[发明专利]一种从砷化镓废渣中回收制备砷酸钠和金属镓的方法

说明书

本发明涉及一种从砷化镓废渣中回收制备砷酸钠和金属镓的方法，将砷化镓废渣经烘干、破碎、过筛后在碱性‑氧化溶液体系中进行浸出，控制浸出时的NaOH浓度、氧化剂浓度、时间、温度等条件，使砷和镓同时在最大程度上快速溶解在浸出液中，再通过蒸发结晶，使砷酸钠优先结晶，实现砷、镓快速有效分离；通过重结晶提高砷酸钠纯度；通过旋流电积得到高纯金属镓。本发明原材料砷化镓废渣来自固废填埋场，取样无成本，本发明方法从废渣中回收制备砷酸钠和金属镓，所制得的砷酸钠纯度至少为95％，所制得的金属镓纯度至少为3N，具有较高的利用价值，回收并提纯的砷酸钠可作为化工原料；本发明方法有效的解决了环境污染和资源浪费问题，符合可持续发展社会的要求。

技术领域

本发明涉及废料回收利用技术领域，具体涉及一种从砷化镓废渣中回收制备砷酸钠和金属镓的方法。

背景技术

砷化镓是目前最成熟的化合物半导体材料之一，与硅相比，具有禁带宽、电子迁移率高、电子饱和漂移速度高、能带结构为直接带隙等特性。这些特性决定了其在高频、高速、高温及抗辐照等微电子器件研制中的主要地位。砷化镓的直接带隙特性决定了其也可以制作光电器件和太阳能电池。砷化镓材料主要分为两类：半绝缘砷化镓材料和半导体砷化镓材料。半绝缘砷化镓材料主要制作MESFET、HEMT和HBT结构的集成电路，主要用于雷达、微波及毫米波通信、超高速计算机及光纤通信等领域。半导体砷化镓材料主要应用于光通信有源器件(LD)、半导体发光二极管(LED)可见光激光器、近红外激光器、量子阱大功率激光器和高效太阳能电池等领域。

镓是一种稀散元素，自然界中几乎没有单一且具有开采价值的矿床，它多伴生在铜、铝、锌和铁矿中，目前主要依靠在冶炼这些金属的过程中回收镓。随着信息技术的发展，镓的需求量日益增加，尤其是砷化镓芯片的生产中，需要大量高纯镓。而在砷化镓晶片生产的过程中，随着切割、抛光等过程会产生大量含砷化镓的废渣，而这种废渣有70％左右未经任何处理就会被废弃，这就造成了资源的浪费。

这些被废弃的含砷化镓的废渣对人体和环境都有一定的危害，一旦暴露将会造成严重的影响，而若能将其中有价金属分离回收出来，将会产生较好的经济效益和环保效益。

发明内容

为了解决含砷化镓废渣的资源化、无害化处理的技术问题，而提供一种从砷化镓废渣中回收制备砷酸钠和金属镓的方法。本发明以砷化镓废渣为原材料，基于绿色回收工艺，从含砷化镓废渣中回收砷酸钠和金属镓，将资源化利用与无害化处置有机结合，以实现镓、砷在光电领域的绿色循环。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种从砷化镓废渣中回收制备砷酸钠和金属镓的方法，包括如下步骤：

(1)以砷化镓废渣为原材料，经烘干、破碎、过筛后，待用；

(2)将所述废渣浸入碱性溶液中，加热搅拌，在碱性溶液中加入氧化剂形成碱性-氧化溶液体系，同时所述废渣中的砷和镓开始同步溶解形成浸出液，对所述浸出液进行过滤，过滤后得到滤液和滤渣，将所述滤液作为浸出溶剂重复使用浸出所述废渣中的砷和镓，当所述浸出液中砷的浓度达到6g/L～20g/L，镓的浓度达到3g/L～12g/L时，收集滤液作为结晶原料，收集滤渣进行无害化处理；

(3)对收集的滤液进行蒸发结晶后得到砷酸盐，回收砷酸盐；

(4)对所述蒸发结晶后的结晶母液进行旋流电积，得到金属镓；

(5)对所述旋流电积后的电积尾液按步骤(2)-(4)进行循环利用以再回收砷酸盐和金属镓。