インジウムの回収方法
【課題】 透明導電膜等を形成するために使用されるＩＸＯ（酸化インジウム−酸化亜鉛の複合酸化物）スパッタリングターゲットスクラップ又はＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップ中の不純物、特に亜鉛を効率良く除去し、高純度のインジウムを回収する。
【解決手段】 ＩＸＯスパッタリングターゲット又は研磨粉等のＩＸＯスクラップからインジウムを回収する方法であって、ＩＸＯスクラップを粉砕しカーボン粉を混合する工程、この混合粉を還元炉に投入し加熱還元すると同時に亜鉛を蒸気として系外に排出する工程及び得られた粗インジウムを電解精製する工程からなることを特徴とするインジウムの回収方法。
【解決手段】 ＩＸＯスパッタリングターゲット又は研磨粉等のＩＸＯスクラップからインジウムを回収する方法であって、ＩＸＯスクラップを粉砕しカーボン粉を混合する工程、この混合粉を還元炉に投入し加熱還元すると同時に亜鉛を蒸気として系外に排出する工程及び得られた粗インジウムを電解精製する工程からなることを特徴とするインジウムの回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、透明導電膜等を形成するために使用されるＩＸＯ（酸化インジウム−酸化亜鉛の複合酸化物）スパッタリングターゲットのスクラップ又はＩＸＯスパッタリングターゲット製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップから高純度のインジウムを効率良く回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＸＯからなる透明導電膜は、高導電性と可視光透過性を有しているので、液晶表示装置、薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置、放射線検出装置、端末機器の透明タブレット、窓ガラスの結露防止装置用発熱膜、帯電防止膜あるいは太陽光集熱器用選択透過膜、タッチパネルの電極などの多岐に亘る用途に使用されているが、これらの多くはスパッタリング法による薄膜形成手段を用いて基板等の上に成膜されている。このスパッタリング法は薄膜形成手段として優れた方法であるが、スパッタリングターゲットを用いて、例えば透明導電性薄膜を製造する場合には、該ターゲットの消耗が均一に消耗するわけではない。
【０００３】このターゲットの一部の特に消耗が激しい部分を一般にエロージョン部と呼んでいるが、このエロージョン部の消耗が進行し、ターゲットを支持するバッキングプレートが剥き出しになる直前までスパッタリング操作を続行するが、その後は新しいターゲットと交換している。したがって、使用済みのスパッタリングターゲットには多くの非エロージョン部、すなわち未使用のターゲット部分が残存することになり、これらは全てスクラップとなる。また、ＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップも存在する。
【０００４】ＩＸＯスパッタリングターゲット材料には高純度材が使用されており、価格も高いので、一般にこのようなスクラップ材からインジウムを回収することが行われている。このインジウム回収方法として、従来酸溶解法、イオン交換法、溶媒抽出法などの湿式精製を組み合わせた方法が用いられている。例えば、ＩＸＯスクラップを洗浄及び粉砕後、硝酸に溶解し、溶解液に硫化水素を通して、亜鉛、錫、鉛、銅などの不純物を硫化物として沈殿除去した後、これにアンモニアを加えて中和し、水酸化インジウムとして回収する方法である。しかし、この方法によって得られた水酸化インジウムはろ過性が悪く操作に長時間を要し、Ｓｉ、Ａｌ等の不純物が多く、また生成する水酸化インジウムはその中和条件及び熟成条件等により、粒径や粒度分布が変動するため、その後ＩＸＯターゲットを製造する際に、ＩＸＯターゲットの特性を安定して維持できないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題を解決するために、透明導電膜等を形成するために使用されるＩＸＯ（酸化インジウム−酸化亜鉛の複合酸化物）スパッタリングターゲットスクラップ又はＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップ中の不純物、特に亜鉛を効率良く除去し、高純度のインジウムを回収する方法に関する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、１ ＩＸＯスパッタリングターゲット又は研磨粉等のＩＸＯスクラップからインジウムを回収する方法であって、ＩＸＯスクラップを粉砕しカーボン粉と混合する工程、この混合粉を還元炉に投入し加熱還元すると同時に亜鉛を蒸気として系外に排出する工程及び得られた粗インジウムを電解精製する工程からなることを特徴とするインジウムの回収方法２ ８００〜１３００°Ｃで還元することを特徴とする上記１に記載するインジウムの回収方法３ カーボン粉を１５〜３０％混合することを特徴とする上記１又は２に記載するインジウムの回収方法４ 窒素雰囲気中で還元することを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載するインジウムの回収方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、まず透明導電膜等を形成するために使用したＩＸＯスパッタリングターゲットスクラップやＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップを粉砕する。次に、この粉砕したＩＸＯスクラップにカーボン粉を混合する。この場合、カーボン粉を１５〜３０％混合すると良い。１５％未満ではＩＸＯスクラップを還元するのに十分な量ではなく、また３０％を超えて添加しても還元効率が飽和し経済的に意味がないからである。さらに、この混合粉を還元炉に投入し加熱還元する。このとき亜鉛は蒸気として系外に排出される。還元温度は８００〜１３００°Ｃとする。８００°Ｃ未満ではＩＸＯスクラップの還元が十分でなく、１３００°Ｃを超えるとインジウムの亜酸化物が蒸気となって系外に逃げていき、インジウムのロスが増えるからである。還元雰囲気は窒素雰囲気中とし、還元炉中への酸素の侵入を遮断する。
【０００８】次に、還元された粗インジウムをアノードとして電解精製を行い高純度のインジウムとする。インジウムの電解精製の際には、電着の進行とともに電着物が樹枝状に析出して電極間がショートし、電流効率が低下することがある。その対策として、電解液中にイオン（塩酸又は塩化ナトリウム、塩化カリウム等のアルカリ金属塩化物及び塩化インジウム）を添加する。電解精製液中の塩素イオン濃度は１０〜４０ｇ／Ｌに調整するのが良い。好ましくは該塩素イオン濃度を２０〜３５ｇ／Ｌに調整する。電解に際しては、電解液中のインジウム濃度を３０〜８０ｇ／Ｌに調整して行う。３０ｇ／Ｌ未満では電流効率が悪くなり、水素の発生が多くなるので好ましくない。また、８０ｇ／Ｌを超えても電解には問題ないが、系内残が増えるため好ましくない。より好ましく電解液中のインジウム濃度範囲は４０〜６０ｇ／Ｌである。
【０００９】電解装置として特別なものは必要としない。例えば精製する粗インジウムをアノードとし、カソード母板としてチタン板等を用いて電解すれば良い。アノード中の不純物の内インジウムより貴なもの、例えば錫などはスライムとなって沈殿し、インジウムより卑なものは電解液中に溶解し、カソードには析出してこない。この場合、析出物へのスライムの混入を避けるためアノードとカソードの間に隔膜を設けるのが望ましい。電解液中に、にかわ、ゼラチン、ＰＥＧ等の界面活性剤を添加して、さらに樹枝状析出物の量を低下させることができる。電解液のＰＨは０．５〜２．５に調整するのが良い。ＰＨが０．５未満であると水素の発生が多くなり、電流効率が低下するため好ましくない。また、ＰＨが２．５を超えるとインジウムが水酸化物を作り沈殿するので好ましくない。より好適な範囲はＰＨ１．０〜２．０である。
【００１０】電流密度は０．１〜２．０Ａ／ｄｍ２に調整することが望ましい。電流密度が０．１Ａ／ｄｍ２未満であると、生産効率が落ちる。また、逆に電流密度が２．０Ａ／ｄｍ２を超えると、水素ガス発生が多くなり電着せず好ましくない。また、電解温度は１０〜７５°Ｃに調整して電解することが望ましい。電解温度１０°Ｃ未満であると電流効率が低下し好ましくない。逆に電解温度が７５°Ｃを超えると電解液の蒸発が多くなり、電解液中のインジウム濃度が変動するため好ましくない。より好ましい電解温度は２５〜５０°Ｃである。以上の電解条件により、効率よくインジウムを回収することができる。
【００１１】
【実施例】次に、実施例について説明する。なお、本実施例は発明の一例を示すためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に含まれる他の態様及び変形を含むものである。ＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップを粉砕し原料粉とした。この原料粉には、インジウム７３．６ｗｔ％、亜鉛８．６ｗｔ％を含有した。次に、この原料粉１００ｇにカーボン粉９．７ｇを添加し混合した後、還元炉（るつぼ）に入れ、窒素雰囲気中で、１２５０°Ｃ、２０時間加熱し還元した。還元後、定量分析のために粗インジウムを硝酸で溶解した後、濾過しインジウムを溶液を分別した。濾液（１０００ｍｌ）の分析の結果、該濾液中のインジウム含有量６５．２ｇ／Ｌ、亜鉛含有量１０ｍｇ／Ｌ以下であった。インジウムの回収率は８８．６％であった。還元の結果、上記の通り亜鉛は殆ど存在せず、蒸発したと考えられる。また、一部のインジウムも蒸発したと考えられるが、その量は少ない。これにより亜鉛の効率的な除去がなされた。以上のＩＸＯスクラップからの乾式による粗インジウムの精製工程の概略を図１に示す。
【００１２】次に、カーボン還元処理した粗インジウムを電解精製する。この材料の中には、不純物としてＦｅ１９ｐｐｍを含有した。この試料を使用し、電解液及び条件を、インジウム濃度５６．２ｇ／Ｌ、ＰＨ１．８〜２．０、電流密度０．７Ａ／ｄｍ２、液温３５〜４０°Ｃ、塩素イオン量２４〜３０ｇ／Ｌ、にかわ３〜４ｍｇ／Ｌ、極間を４０〜６０ｍｍに調整して電解を実施した。これによって、純度９９．９９％の高純度インジウムが得られた。
【００１３】
【発明の効果】本発明は、透明導電膜等を形成するために使用されるＩＸＯ（酸化インジウム−酸化亜鉛の複合酸化物）スパッタリングターゲットスクラップ又はＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップを、カーボン粉を用いて加熱還元することにより、亜鉛を効率良く除去し、かつこれをさらに電解精製して高純度のインジウムを能率良く回収できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＸＯスクラップからの乾式による粗インジウムの精製工程を示す説明図である。
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、透明導電膜等を形成するために使用されるＩＸＯ（酸化インジウム−酸化亜鉛の複合酸化物）スパッタリングターゲットのスクラップ又はＩＸＯスパッタリングターゲット製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップから高純度のインジウムを効率良く回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＸＯからなる透明導電膜は、高導電性と可視光透過性を有しているので、液晶表示装置、薄膜エレクトロルミネッセンス表示装置、放射線検出装置、端末機器の透明タブレット、窓ガラスの結露防止装置用発熱膜、帯電防止膜あるいは太陽光集熱器用選択透過膜、タッチパネルの電極などの多岐に亘る用途に使用されているが、これらの多くはスパッタリング法による薄膜形成手段を用いて基板等の上に成膜されている。このスパッタリング法は薄膜形成手段として優れた方法であるが、スパッタリングターゲットを用いて、例えば透明導電性薄膜を製造する場合には、該ターゲットの消耗が均一に消耗するわけではない。
【０００３】このターゲットの一部の特に消耗が激しい部分を一般にエロージョン部と呼んでいるが、このエロージョン部の消耗が進行し、ターゲットを支持するバッキングプレートが剥き出しになる直前までスパッタリング操作を続行するが、その後は新しいターゲットと交換している。したがって、使用済みのスパッタリングターゲットには多くの非エロージョン部、すなわち未使用のターゲット部分が残存することになり、これらは全てスクラップとなる。また、ＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップも存在する。
【０００４】ＩＸＯスパッタリングターゲット材料には高純度材が使用されており、価格も高いので、一般にこのようなスクラップ材からインジウムを回収することが行われている。このインジウム回収方法として、従来酸溶解法、イオン交換法、溶媒抽出法などの湿式精製を組み合わせた方法が用いられている。例えば、ＩＸＯスクラップを洗浄及び粉砕後、硝酸に溶解し、溶解液に硫化水素を通して、亜鉛、錫、鉛、銅などの不純物を硫化物として沈殿除去した後、これにアンモニアを加えて中和し、水酸化インジウムとして回収する方法である。しかし、この方法によって得られた水酸化インジウムはろ過性が悪く操作に長時間を要し、Ｓｉ、Ａｌ等の不純物が多く、また生成する水酸化インジウムはその中和条件及び熟成条件等により、粒径や粒度分布が変動するため、その後ＩＸＯターゲットを製造する際に、ＩＸＯターゲットの特性を安定して維持できないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題を解決するために、透明導電膜等を形成するために使用されるＩＸＯ（酸化インジウム−酸化亜鉛の複合酸化物）スパッタリングターゲットスクラップ又はＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップ中の不純物、特に亜鉛を効率良く除去し、高純度のインジウムを回収する方法に関する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、１ ＩＸＯスパッタリングターゲット又は研磨粉等のＩＸＯスクラップからインジウムを回収する方法であって、ＩＸＯスクラップを粉砕しカーボン粉と混合する工程、この混合粉を還元炉に投入し加熱還元すると同時に亜鉛を蒸気として系外に排出する工程及び得られた粗インジウムを電解精製する工程からなることを特徴とするインジウムの回収方法２ ８００〜１３００°Ｃで還元することを特徴とする上記１に記載するインジウムの回収方法３ カーボン粉を１５〜３０％混合することを特徴とする上記１又は２に記載するインジウムの回収方法４ 窒素雰囲気中で還元することを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載するインジウムの回収方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、まず透明導電膜等を形成するために使用したＩＸＯスパッタリングターゲットスクラップやＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップを粉砕する。次に、この粉砕したＩＸＯスクラップにカーボン粉を混合する。この場合、カーボン粉を１５〜３０％混合すると良い。１５％未満ではＩＸＯスクラップを還元するのに十分な量ではなく、また３０％を超えて添加しても還元効率が飽和し経済的に意味がないからである。さらに、この混合粉を還元炉に投入し加熱還元する。このとき亜鉛は蒸気として系外に排出される。還元温度は８００〜１３００°Ｃとする。８００°Ｃ未満ではＩＸＯスクラップの還元が十分でなく、１３００°Ｃを超えるとインジウムの亜酸化物が蒸気となって系外に逃げていき、インジウムのロスが増えるからである。還元雰囲気は窒素雰囲気中とし、還元炉中への酸素の侵入を遮断する。
【０００８】次に、還元された粗インジウムをアノードとして電解精製を行い高純度のインジウムとする。インジウムの電解精製の際には、電着の進行とともに電着物が樹枝状に析出して電極間がショートし、電流効率が低下することがある。その対策として、電解液中にイオン（塩酸又は塩化ナトリウム、塩化カリウム等のアルカリ金属塩化物及び塩化インジウム）を添加する。電解精製液中の塩素イオン濃度は１０〜４０ｇ／Ｌに調整するのが良い。好ましくは該塩素イオン濃度を２０〜３５ｇ／Ｌに調整する。電解に際しては、電解液中のインジウム濃度を３０〜８０ｇ／Ｌに調整して行う。３０ｇ／Ｌ未満では電流効率が悪くなり、水素の発生が多くなるので好ましくない。また、８０ｇ／Ｌを超えても電解には問題ないが、系内残が増えるため好ましくない。より好ましく電解液中のインジウム濃度範囲は４０〜６０ｇ／Ｌである。
【０００９】電解装置として特別なものは必要としない。例えば精製する粗インジウムをアノードとし、カソード母板としてチタン板等を用いて電解すれば良い。アノード中の不純物の内インジウムより貴なもの、例えば錫などはスライムとなって沈殿し、インジウムより卑なものは電解液中に溶解し、カソードには析出してこない。この場合、析出物へのスライムの混入を避けるためアノードとカソードの間に隔膜を設けるのが望ましい。電解液中に、にかわ、ゼラチン、ＰＥＧ等の界面活性剤を添加して、さらに樹枝状析出物の量を低下させることができる。電解液のＰＨは０．５〜２．５に調整するのが良い。ＰＨが０．５未満であると水素の発生が多くなり、電流効率が低下するため好ましくない。また、ＰＨが２．５を超えるとインジウムが水酸化物を作り沈殿するので好ましくない。より好適な範囲はＰＨ１．０〜２．０である。
【００１０】電流密度は０．１〜２．０Ａ／ｄｍ２に調整することが望ましい。電流密度が０．１Ａ／ｄｍ２未満であると、生産効率が落ちる。また、逆に電流密度が２．０Ａ／ｄｍ２を超えると、水素ガス発生が多くなり電着せず好ましくない。また、電解温度は１０〜７５°Ｃに調整して電解することが望ましい。電解温度１０°Ｃ未満であると電流効率が低下し好ましくない。逆に電解温度が７５°Ｃを超えると電解液の蒸発が多くなり、電解液中のインジウム濃度が変動するため好ましくない。より好ましい電解温度は２５〜５０°Ｃである。以上の電解条件により、効率よくインジウムを回収することができる。
【００１１】
【実施例】次に、実施例について説明する。なお、本実施例は発明の一例を示すためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に含まれる他の態様及び変形を含むものである。ＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップを粉砕し原料粉とした。この原料粉には、インジウム７３．６ｗｔ％、亜鉛８．６ｗｔ％を含有した。次に、この原料粉１００ｇにカーボン粉９．７ｇを添加し混合した後、還元炉（るつぼ）に入れ、窒素雰囲気中で、１２５０°Ｃ、２０時間加熱し還元した。還元後、定量分析のために粗インジウムを硝酸で溶解した後、濾過しインジウムを溶液を分別した。濾液（１０００ｍｌ）の分析の結果、該濾液中のインジウム含有量６５．２ｇ／Ｌ、亜鉛含有量１０ｍｇ／Ｌ以下であった。インジウムの回収率は８８．６％であった。還元の結果、上記の通り亜鉛は殆ど存在せず、蒸発したと考えられる。また、一部のインジウムも蒸発したと考えられるが、その量は少ない。これにより亜鉛の効率的な除去がなされた。以上のＩＸＯスクラップからの乾式による粗インジウムの精製工程の概略を図１に示す。
【００１２】次に、カーボン還元処理した粗インジウムを電解精製する。この材料の中には、不純物としてＦｅ１９ｐｐｍを含有した。この試料を使用し、電解液及び条件を、インジウム濃度５６．２ｇ／Ｌ、ＰＨ１．８〜２．０、電流密度０．７Ａ／ｄｍ２、液温３５〜４０°Ｃ、塩素イオン量２４〜３０ｇ／Ｌ、にかわ３〜４ｍｇ／Ｌ、極間を４０〜６０ｍｍに調整して電解を実施した。これによって、純度９９．９９％の高純度インジウムが得られた。
【００１３】
【発明の効果】本発明は、透明導電膜等を形成するために使用されるＩＸＯ（酸化インジウム−酸化亜鉛の複合酸化物）スパッタリングターゲットスクラップ又はＩＸＯスパッタリングターゲットの製造時に発生する研磨粉等のＩＸＯスクラップを、カーボン粉を用いて加熱還元することにより、亜鉛を効率良く除去し、かつこれをさらに電解精製して高純度のインジウムを能率良く回収できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＸＯスクラップからの乾式による粗インジウムの精製工程を示す説明図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ＩＸＯスパッタリングターゲット又は研磨粉等のＩＸＯスクラップからインジウムを回収する方法であって、ＩＸＯスクラップを粉砕しカーボン粉と混合する工程、この混合粉を還元炉に投入し加熱還元すると同時に亜鉛を蒸気として系外に排出する工程及び得られた粗インジウムを電解精製する工程からなることを特徴とするインジウムの回収方法。
【請求項２】 ８００〜１３００°Ｃで還元することを特徴とする請求項１に記載するインジウムの回収方法。
【請求項３】 カーボン粉を１５〜３０％混合することを特徴とする請求項１又は２に記載するインジウムの回収方法。
【請求項４】 窒素雰囲気中で還元することを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載するインジウムの回収方法。
【請求項１】 ＩＸＯスパッタリングターゲット又は研磨粉等のＩＸＯスクラップからインジウムを回収する方法であって、ＩＸＯスクラップを粉砕しカーボン粉と混合する工程、この混合粉を還元炉に投入し加熱還元すると同時に亜鉛を蒸気として系外に排出する工程及び得られた粗インジウムを電解精製する工程からなることを特徴とするインジウムの回収方法。
【請求項２】 ８００〜１３００°Ｃで還元することを特徴とする請求項１に記載するインジウムの回収方法。
【請求項３】 カーボン粉を１５〜３０％混合することを特徴とする請求項１又は２に記載するインジウムの回収方法。
【請求項４】 窒素雰囲気中で還元することを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載するインジウムの回収方法。
【図１】
【公開番号】特開２００２−３９６１（Ｐ２００２−３９６１Ａ）
【公開日】平成１４年１月９日（２００２．１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−１９０７９０（Ｐ２０００−１９０７９０）
【出願日】平成１２年６月２６日（２０００．６．２６）
【出願人】（５９１００７８６０）株式会社日鉱マテリアルズ (545)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年１月９日（２００２．１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年６月２６日（２０００．６．２６）
【出願人】（５９１００７８６０）株式会社日鉱マテリアルズ (545)
【Ｆターム（参考）】
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