三氧化二鎵氧化物及砷，再對砷蒸氣進行冷凝結，取得三氧化二砷氧化物，並將三氧化二鎵氧化物溶於王水並進行電解，取得鎵金屬。
2.根據權利要求1所述的廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，其特徵在於對該廢棄 砷化鎵汙泥進行烘乾時的溫度是105°C。
3.根據權利要求1所述的廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，其特徵在於對烘乾後 廢棄砷化鎵進行研磨時，其大小可通過20孔的篩網。
4.根據權利要求1所述的廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，其特徵在於高溫鍛燒 的溫度為850 1100°C，時間為3小時。
5.根據權利要求1所述的廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，其特徵在於對砷蒸氣 進行冷凝結時是以5°C的冷凝水輔以一抽氣馬達進行作業。
全文摘要
本發明是有關於一種廢棄物砷化鎵的鎵及砷純化回收方法，其特別是指先採用高溫鍛燒方式取得砷及三氧化二鎵，再對砷蒸氣進行冷凝結取得三氧化二砷氧化物，另外將三氧化二鎵溶於適當濃度王水並進行電解，取得鎵金屬。
文檔編號C22B7/00GK101857918SQ200910130390
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月7日 優先權日2009年4月7日
發明者方鴻源 申請人:國立雲林科技大學