專利名稱：高純銦制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體說(shuō)是ー種高純銦制備方法。
背景技術(shù)：
高純銦在半導(dǎo)體制造方面有著廣泛用途，用于制備半導(dǎo)體化合物。在制備銦基半導(dǎo)體化合物時(shí)，對(duì)銦的純度要求很高，須采用5N以上純度的高純銦。由于金屬銦在地殼中極為分散，沒(méi)有獨(dú)立的エ業(yè)礦物，大多是源于鋅、錫、銅等冶煉エ業(yè)的回收，用這些原料制備的銦含有較多的銅、錫、神、鋅、鉈、鉛、鐵、鎘、鋁等雜質(zhì)，而雜質(zhì)對(duì)銦的性能影響很大，因此 須對(duì)銦進(jìn)行提純。目前，常用的金屬銦提純エ藝是將原料銦電解，然后通過(guò)熔煉獲得高純銦，但這種方法獲得高純銦的純度不夠高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到使用需求，且其提純過(guò)程較復(fù)雜，提純過(guò)程可能產(chǎn)生毒氣。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供ー種純度達(dá)到5N以上、操作簡(jiǎn)單且可避免產(chǎn)生有毒物質(zhì)的高純銦制備方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為高純銦制備方法，其包括以下步驟
(O酸浸，原料銦浸入稀硫酸中，除去表面的氧化物；
(2)測(cè)定，將原料銦從步驟(I)的稀硫酸中取出、洗凈并干燥，利用光度計(jì)測(cè)定原料銦中雜質(zhì)及含量；
(3)熔煉除雜，將經(jīng)步驟(2)處理的原料銦熔煉，脫除雜質(zhì)錫、鉈、鎘；
(4)一次電解，以經(jīng)步驟(3)處理后的原料銦作為陽(yáng)極、鈦板作為陰極，在以硫酸銦為電解液的電解槽內(nèi)進(jìn)行電解，電解后鈦板上析出金屬銦；
(5)二次電解，以步驟(4)的金屬銦作為陽(yáng)極，鈦板作為陰極，在以硫酸銦為電解液的電解槽內(nèi)進(jìn)行電解，得到高純銦。進(jìn)ー步地，將所述步驟(3)的原料銦置于坩堝中，并加入濃度為5%的碘化鉀的甘油溶液，加熱至180°C熔煉30分鐘，脫除雜質(zhì)鎘。進(jìn)ー步地，將所述步驟(3)的原料銦置于坩堝中，并加入濃度為15%的氯化銨和氯化鋅的甘油溶液，加熱至220°C熔煉30分鐘，脫除雜質(zhì)鉈。進(jìn)ー步地，將所述步驟(3)的原料銦氫氧化鈉硝酸鈉按照40:5:1的質(zhì)量比置于坩堝中，在350°C的溫度下熔煉20分鐘，脫除雜質(zhì)錫。作為優(yōu)選，所述步驟(4)中的電解液含銦100g/L、氯化鈉80 g/L —120 g/L、明膠O. 5 g/L、硫脲O. I g/L,電解時(shí)槽電壓為O. 2V—O. 3V、溫度為20°C —30°C、pH值為2— 3、電流密度為80A/ m2—100 A/ m2。作為優(yōu)選，所述步驟(5)中的電解液含銦100g/L、氯化鈉80 g/L —120 g/L、明膠O. 5 g/L、硫脲O. I g/L,電解時(shí)槽電壓為O. 3V—O. 5V、溫度為20°C —30°C、pH值為2— 3、電流密度為40A/ m2—60 A/ m2。從以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明首先通過(guò)熔煉主要除去難以電解的與銦化學(xué)電位接近的雜質(zhì)錫、鉈、鎘，降低錫、鉈、鎘的含量，然后通過(guò)二次電解進(jìn)一歩降低銅、錫、神、鋅、鉈、鉛、鐵、鎘、鋁等的含量，使得高純銦達(dá)到5N以上的純度，滿足使用需求；且本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，可避免產(chǎn)生有毒氣體，以污染環(huán)境。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步地詳細(xì)說(shuō)明
本發(fā)明包括以下步驟
(I)酸浸，原料銦浸入稀硫酸中洗滌，除去銦表面的氧化物，為準(zhǔn)確測(cè)定做好準(zhǔn)備。
(2)測(cè)定，將原料銦從步驟(I)的稀硫酸中取出、用去離子水洗凈硫酸溶液，并干燥，然后利用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定原料銦中主要的雜質(zhì)及含量；雜質(zhì)一般包括銅、錫、神、鋒、銘、鉛、鐵、錨、招等。(3)熔煉除雜，首先將所述步驟(3)的原料銦置于坩堝中，并加入濃度為5%的碘化鉀的甘油溶液，加熱至180°C熔煉30分鐘，可使鎘的脫除率達(dá)到85%以上；接著，將坩堝的溶液倒出、洗浄，并加入濃度為15%的氯化銨和氯化鋅的甘油溶液，加熱至220°C熔煉30分鐘，可使鉈的脫除率達(dá)到65%，同時(shí)其操作較簡(jiǎn)單，可避免產(chǎn)生有毒物質(zhì)；然后，將坩堝的溶液倒出、洗浄，將原料銦氫氧化鈉硝酸鈉按照40:5:1的質(zhì)量比加入氫氧化鈉和硝酸鈉，在350°C的溫度下熔煉20分鐘，可使錫的脫除率達(dá)到60%，同時(shí)可使鋁的含量降低15%左右、鋅的含量降低20%左右。由此，不僅降低了難以電解的雜質(zhì)錫、鉈、鎘含量；而且初步降低了其他雜質(zhì)的含量。本步驟并不限于上述脫除雜質(zhì)鎘、鉈、錫的順序，但如采用上述順序，并使用同一坩堝，可逐步調(diào)高溫度，控制更加簡(jiǎn)單。在實(shí)施過(guò)程中，脫除一種雜質(zhì)后，可重新選擇使用燒杯或另外ー個(gè)坩堝，這樣可節(jié)約時(shí)間。(4)一次電解，以經(jīng)步驟(3)處理后的原料銦作為陽(yáng)極、鈦板作為陰極，在以硫酸銦為電解液的電解槽內(nèi)進(jìn)行電解，電解液含銦100g/L、氯化鈉80 g/L—120 g/L、明膠O. 5 g/L、硫脲O. I g/L，電解時(shí)槽電壓為O. 2V—O. 3V、溫度為20°C—30°C、pH值為2—3、電流密度為80A/m2 —100 A/m2。在這樣的條件下電解，使得銦原料中的雜質(zhì)銅、錫、神、鋅、鉈、鉛、鐵、鎘、鋁的含量保持在較低的水平，鈦板上可析出較高純度的金屬銦；
(5)二次電解，以步驟(4)的金屬銦作為陽(yáng)極，鈦板作為陰極，在以硫酸銦為電解液的電解槽內(nèi)進(jìn)行電解，電解液含銦100g/L、氯化鈉80 g/L—120 g/L、明膠O. 5 g/L、硫脲O. I g/L,電解時(shí)槽電壓為O. 2V—O. 3V、溫度為20°C —30°C、pH值為2— 3、電流密度為40A/ m2—60 A/m2。二次電解降低了電流密度，制備5N以上的高純銦，滿足使用需求。制備過(guò)程詳見(jiàn)實(shí)施例。實(shí)施例一
銦原料經(jīng)酸浸后洗浄，測(cè)定并計(jì)算的主要雜質(zhì)含量為銅4μ g/g、錫7μ g/g、神7μ g/g、鋅 6 μ g/g、鉈 5· 5 μ g/g、鉛 7· 6 μ g/g、鐵 7· 2 μ g/g、鎘 3 μ g/g、鋁 2· 7 μ g/g,經(jīng)過(guò)步驟(3)，鎘的含量為O. 4 μ g/g、鉈的含量為I. 2 μ g/g、錫的含量為2. 2 μ g/g、鋁的含量為
2.2 μ g/g、鋅的含量為4. 6 μ g/g。對(duì)上述銦原料進(jìn)行一次電解，電解液含銦100g/L、氯化鈉80 g/L、明膠0.5 g/L、硫脲0.1 g/L，電解時(shí)槽電壓為0. 3V、溫度為20°C、pH值為2、電流密度為80A/ m2 ;然后進(jìn)行二次電解，電解液含銦100g/L、氯化鈉80 g/L、明膠O. 5 g/L、硫脲
O.I g/L,電解時(shí)槽電壓為O. 3V、溫度為20°C、pH值為2、電流密度為40A/ m2 ;經(jīng)分析，得到雜質(zhì)的含量為銅 11X10 -5 μ g/g、錫 3X10 _5 μ g/g、神 9 X 10 _5 μ g/g、鋅 6 X 10 -5 μ g/g、鉈3X10 _5 μ g/g、鉛 IX 10 μ g/g、鐵 7X 10 _5 μ g/g、鎘 2X 10 μ g/g、鋁 5X 10 -5yg/g，雜質(zhì)總含量為58X10 _5yg/g，可制備得到了 5N高純銦。實(shí)施例ニ
銦原料經(jīng)酸浸后洗浄，測(cè)定并計(jì)算的主要雜質(zhì)含量為銅8 μ g/g、錫5 μ g/g、神5 μ g/g、鋅 4· 5 μ g/g、銘 6 μ g/g、鉛 6· 5 μ g/g、鐵 8· 3 μ g/g、鎘 3 μ g/g、招 2· 3 μ g/g,經(jīng)過(guò)步驟
(3)，鎘的含量為O. 42^8“、鉈的含量為I. 5μ g/g、錫的含量為I. 5μ g/g、鋁的含量為
4.3 μ g/g、鋅的含量為3. 6 μ g/g。對(duì)上述銦原料進(jìn)行一次電解，電解液含銦100g/L、氯化鈉 100 g/L、明膠O. 5 g/L、硫脲O. I g/L，電解時(shí)槽電壓為O. 3V、溫度為25°C、pH值為2. 5、電流密度為IOOA/ m2 ;然后進(jìn)行二次電解，電解液含銦100g/L、氯化鈉100 g/L、明膠0. 5 g/L、硫脲0. I g/L,電解時(shí)槽電壓為0. 2V、溫度為25°C、pH值為2. 5、電流密度為50A/ m2 ;經(jīng)分析，得到雜質(zhì)的含量為銅6X10 _5 μ g/g、錫3 X 10 _5 μ g/g、神10X10 _5 μ g/g、鋅3 X 104 μ g/g、鉈 I X 10 -5 μ g/g、鉛 2 X 10 -5 μ g/g、鐵 4X10 _5 μ g/g、鎘 2 X 10 _5 μ g/g、鋁 3 X 104 μ g/g，雜質(zhì)總含量為41X io _5yg/g，可制備得到了 5N高純銦。實(shí)施例三
銦原料經(jīng)酸浸后洗浄，測(cè)定并計(jì)算的主要雜質(zhì)含量為銅7 μ g/g、錫5. 5 μ g/g、神6 μ g/g、鋅 3· 6 μ g/g、鉈 5· 2 μ g/g、鉛 6 μ g/g、鐵 5· 5 μ g/g、鎘 6· 2 μ g/g、鋁 3· I μ g/g,經(jīng)過(guò)步驟(3)，鎘的含量為0. 9 μ g/g、鉈的含量為2 μ g/g、錫的含量為I. 2 μ g/g、鋁的含量為
2.I μ g/g、鋅的含量為2 μ g/g。對(duì)上述銦原料進(jìn)行一次電解，電解液含銦100g/L、氯化鈉120 g/L、明膠0.5 g/L、硫脲0.1 8/し電解時(shí)槽電壓為0.3￥、溫度為25で、？!1值為2.5、電流密度為120A/ m2 ;然后進(jìn)行二次電解，電解液含銦100g/L、氯化鈉120 g/L、明膠0. 5 g/L、硫脲0. I g/L,電解時(shí)槽電壓為0. 2V、溫度為25°C、pH值為2. 5、電流密度為60A/ m2 ;經(jīng)分析，得到雜質(zhì)的含量為銅10X10 _5 μ g/g、錫4X10 _5 μ g/g、神12X10 _5 μ g/g、鋅6 X 104 μ g/g、鉈 3 X 10 -5 μ g/g、鉛 3 X 10 μ g/g、鐵 9 X 10 -5 μ g/g、鎘 2 X 10 μ g/g、鋁 6 X 10_5yg/g，雜質(zhì)總含量為65X10 _5yg/g，可制備得到了 5N高純銦。上述實(shí)施方式僅供說(shuō)明本發(fā)明之用，而并非是對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.高純銦制備方法，其特征包括以下步驟 (1)酸浸，原料銦浸入稀硫酸中，除去表面的氧化物； (2)測(cè)定，將原料銦從步驟(I)的稀硫酸中取出、洗凈并干燥，利用光度計(jì)測(cè)定原料銦中雜質(zhì)及含量； (3)熔煉除雜，將經(jīng)步驟(2)處理的原料銦熔煉，脫除雜質(zhì)錫、鉈、鎘； (4)一次電解，以經(jīng)步驟(3)處理后的原料銦作為陽(yáng)極、鈦板作為陰極，在以硫酸銦為電解液的電解槽內(nèi)進(jìn)行電解，電解后鈦板上析出金屬銦； (5)二次電解，以步驟(4)的金屬銦作為陽(yáng)極，鈦板作為陰極，在以硫酸銦為電解液的電解槽內(nèi)進(jìn)行電解，得到高純銦。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高純銦制備方法，其特征在于將所述步驟(3)的原料銦置于坩堝中，并加入濃度為5%的碘化鉀的甘油溶液，加熱至180°C熔煉30分鐘，脫除雜質(zhì)鎘。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高純銦制備方法，其特征在于將所述步驟(3)的原料銦置于坩堝中，并加入濃度為15%的氯化銨和氯化鋅的甘油溶液，加熱至220°C熔煉30分鐘，脫除雜質(zhì)鉈。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高純銦制備方法，其特征在于將所述步驟(3)的原料銦氫氧化鈉硝酸鈉按照40:5:1的質(zhì)量比置于坩堝中，在350°C的溫度下熔煉20分鐘，脫除雜質(zhì)錫。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高純銦制備方法，其特征在于所述步驟(4)中的電解液含銦100g/L、氯化鈉80 g/L—120 g/L、明膠O. 5 g/L、硫脲O. I g/L，電解時(shí)槽電壓為O. 2V—O.3V、溫度為 20°C —30°C、pH 值為 2— 3、電流密度為 80A/ m2—100 A/ m2。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高純銦制備方法，其特征在于所述步驟(5)中的電解液含銦100g/L、氯化鈉80 g/L—120 g/L、明膠O. 5 g/L、硫脲O. I g/L,電解時(shí)槽電壓為O. 2V—O.3V、溫度為 20°C —30°C、pH 值為 2— 3、電流密度為 40A/ m2—60 A/ m2。
全文摘要
本發(fā)明涉及高純銦制備方法，其包括酸浸，原料銦浸入稀硫酸中，除去表面的氧化物；測(cè)定，將原料銦從稀硫酸中取出、洗凈并干燥，利用光度計(jì)測(cè)定原料銦中雜質(zhì)及含量；雜質(zhì)包括銅、錫、砷、鋅、鉈、鉛、鐵、鎘、鋁；熔煉除雜，將經(jīng)除雜處理的原料銦熔煉，脫除雜質(zhì)錫、鉈、鎘。本發(fā)明首先通過(guò)熔煉主要除去難以電解的與銦化學(xué)電位接近的雜質(zhì)錫、鉈、鎘，降低錫、鉈、鎘的含量，然后通過(guò)二次電解進(jìn)一步降低銅、錫、砷、鋅、鉈、鉛、鐵、鎘、鋁等的含量，使得高純銦達(dá)到5N以上的純度，滿足使用需求；且本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，可避免產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境。
文檔編號(hào)C25C1/22GK102839391SQ201210358790
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者梁義, 何煥全, 韓洪濤 申請(qǐng)人:廣西德邦科技有限公司