ITO废靶真空碳热还原-蒸馏的实验研究

作     者：王红玉 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓勇;崔浩

授予年度：2023年

学科分类：080603[工学-有色金属冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：ITO废靶 真空碳热还原 真空蒸馏 铟锡分离 

摘      要：铟作为重要的稀有稀散金属,主要以ITO(铟锡氧化物)的形式用于制造透明导电膜、液晶显示器、等离子显示器和其他电子元件。目前工业上生产ITO薄膜的方法主要是磁控溅射镀膜法,其利用率仅为30%,剩余的部分成为废靶材。并在靶材的生产工程中还产生边角料、切屑等,都是制备再生铟的重要原料,所以从废ITO靶材中回收金属铟显得尤为重要。本文针对“一步真空碳热还原-蒸馏回收铟的技术思路,系统研究了一步还原蒸馏法从ITO废靶材中回收金属铟。首先采用热力学方法对氧化铟和氧化锡的碳热还原进行热力学计算,从而确定了在真空环境中氧化铟和氧化锡的还原反应温度范围及所需的热力学条件;其次进行了ITO废靶的真空碳热还原反应实验研究,得出各因素对铟的还原率的影响规律;再次进行了铟锡合金的真空蒸馏实验研究,得出温度对铟的回收率的影响规律。最后,研究了一步真空碳热还原蒸馏回收金属铟工艺条件。碳热还原氧化铟热力学分析与ITO废靶的碳热还原实验表明:温度900℃、保温时间120 min、真空度10-20 Pa、碳粉添加量16 wt%,铟锡合金中氧化铟的还原率约为99%。真空蒸馏分离铟锡合金实验表明:蒸馏温度为1200°C,保温时间为60 min,炉内压强为10～20 Pa,铟锡合金的真空蒸馏过程铟的回收率约为96%,粗铟含量约为99.85%。真空碳热还原-蒸馏回收金属铟实验表明:还原温度900℃、保温时间120 min、碳粉添加量16 wt%、真空度10-20 Pa的条件下充分还原后,再进行真空蒸馏:蒸馏温度1200℃、保温时间60 min、真空度10-20 Pa,铟的回收率为98.55%。可通过一步真空碳热还原蒸馏实现从ITO废靶中直接回收金属铟。