[发明专利]从IZO废料中回收有价值金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从使用后的铟-锌氧化物(IZO)溅射靶或制造时产生的IZO边角料等IZO废料(本说明书中将这些材料统称为“IZO废料”)中回收有价值金属的方法。另外，本说明书中记载的“回收有价值金属”包含以有价值金属作为构成元素的氧化物、氢氧化物等化合物。

背景技术

近年来，铟-锌氧化物(In₂O₃-ZnO；一般称为IZO)溅射靶广泛应用于液晶显示装置的透明导电薄膜等，多数情况下使用溅射法薄膜形成手段在衬底等上形成薄膜。

该溅射法薄膜形成手段是优良的方法，但是，当使用溅射靶形成例如透明导电薄膜时，该靶并非均匀地消耗。该靶的一部分消耗剧烈的部分通常称为刻蚀部，该刻蚀部不断消耗，持续地进行溅射操作直至支撑靶的背衬板露出。然后，更换为新靶。

因此，使用后的溅射靶中残留许多非刻蚀部，即未使用的靶部分，这些部分全部成为废料。另外，在IZO溅射靶的制造时，由研磨粉或切削粉也产生废料(边角料)。一般而言，氧化锌(ZnO)含量为约10.7重量％，大部分是氧化铟(In₂O₃)。

由于IZO溅射靶材料使用高纯度材料，特别是铟的价格高，因此一般要从这样的废料中回收铟，另外也同时回收锌。作为该铟回收方法，以往使用将酸溶解法、离子交换法、溶剂提取法等湿式精制进行组合的方法。

例如，有将IZO废料清洗及粉碎后，溶解于盐酸中，在溶解液中通入硫化氢，将锌、铅、铜等杂质以硫化物形式沉淀除去，然后在其中加入氨进行中和，以氢氧化铟形式进行回收的方法。

但是，由该方法得到的氢氧化铟，过滤性差，操作需要长时间，Si、Al等杂质多，并且生成的氢氧化铟受其中和条件及熟化条件等的影响粒径和粒度分布产生变动，因此在之后制造IZO靶时，存在不能稳定地保持IZO靶的特性的问题。

以下，介绍现有技术(类似技术)及其优缺点。

作为现有技术之一，有在电解液中利用电化学反应将在衬底上覆盖的ITO膜还原，再将还原后的透明导电膜溶解于电解液中的透明导电膜蚀刻方法(参考专利文献1)。但是，该方法的目的在于以高精度得到掩模图案，是与回收方法不同的技术。

作为从ITO中回收有价值金属的预处理，有在电解液中将用于与背衬板接合的含In钎料中所含的杂质进行分离的技术(参考专利文献2)。但是，该技术与直接从ITO中回收有价值金属的技术无关。

公开了以下技术：在从作为锌精炼工序的副产物得到的中间产物或ITO废料中回收铟时，将锡以卤化锡酸盐形式分离后，用盐酸或硝酸水溶液进行还原处理，然后将该水溶液的pH调节至2～5，使铁、锌、铜、铊等金属离子还原成为难以沉淀的物质，从而分离出水溶液中的铟成分(参考专利文献3)。该技术存在精制工序复杂且精制效果也不不太值得期待的问题。

另外，作为高纯度铟的回收方法，公开了以下技术：用盐酸溶解ITO，在其中加入碱将pH调节至0.5～4，从而将锡以氢氧化物形式除去，然后通入硫化氢气体将铜、铅等有害物质以硫化物形式除去，然后使用该溶解液通过电解对铟金属进行电解沉积(電解採取)(参考专利文献4)。该技术也存在精制工序复杂的问题。

有以下方法：用盐酸溶解ITO含铟废料得到氯化铟溶液，在该溶液中添加氢氧化钠水溶液将锡以氢氧化锡形式除去，除去后进一步添加氢氧化钠水溶液得到氢氧化铟，将其过滤，使过滤后的氢氧化铟形成硫酸铟，使用该硫酸铟通过电解沉积得到铟(参考专利文献5)。该方法是精制效果好且有效的方法，但是存在工序复杂的缺点。

有一种回收铟的方法，包括以下工序：用盐酸溶解ITO含铟废料而得到氯化铟溶液的工序、在该氯化铟溶液中添加氢氧化钠水溶液而将废料中所含的锡以氢氧化锡形式除去的工序、和利用锌从该除去氢氧化锡后的溶液中置换、回收铟的工序(参考专利文献6)。该方法也是精制效果好且有效的方法，但是存在工序复杂的缺点。

公开了以下回收金属铟的方法：取出在熔融金属铟上漂浮的含低氧化物铸造废料并插入气氛炉中，将炉中暂时抽成真空后导入氩气，加热至预定温度而对含低氧化物铸造废料进行还原(参考专利文献7)。该方法本身是有效的方法，但缺点是并非IZO废料的基本回收方法。

鉴于以上问题，寻求有效且回收工序具有通用性的方法。

专利文献1：日本特开昭62-290900号公报

专利文献2：日本特开平8-41560号公报

专利文献3：日本特开平3-82720号公报

专利文献4：日本特开2000-169991号公报