Спосіб переробки відходів індієвмісних інтерметалевих сполук типу aiiiвv

Спосіб переробки ВІДХОДІВ обробку розчином сірчаної кислоти та переведення ІНДІЮ в розчин, який відрізняється тим, що обробку ведуть при 50 - 70°С розчином сульфату тривалентного заліза та сірчаної кислоти, який містить, г/л Fe2(SO4)3-9H2O 40 - 60 H2SO4 50 - 80 і до якого додають 20%-ний розчин перекису водню із інтенсивністю 0,25 - 0,35л/год на кілограм ВІДХОДІВ ІНДІЄВМІСНИХ штерметалевих сполук типу A'"B V , ЩО включає Технологічне рішення відноситься до галузі металургії рідкісних та розсіяних металів, зокрема до способів переробки ВІДХОДІВ сполук напівпровідникової техніки, які містять ІНДІЙ, наприклад, фосфіду ІНДІЮ Відомий спосіб переробки ВІДХОДІВ напівпровідникових сполук типу A M B V включає обробку розплавом, що складається (мас %) із гідроксиду натрію (50 - 70), нітрату натрів (7 - 8), карбонату натрів (1 - 5), хлориду натрів (10 - 15) [1] Процес здійснюють при 400 - 500°С Одержаний плав розкладають водою, фільтрують Осад - (гідроксид ІНДІЮ) - розчиняють в соляній або сірчаній кислоті і з отриманих розчинів цементацією на цинку або алюмінії виділяють металічний ІНДІЙ Вилучення ІНДІЮ складає 96% Недоліком відомого способу є висока трудоемкость, обумовлена багатостадійністю процесу, великі питомі енергетичні витрати, наявність шкідливих викидів в атмосферу (пари гідроксиду натрію) Крім того, процес супроводжується виділенням водню, який з киснем повітря утворює вибухонебезпечні суміші Найбільш близьким по технічній суті та результату, що досягається, є спосіб (прототип) переробки сполук типу A'"B V , зокрема фосфіду ІНДІЮ, шляхом розчинення у мінеральних кислотах, наприклад, в сірчаній, або соляній [2] Елементи третьої групи, зокрема ІНДІЙ, переходять при цьому в розчин у вигляді ВІДПОВІДНИХ солей (сульфатів чи хлоридів), а елементи п'ятої - утворюють легкі сполуки з воднем (у випадку фосфіду ІНДІЮ - фосфін) Відомий спосіб [2] має такі недоліки - під час переробки ВІДХОДІВ утворюються високотоксичні леткі водневі сполуки елементів п'ятої групи (фосфін, арсин, стибін), що робить його небезпечним для обслуговуючого персоналу та ДОВКІЛЛЯ, - високі питомі витрати мінеральних кислот, - повільна взаємодія з кислотами навіть при нагріванні В основу винаходу поставлено задачу запобігання утворенню високотоксичних летких сполук фосфору з воднем, інтенсифікацію процесу розчинення штерметалічної сполуки (фосфіду ІНДІЮ) В технічному рішенні, що пропонується, переробку ВІДХОДІВ ІНДІЙВМІСНИХ штерметалічних сполук типу A ' " B V ЗДІЙСНЮЮТЬ при 50 - 70°С розчином сульфату тривалентного заліза та сірчаної кислоти такого складу, г/л Fe2(SO4)3 • 9Н2О 40 - 60 H2SO4 50 - 80, до якого додають 20% розчин перекису водню із швидкістю 0,25 - 0,35л/год на кілограм ВІДХОДІВ Поставлена задача вирішується за рахунок того, що реакційна суміш в своєму складі має сильні окисники, такі як тривалентне залізо та перекис водню Розчинення інтерметалічної сполуки відбувається за рахунок реакції ln3 3Fe2 ІпР + ЗГ-е" (1) (О (О со Ю 51366 ної суміші менша за 0,25мл/год на кілограм ВІДХОДІВ, що виражається у зменшенні ступеню вилучення ІНДІЮ в розчин за один і той же час обробки При швидкості додавання більшій за 0,35л/год на кілограм ВІДХОДІВ на поверхні штерметаліду, що розчиняють, утворюються малорозчинні сполуки за рахунок чого зменшується швидкість перевевзаємодії з фосфідом ІНДІЮ ВІДНОВЛЮЄТЬСЯ ДО дводення ІНДІЮ в розчин валентного стану Дослідним ШЛЯХОМ встановлено, що найвища Встановлено, що на повноту вилучення ІНДІЮ швидкість взаємодії фосфіду ІНДІЮ З реакційною та швидкість переробки впливає також ступінь сумішшю відбувається в температурному інтервалі подрібнення сполуки, яку переробляють Частки 50 - 70°С фосфіду ІНДІЮ мають бути не більшими за 1 - 2мм При температурах менших за 50°С відбуваПриклади, що ілюструють запропоноване техється неповний розклад фосфіду ІНДІЮ, внаслідок нічне рішення чого зменшується ступінь вилучення ІНДІЮ в розПодрібнений фосфід ІНДІЮ (розмір часток не чин При температурах вищих за 70°С спостерігабільший за 1мм) в КІЛЬКОСТІ 10г вносили у попереється окиснення фосфору, внаслідок чого утводньо приготований розчин реакційної суміші об'рюються нерозчинні фосфати ІНДІЮ, ЩО В цілому ємом 130мл, який містив 6,5г Fe2(SO4b • ЭНгО та негативно впливає на вилучення його з розчину 8г H2SO4 (питома вага 1,84г/см3) Процес здійснюцементацією вали при 60°С і перемішуванні магнітною мішалкою Час обробки штерметаліду складав 3 год Оптимальний вміст окисника - сульфату заліза Додавання 20% розчину перекису водню здійсню(Ш) в реакційній суміші складає 40 - 60 (г/л) в розвали із швидкістю 0,30мл/год на кг штерметаліду рахунку на кристалопдратну форму Fe2(SO4)3 • Всього було витрачено 9мл перекису водню 9Н2О При концентраціях, менших за 40г/л, зменшується інтенсивність розкладу, може утворюваВилучення ІНДІЮ в розчин за цих умов склало тись фосфін При концентраціях більших за бОг/л 94,0%, концентрація його в розчині була 56,7г/л внаслідок утворення нерозчинних сполук, зменшуВиділення токсичного фосфіну не спостерігається вилучення ІНДІЮ в розчин лось Контроль здійснювали за допомогою індикаторних папірців змочених бромідом ртуті (в присуДля забезпечення поставленої мети вміст сіртності фосфіну жовтіє) та азотнокислим сріблом чаної кислоти в реакційній суміші має складати 50 (темніє в присутності РНз) - 80г/л, При ВМІСТІ сірчаної кислоти в розчині меншому за 50г/л розклад інтерметалічної сполуки При розчиненні тієї ж КІЛЬКОСТІ фосфіду ІНДІЮ в ІНДІЮ з фосфором відбувається з невисокою інтенрозчині сірчаної кислоти (ЗОг/л) без сульфату залісивністю внаслідок чого зменшується ступінь виза (Ш) та перекису водню через три години вилулучення ІНДІЮ в розчин При концентраціях вищих чення ІНДІЮ в розчин складало лише 39,8%, а в за 80г/л можливе утворення фосфіну, збільшуютьрозчині з концентрацією 80г/л фосфід ІНДІЮ пракся витрати перекису водню на розклад штерметатично не розчинявся ліду Результати ДОСЛІДІВ при інших умовах зведені в таблицю Ефективність процесу зменшується, коли швидкість додавання перекису водню до реакційНаявність сильних окисників повністю виключає можливість утворення летких водневих сполук фосфору Перекис водню запобігає не тільки утворенню фосфіну, але й служить засобом для регенерації ІОНІВ тривалентного заліза, яке внаслідок Таблиця Результати ДОСЛІДІВ по вилученню ІНДІЮ в розчин із ВІДХОДІВ інтерметалічної сполуки ІпР (маса сполуки у всіх дослідах складала 10г, розмір часток не перевищував 2мм Склад реакційного розчину, г\л Fe2(SO4)3 • 9Н2О 50 40 50 60 50 25 60 25 50 50 H2SO4 70 50 70 80 70 40 90 40 70 70 Швидкість додавання Температура, 20% розчину перекису Тривалість об°С робки, год водню, л/год • кг ВІДХОДІВ 60 60 50 70 60 60 60 60 40 85 Із приведених даних видно, що найкращі показники досягаються лише при оптимальних параметрах процесу Таким чином, спосіб, що пропонується повніс 0,30 0,35 0,30 0,25 0,35 0,30 0,45 0,30 0,30 0,30 2,5 3,0 3,0 2,5 3,5 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 Ступінь вилучення ІНДІЮ в розчин, % 96,0 96,1 91,7 95,7 78,3 79,8 86,5 79,8 83,7 88,4 тю виключає можливість утворення високотоксичного фосфіну В порівнянні з відомим процесом переробки в розчині сірчаної кислоти [2] швидкість запропонованого способу в 2,5 - 3,0 рази вища 5 51366 6 Джерела інформації, прийняті до уваги при водниковых соединений Авт свид СССР 3 написанні заявки 1051959 МКИ С22В 58/00,1983 1 А В Елютин, А А Вельский, С М Барышни2 О С Крейн Отходы рассеянных редких мекова Шихта для переработки отходов полупроталлов М , "Металлургия", 1985, с 53-54 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71