目前,我國金屬鎵的消費領域包括半導體和光電材料、太陽能電池、合金、醫(yī)療器械、磁性材料等,其中半導體行業(yè)已成為鎵的消費領域,約占總消費量的80%。隨著鎵下游應用行業(yè)的快速發(fā)展,尤其是半導體行業(yè)和太陽能電池行業(yè),未來金屬鎵需求也將穩(wěn)步增長。
半導體材料
鎵應用到發(fā)光二極管鎵是一種低熔點高沸點的稀散金屬,有“電子工業(yè)脊梁”的美譽。鎵的化合物是優(yōu)質的半導體材料,被廣泛應用到光電子工業(yè)和微波通信工業(yè),用于制造微波通訊與微波集成、紅外光學與紅外探測器件、銦的提取工藝以萃取-電解法為主,這也是現(xiàn)今世界上銦生產(chǎn)的主流工藝技術。其原則工藝流程是:含銦原料→富集→化學溶解→凈化→萃取→反萃取→鋅(鋁)置換→海綿銦→電解精煉→精銦。
世界上銦產(chǎn)量的90%來自鉛鋅冶煉廠的副產(chǎn)物。銦的冶煉回收方法主要是從銅、鉛、鋅的冶煉浮渣、熔渣及陽極泥中通過富集加以回收。根據(jù)回收原料的來源及含銦量的差別,應用不同的提取工藝,達到配置和收益。常用的工藝技術有氧化造渣、金屬置換、電解富集、酸浸萃取、萃取電解、離子交換、電解精煉等。當前較為廣泛應用的是溶劑萃取法,它是一種分離提取工藝。離子交換法用于銦的回收,還未見工業(yè)化的報導。在從較難揮發(fā)的錫和銅內(nèi)分離銦的過程中,銦多數(shù)集中在煙道灰和浮渣內(nèi)。在揮發(fā)性的鋅和鎘中分離時,銦則富集于爐渣及濾渣內(nèi)。
在ISP煉鉛鋅工藝中,精礦中的銦較大部分富集于粗鋅精餾工序產(chǎn)出的粗鉛中,回收富銦粗鉛的銦,一直采用堿煮提銦工藝,存在生產(chǎn)能力小、生產(chǎn)成本高、金屬回收率低等缺點。
為了簡化銦的提取流程,降低生產(chǎn)成本,提高金屬回收率,針對原有的提銦生產(chǎn)工藝,本項目通過條件試驗、循環(huán)實驗及綜合試驗,研究開發(fā)了“富銦粗鉛電解-鉛電解液萃銦”提取工藝,確定了新工藝的工藝參數(shù)。工藝流程為:粗鉛熔化鑄成極板,裝入電解槽通電進行電解,陽極中的銦溶解進入電解液,當銦富集到一定濃度后,抽出電解液進行萃取、反萃,富銦反萃液經(jīng)pH調節(jié)、置換、壓團熔鑄后得到粗銦。
分離提取銦的幾種新技術:這些新技術使用的主要分離材料包括液膜、螯合樹脂、浸漬樹脂和微膠囊。在合適的條件下,運用這些技術可對銦進行有效地分離回收。這些新技術為分離回收銦提供了新的選擇。