KR0142933B1

KR0142933B1 - 인디움-주석(In-Sn)산화물 페타겟으로 부터 In을 회수하는 방법

Info

Publication number: KR0142933B1
Application number: KR1019950034123A
Authority: KR
Inventors: 최기일; 윤주식; 황인철
Original assignee: 이정성; 주식회사엘지금속
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR970020948A

Abstract

본 발명은 인디움-주석(In-Sn)산화물로 조성된 폐타겟(Target)으로부터 인디움을 회수함에 있어, 간단한 공정을 통해 고순도 인디움을 회수하여 원가절감이 더욱 향상된 폐자원의 재활용을 위한 인디움의 회수방법에 관한 것으로, 인디움-주석(In-Sn)산화물로 조성된 타겟(Target)을 분쇄하는 제1단계와, 상기한 분쇄물을 산으로 침출하여 인디움 함유 침출액을 얻는 제2단계와, 상기 침출액을 전해액으로 하여 전해채취(電解採取)하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 인디움-주석(In-Sn)산화물 폐타겟(Target)으로부터 인디움(In)을 회수하는 방법에 관한 기술이다.

Description

인디움-주석(In-Sn)산화물 폐타겟으로부터 In을 회수하는 방법

첨부도면은 본 발명의 인디움 회수 공정도

본 발명은 인디움-주석(In-Sn)산화물(이하, ITO라함)로 조성된 폐타겟(Target)으로부터 인디움을 회수하는 것에 관한 것으로, 특히 간단한 공정을 통해 고순도 인디움을 회수하여 원가절감이 더욱 향상된 폐자원의 재활용을 위한 인디움의 회수 방법에 관한 것이다.

ITO는 인디움 산화물(In₂O₃)에 주석(Sn)을 도핑(Doping)시킨 것으로서 투명도전성 박막재료로 널리 실용화 되어있다.

투명도전성 박막이란 가시영역에서 광투과도가 크고 전기전도도가 큰 박막을 말한다.

ITO 막은 도전율과 에칭성이 좋아 액정화면의 투명전극으로 수요가 급증, 자동차, 계측기기등의 표시소자용으로도 수요가 증대되고 있다.

그밖에 선택투과성(높은 가시광선 투과율, 높은 적외선 반사 특성)을 이용하여 태양집열기 및 건축용 유리에도 사용이 가능하다.

이러한 ITO 박막을 만드는 방법은 물리적 코팅(Coating)법, 화학적 코팅(Coating)법등 여러 가지가 있으나, 일반적으로 물리적 방법의 일종인 스퍼터링(Sputtering)방식에 의한다.

ITO 스퍼터링 타겟은 인디움 산화물(In₂O₃)과 주석 산화물(SnO₂)이 90:10의 중량비로 이루어져 있으며, 순도는 99.99%이상이다.

그런데 이 ITO 타겟은 100% 사용하는 것이 아니라 미사용부분이 60-70%가 된다.

폐타겟은 주석을 제외하면 불순물이 거의 없는 고순도이므로 주석만 제거하고 재생하여 다시 타겟을 만드는데 사용할 수 있다.

이에따라 원료 확보가 일부 가능하고 원가 절감효과가 있다.

ITO 폐타겟으로부터 인디움 금속을 제조하는 방법에는 여러 가지가 있다.

일반적으로 인디움 금속은 침출액에서 알루미늄(Al)이나 아연(Zn)을 사용하여 세멘테이션(Cementation)에 의하여 조인디움 금속 형태로 회수하여 인디움 금속은 녹여서 주조한 다음 전기분해에 의해 고순도 인디움 금속으로 정제된다. 그러나, 이와같은 기존의 방법은 제조공정의 복잡화와 함께 저렴한 원가에 따른 인디움의 회수가 용이하지 않는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 종래와는 달리 인디움 침출액 중 주석을 제거하고 전해채취(電解採取)에 의해 곧바로 인디움을 금속형태로 회수할 수 있는 공정의 간단화를 비롯한 이에따른 저렴한 제조원가로 회수할 수 있는 인디움 회수방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적달성을 위한 본 발명은 인디움-주석(In-Sn)산화물로 조성된 타겟(Target)을 분쇄하는 단계와, 상기 분쇄물을 산침출하여 주석은 제거하고 인디움 함유 침출액을 얻는 단계와, 상기 침출액을 전해액으로 하여 전해채취하는 단계로 하여 인디움을 회수하는 방법으로 이루어진다.

상기한 구성에서 산은 염산, 질산, 황산 중에서 선택한 1종이 사용되고 바람직하기로는 염산이다.

염산의 첨가량은 인디움 당량에 대하여 90-120%범위로 사용한다.

상기한 산침출에 따라 침출액 중에는 인디움이 함유되고, 주석은 침전물로 되어 제거되나 침출액중에 아직까지 남아 있는 주석을 제거하기 위해서는 침출액 용액의 pH를 2.0-3.0으로 함이 바람직하다.

첨부도면은 본 발명의 제조공정도를 나타낸 것으로 이에 따라 상세히 설명한다.

ITO 타겟은 무산소동으로 만든 백킹플레이트(Backing Plate)에 본딩(Bonding)된 상태로 사용된다.

이때, 본딩(Bonding)을 좋게하기 위하여 ITO 타겟 표면에 구리(Cu)등의 박막을 입힌 후 인디움으로 본딩(Bonding)한다.

이러한 구리등 불순물층들은 ITO 폐타겟 재생에 있어 주요 불순물이므로 미리 제거하는 것이 후공정을 단순화 시켜준다.

디본딩(Debonding)된 ITO 폐타겟을 농염산 용액에 넣고 가열해 주면 불순물층이 쉽게 제거된다.

불순물층을 제거한 후 폐타겟을 중류수로 깨끗이 씻은 다음 드라이 오븐(Dry Oven)에서 건조한다.

다음 공정에서는 산침출을 위하여 폐타겟을 미세하게 분쇄한다.

분쇄과정에서 불순물이 혼입되지 않도록 분쇄기와 그 재질의 선택에 신중을 기하여야 한다.

분쇄는 두 단계로 나눠한다.

먼저 조분쇄를 한 다음 미세분쇄를 한다.

다음 공정에서는 분쇄된 분말을 산침출한다.

산침출에는 일반적으로 염산, 질산, 황산, 침출등이 있다.

폐타겟의 분말은 황산에는 미량 침출되나 염산과 질산에는 비교적 잘 침출된다.

염산과 질산을 비교하면 염산에 더 잘 침출된다.

그러나, 소결법으로 만든 폐타겟 분말은 질산에 잘 침출되지 않고 염산에만 잘 침출된다.

그리고 인디움은 염산 용액에서만 전해채취가 가능하다.

질산용액에서는 인디움수산화물(In(OH)₃)침전을 형성한다.

폐타겟 분말은 35% 염산 용액중에서 100-110℃로 가열하여서 2-4시간 가열하면 대부분의 인디움이 침출되고 주석은 미량만 침출된다.

이때 염산을 당량비보다 조금 작게 첨가하면 인디움과 주석의 분리가 더 잘된다.

다음 공정에서 용액중에 미량 용해되어 있는 주석을 제거한다.

주석은 침출액의 pH를 조절하여 수산화물 형태로 침전시킴으로써 인디움과 분리가 가능하다.

침출용액의 pH를 3까지 올리면 주석은 완전히 제거되고 인디움은 용액중에 그대로 존재한다.

이때 pH조절제로는 수산화나트륨(NaOH), 수산화 암모늄(Nh₄OH), 그리고 염산을 사용한다.

침출액을 pH3으로 맞춘후 교반을 중지하고 정치시킨후 데칸테이션(Decantation) 및 여과에 의하여 상등액을 취한다.

투명한 여과액은 농도와 pH를 맞춘후 다음공정에서 전해액으로 쓰인다.

인디움의 전해채취 조건은 다음과 같다.

인디움의 농도는 리터당 50-150그람(g)으로 하고 염화나트륨(NaCl)은 리터당 100그람을 첨가한다.

전해액의 pH는 2.0으로 맞추며 전류밀도는 제곱 센티미터당 100밀리 암페어로 한다.

양극은 탄소전극을 사용하고 음극은 티탄전극을 사용한다.

음극에 석출하는 인디움의 전착성을 향상시키기 위하여 아교를 전해액중에 리터당 1그람(g)정도 첨가할 수 있다.

전해채취를 통해서 회수된 인디움 금속은 수산화나트륨(NaOH)하에서 용융한 다음 주조한다.

이렇게 해서 얻은 인디움의 순도는 99.99%이상이었다.

다음은 실시예에 따라 설명한다.

[실시예 1]

ITO 폐타겟 덩어리 200g을 취하여 17%염산 용액에 넣고 가열하여서 폐타겟 표면의 불순물을 제거하였다.

표면이 산세된 폐타겟을 조분쇄한 후 진동 밀로 미분쇄하였다.

미분말 100g을 취하여서 35% 염산 용액중에서 교반하면서 가열, 침출하였다.

이때 염산은 인디움 당량에 대하여 100% 첨가하였다.

침출액을 pH2.5로 맞춘후 여과한 다음 전해채취를 실시하였다.

전해채취 조건은 염화나트륨 100g/ℓ, 전해액의 pH2.0, 전류밀도 100mA/cm2, 아교 1.0g/ℓ로 하였다.

전해채취 결과 99.99%이상의 인디움 금속을 얻었다.

이때, 전류효율은 89%였으며 인디움 금속중 주석의 함량은 30ppm이었다.

[실시예 2]

ITO 폐타겟 덩어리 200g을 취하여 15% 염산 용액에 넣고 가열하여서 폐타겟 표면의 불순물을 제거하였다.

미분말 100g을 취하여 35% 염산 용액중에서 교반하면서 가열, 침출하였다.

이때 염산은 인디움 당량에 대하여 95% 첨가하였다.

침출액을 pH3.0으로 맞춘후 여과한 다음 전해채취를 실시하였다.

전해채취 조건은 염화나트륨 100g/ℓ, 전해액의 pH2.0, 전류밀도 100mA/cm², 아교 1.0g/ℓ로 하였다.

전해채취 결과 99.99이상의 인디움 금속을 얻었다.

이때 전류효율은 90%였으며 인디움 금속 중 주석의 함량은 10ppm이었다.

Claims

인디움-주석(In-Sn)산화물로 조성된 타겟(Target)을 분쇄하는 제1단계와, 상기한 분쇄물을 산으로 침출하여 인디움 함유 침출액을 얻는 제2단계와, 상기 침출액을 전해액으로 하여 전해채취(電解採取)하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 인디움-주석(In-Sn)산화물 폐타겟(Target)으로부터 인디움(In)을 회수하는 방법.
제1항에 있어서, 산이 염산, 질산, 황산 중에서 선택한 1종임을 특징으로 하는 인디움-주석(In-Sn)산화물 폐타겟(Target)으로부터 인디움(In)을 회수하는 방법.
제2항에 있어서, 염산의 첨가량이 인디움 당량에 대하여 90-120%범위임을 특징으로 하는 인디움-주석(In-Sn)산화물 폐타겟(Target)으로부터 인디움(In)을 회수하는 방법.
제1항에 있어서, 침출액중 잔량의 주석을 제거하기 위해 침출액 용액의 pH를 2.0-3.0 범위로 함을 특징으로 하는 인디움-주석(In-Sn)산화물 폐타겟(Target)으로부터 인디움(In)을 회수하는 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서, 산침출시 90-120℃ 온도에서 1-5시간 가열하여 침출함을 특징으로 하는 인디움-주석(In-Sn)산화물 폐타겟(Target)으로부터 인디움(In)을 회수하는 방법.
제1항에 있어서, 전해채취시 침출액인 전해액에 염화나트륨(NaCl)을 첨가함을 특징으로 하는 인디움-주석(In-Sn)산화물 폐타겟(Target)으로부터 인디움(In)을 회수하는 방법.