本發(fā)明涉及一種ito廢靶的回收方法，特別涉及一種基于氫還原利用ito廢靶制備ito粉末的方法，屬于銦錫二次資源回收利用。

背景技術(shù)：

1、ito（氧化銦錫）是氧化銦和氧化錫的固溶體化合物，其中，氧化銦含量約占80~90%，氧化錫含量約占10~20%，且除銦、錫和氧元素外，其他雜質(zhì)含量極低。在ito靶材的生產(chǎn)和使用過程中，由于濺射鍍膜效率低下或其他因素，會產(chǎn)生大量廢棄ito靶材（即ito廢靶）。這些廢靶中仍含有未完全利用的銦和錫氧化物，并具備耐高溫、耐腐蝕等特性。然而，由于濺射過程中銦的損失率較高（約30%~70%），導(dǎo)致大量ito廢靶的累積，使其成為一種亟待回收利用的重要二次資源。

2、目前，現(xiàn)有專利技術(shù)公開了一些利用ito廢靶重制ito粉體的方法。例如中國專利（cn110498443b）公開了一種用ito廢靶重制ito粉的方法，具體操作為將ito廢靶粉酸浸過濾后加硝酸鹽得到電解液，然后經(jīng)恒電壓電解收集得到ito前驅(qū)體，最后經(jīng)高溫煅燒可得到ito粉體。中國專利（cn107129277b）公開了一種ito廢靶回收粉末制備ito靶材的方法，具體為向ito廢靶回收粉末中加入氧化錫或氧化銦粉末，混勻后加水球磨再經(jīng)噴霧干燥后放入模具中逐步加壓，經(jīng)冷等靜壓制成坯體，制成的坯體經(jīng)保溫脫脂后，在氧氣氣氛下燒制成ito靶材。中國專利（cn111606353?b）公開了一種從ito靶材磨削廢液中回收ito粉末的方法，具體操作為將ito靶材磨削廢液處理后得到的ito粉末進(jìn)行化學(xué)除油，得到ito和sic的混合粉末，再將混合粉末在飽和蔗糖水溶液中比重分離后得到粗ito粉末，最后粗ito粉末依次進(jìn)行水洗和干燥，得到ito粉末。雖然這些方法回收ito粉末，但仍存在一些關(guān)鍵問題，如粉體團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重、銦錫比例難以精準(zhǔn)調(diào)控等，影響了回收產(chǎn)品的質(zhì)量和應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有ito廢靶回收重新制備ito粉體的方法存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是在于提供一種利用ito廢靶制備ito粉末的方法，該方法以ito廢靶材料為原料，通過高溫焙燒直接獲得高附加值ito粉體產(chǎn)品，真正實現(xiàn)了ito廢靶的高效回收與再利用，且所得ito粉末成分組成滿足標(biāo)準(zhǔn)ys/t?1353-2020。

2、為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種利用ito廢靶制備ito粉末的方法，該方法是將ito廢靶粉末置于雙溫區(qū)管式焙燒爐內(nèi)進(jìn)行焙燒；所述雙溫區(qū)管式焙燒爐包括第一溫區(qū)和第二溫區(qū)，所述第一溫區(qū)內(nèi)通入還原性氣體，且溫度設(shè)置為875~1000℃，所述第二溫區(qū)內(nèi)通入氧化性氣體，且溫度設(shè)置為1050~1150℃；所述ito廢靶粉末置于第一溫區(qū)內(nèi)，在第二溫區(qū)的氣體出口處設(shè)置石墨濾膜收集ito粉體。

3、本發(fā)明技術(shù)方案關(guān)鍵是在于：充分利用低價銦/錫氧化物均具有較高且相近的飽和蒸汽壓的特性，先通過控制第一溫區(qū)適宜的溫度和還原氣氛，使ito廢靶還原為氧化亞銦和氧化亞錫并使其揮發(fā)，而揮發(fā)的氧化亞銦和氧化亞錫再進(jìn)入第二溫區(qū)，在適當(dāng)?shù)难趸瘹夥蘸透叩臏囟葪l件下實現(xiàn)定向氧化，生成穩(wěn)定的ito粉末。

4、本發(fā)明技術(shù)方案以ito廢靶為原料通過高溫焙燒直接獲得高附加值ito粉體，滿足標(biāo)準(zhǔn)ys/t?1353-2020，克服了現(xiàn)有技術(shù)利用ito廢靶材料制備的ito粉體團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重、銦錫比例難以精準(zhǔn)調(diào)控的技術(shù)問題。本發(fā)明的第一溫區(qū)在還原氣氛及相對較低溫條件下進(jìn)行還原揮發(fā)，能夠去除ito廢靶中大部分難揮發(fā)雜質(zhì)并降低揮發(fā)物的表面活性，而第二溫區(qū)在氧化氣氛及相對較高溫度條件下進(jìn)行氧化沉積，能夠快速穩(wěn)定揮發(fā)物的表面結(jié)構(gòu)，形成保護(hù)性氧化層，同時進(jìn)行沉積。兩段不同氣氛下的高溫協(xié)同處理，避免了單一步驟中高溫氧化直接導(dǎo)致熔融或還原過度引發(fā)的成分偏離。在第二溫區(qū)內(nèi)，由第一溫區(qū)還原生成的氣相低價氧化物（氧化亞錫、氧化亞銦）重新氧化為穩(wěn)定的氧化態(tài)（sno2、in2o3），恢復(fù)ito的化學(xué)計量比（in2o3:sno2≈9:1），同時形成致密氧化層，抑制顆粒間的物理接觸和高溫擴(kuò)散。氧化性氣氛中生成的表面氧化物層可阻礙晶界遷移，減少顆粒間燒結(jié)驅(qū)動力，從而抑制團(tuán)聚。同時利用石墨濾膜的高導(dǎo)熱性和化學(xué)惰性使高溫粉體在出口處迅速冷卻，縮短顆粒處于高溫狀態(tài)的時間，減少表面原子遷移和燒結(jié)傾向，且石墨濾膜的微孔結(jié)構(gòu)可機(jī)械分離顆粒，防止因氣流沖擊導(dǎo)致的二次團(tuán)聚。

5、作為一個優(yōu)選的方案，所述ito廢靶中銦的品位為70~75%，錫的品位為7~9%。

6、作為一個優(yōu)選的方案，所述ito廢靶粉末的粒度滿足小于200目粒級所占質(zhì)量百分比達(dá)100%。ito廢靶粉末是由to廢靶材料經(jīng)過破碎和研磨得到，其達(dá)到較小的粒度，能夠明顯增大顆粒的比表面積，從而提高其反應(yīng)活性，有利于提高其反應(yīng)效率。如果ito廢靶的顆粒尺寸過大，會導(dǎo)致其還原不完全，從而影響回收過程的穩(wěn)定性和最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

7、作為一個優(yōu)選的方案，所述還原性氣體為h2濃度在20~30vol%范圍內(nèi)的氣體，載氣為非反應(yīng)性氣體。適宜的h2濃度能夠確保氧化銦的充分還原，同時避免氧化錫被過度還原為金屬錫。而基于還原性氣體氣氛下，將溫度控制在875~1000℃范圍內(nèi)，有助于氧化銦和氧化錫均轉(zhuǎn)化為氧化亞銦和氧化亞錫并順利揮發(fā)，如果溫度過低，會導(dǎo)致?lián)]發(fā)不完全，如果溫度過高導(dǎo)致過還原生成金屬銦和金屬錫。

8、作為一個優(yōu)選的方案，所述氧化性氣體為o2濃度在7.5~12.5vol%范圍內(nèi)的氣體，載氣為非反應(yīng)性氣體。合適的o2濃度能夠確保氣相的氧化亞銦和氧化亞錫的充分氧化，避免因氧氣濃度過低導(dǎo)致氧化不完全。而基于氧化性氣體氣氛下，控制在1050~1150℃范圍內(nèi)，如果溫度過低會引發(fā)歧化反應(yīng)，避免歧化產(chǎn)物在傳輸過程中氧化形成雜相，從而導(dǎo)致顆粒尺寸偏析。

9、作為一個優(yōu)選的方案，所述焙燒的時間不低于60?min。焙燒時間最好是超過1小時，能夠確保氧化銦和氧化錫充分揮發(fā)，提高回收效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時可以保證氣相的氧化亞銦和氧化亞錫的完全氧化，提高最終產(chǎn)物的均勻性和質(zhì)量。

10、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的有益技術(shù)效果：

11、（1）本發(fā)明提供的利用ito廢靶制備ito粉末的方法，不僅高效回收了銦錫二次資源，還成功制備出符合工業(yè)生產(chǎn)要求的ito粉末（達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)ys/t?1353-?2020）。相比傳統(tǒng)ito廢靶的回收方法，本發(fā)明直接利用ito廢靶制備ito納米粉末，創(chuàng)新性地實現(xiàn)了短流程、高附加值的資源化利用，為ito廢靶的回收提供了一種高效、可行的新方案。

12、（2）本發(fā)明提供的利用ito廢靶制備ito粉末的方法，充分利用低價銦/錫氧化物均具有較高且相近的飽和蒸汽壓的特性，通過控制氣氛和溫度，實現(xiàn)ito廢靶中的氧化銦和氧化錫先高選擇性以氧化亞銦和氧化亞錫形式揮發(fā)，再轉(zhuǎn)化成氧化銦和氧化錫，生成穩(wěn)定的ito粉末。該工藝實現(xiàn)了ito廢靶到合格的ito功能材料的高效轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了銦錫二次資源的綜合利用。

技術(shù)特征：

1.一種利用ito廢靶制備ito粉末的方法，其特征在于：將ito廢靶粉末置于雙溫區(qū)管式焙燒爐內(nèi)進(jìn)行焙燒；所述雙溫區(qū)管式焙燒爐包括第一溫區(qū)和第二溫區(qū)，所述第一溫區(qū)內(nèi)通入還原性氣體，且溫度設(shè)置為875~1000℃，所述第二溫區(qū)內(nèi)通入氧化性氣體，且溫度設(shè)置為1050~1150℃；所述ito廢靶粉末置于第一溫區(qū)內(nèi)，在第二溫區(qū)的氣體出口處設(shè)置石墨濾膜收集ito粉體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用ito廢靶制備ito粉末的方法，其特征在于：所述ito廢靶粉末中銦的品位為70~75%，錫的品位為7~9%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用ito廢靶制備ito粉末的方法，其特征在于：所述ito廢靶粉末粒度滿足小于200目粒級所占質(zhì)量百分比達(dá)100%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用ito廢靶制備ito粉末的方法，其特征在于：所述還原性氣體為h2濃度在20~30?vol%范圍內(nèi)的氣體，載氣為非反應(yīng)性氣體。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用ito廢靶制備ito粉末的方法，其特征在于：所述氧化性氣體為o2濃度在7.5~12.5?vol%范圍內(nèi)的氣體，載氣為非反應(yīng)性氣體。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用ito廢靶制備ito粉末的方法，其特征在于：所述焙燒的時間不低于60?min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種利用ITO廢靶制備ITO粉末的方法，屬于銦錫二次資源回收技術(shù)領(lǐng)域。將ITO廢靶粉末置于雙溫區(qū)管式焙燒爐內(nèi)進(jìn)行焙燒；所述雙溫區(qū)管式焙燒爐包括第一溫區(qū)和第二溫區(qū)，所述第一溫區(qū)內(nèi)通入還原性氣體，且溫度設(shè)置為875~1000℃，所述第二溫區(qū)內(nèi)通入氧化性氣體，且溫度設(shè)置為1050~1150℃；所述ITO廢靶粉末置于第一溫區(qū)內(nèi)，在第二溫區(qū)的氣體出口處設(shè)置石墨濾膜收集ITO粉體。該方法以ITO廢靶材料為原料，通過高溫焙燒直接獲得高附加值的ITO粉體產(chǎn)品，真正實現(xiàn)了ITO廢靶材料的高效回收與再利用，且所得ITO粉末成分組成滿足標(biāo)準(zhǔn)YS/T?1353?2020。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇子鍵,張元波,郭起杰,姜濤,李秋雨,李光輝,饒明軍,彭志偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22