一种从砷化镓工业废料中综合回收镓和砷的方法

摘要

本发明涉及一种从砷化镓工业废料中综合回收镓和砷的方法。其特征是以含镓48％，砷52％的砷化镓工业废料为原料，经过破碎，压制成团块，入真空炉，控制压力0.1～10Pa，温度700～1000℃，使砷化镓分解，得到镓和砷。该发明对环境污染小，劳动强度低，金属的生产成本低，回收率高。

说明书

一、技术领域：真空冶金。

二、背景技术：

稀散金属镓由于其性质独特，近十几年被用于光电子器件及集成电路，特别是以GaAs、GaP为代表的器件的应用，使镓的用量逐年上升，成为了当代信息技术发展的重要支撑材料。镓的年产量也从上世纪50年代末期的100公斤左右到2003年的200吨。镓在自然界中没有形成单独的具有开采价值的镓矿床，而是以类质同晶态伴生在硫镓铜矿、铝、锌、锗、含锗煤等矿床中，目前生产镓是从提取铝、锌、锗等的副产品中将镓综合回收；另一个生产镓的来源就是从含镓的废料中回收，主要是GaAs的废料，占80％左右。这是因为在合成GaAs过程中，最后的生产率很低，常常小于15％，会产生大量的GaAs废料。由于镓的稀缺性，GaAs废料就成为了生产镓的重要原材料之一。日本、韩国、美国等国及我国的个别研究机构都对“从砷化镓废料回收镓”的项目进行了研究，从报道来看，基本采取的都是湿法流程，将原料研磨、酸浸、萃取、电解等工艺制取金属镓。这些生产过程工艺复杂、成本较高，而且会产生一些废酸、废气(NO₂)等污染物。

三、发明内容：

1.发明的目的：

本发明为了克服现有砷化镓废料回收镓过程中，工艺复杂，成本较高，废酸、废气、含砷物料等对环境污染物严重等问题，对砷化镓废料采取真空分解的方法，可直接生产出99.99％的金属镓和金属砷(含As≥99％)，使砷化镓在真空环境下充分分解，工艺及设备简单，降低了处理成本，节约了资源和能源，减少了环境污染。

2、本发明的技术方案：

本发明采用的技术路线：GaAs废料→破碎→制团→加入坩埚→入真空炉→抽气→升温→保温→冷却→镓、砷。

实现砷化镓真空分解的基本原理是在真空高温条件下，镓的蒸汽和砷的蒸汽的比值非常小，砷化镓分解后，镓不挥发形成液体，砷挥发形成气体，从而使镓与砷分离。由于在真空中没有氧及氧化气氛，不挥发的镓和挥发的砷均为元素单质。挥发的砷经冷凝得到固体砷。

                  

本发明的技术方案是：砷化镓废料破碎为小于1mm粒度，压制成φ5-20mm的团块，将团块加入石墨坩埚，将坩埚入真空炉，密封真空炉之后抽气，使真空炉的压力达到0.1～10Pa，升温，使真空炉的温度达到700～1000℃，然后保持温度不变，使砷化镓分解，砷化镓分解的时间为30～250min，降温冷却使真空炉的温度小于80℃，向真空炉内充如氩气，打开真空炉得到镓和砷。

与现有技术相比本发明的优点是：从废料中综合回收有价金属，镓的提取率可达99.99％，流程简单，生产成本低；对环境不污染。

四、附图说明：图1是本说明工艺流程图

五、具体实施方式：

实施例1：

砷化镓废料的化学成分为48％Ga、52％As。

砷化镓废料为厚度约2mm的不规则片状和小颗粒粉末，将不规则片状和小颗粒粉末分开，取100g不规则片状为原料，加入石墨坩埚，将坩埚入真空炉，密封真空炉之后抽气，使真空炉的压力达到0.1～10Pa，真空炉升温，使真空炉的温度达到800℃，然后保持温度不变，使砷化镓分解，砷化镓分解的时间为60min，降温冷却使真空炉的温度小于80℃，向真空炉内充如氩气，打开真空炉，得到48g镓和40g砷。镓的化学成分为：0.0001％Cu，0.0002％Zn，0.0051％Al，0.0003％Fe，0.0025％As，＞99.99％Ga；砷的化学成分为：0.001％Al，0.0003％Fe，99％As。

实施例2：

砷化镓废料的化学成份和实施例1相同。

砷化镓废料为厚度约2mm的不规则片状和小颗粒粉末，将不规则片状和小颗粒粉末分开，取100g小颗粒粉末为原料，破碎至小于1mm，压制成φ5-10mm的团块，之后加入石墨坩埚内，将坩埚入真空炉，密封真空炉之后抽气，使真空炉的压力达到0.1～10Pa，升温，使真空炉的温度达到900℃，然后保持温度不变，使砷化镓分解，砷化镓分解的时间为60min，降温冷却使真空炉的温度小于80℃，向真空炉内充如氩气，打开真空炉，得到46g镓和40g砷。镓的化学成分为：0.0001％Cu，0.0002％Zn，0.0051％Al，0.0003％Fe，0.0025％As，＞99.99％Ga；砷的化学成分为：0.001％Al，0.0003％Fe，99％As。

实施例3：

砷化镓废料的化学成份和实施例1相同。砷化镓废料为厚度约2mm的不规则片状和小颗粒粉末，将不规则片状和小颗粒粉末分开，取5000g小颗粒粉末，破碎至1mm以下，压制成φ10-20mm的团块，取5000g不规则片状砷化镓，两种原料共10000g，混合之后加入石墨坩埚内，将坩埚入真空炉，密封真空炉之后抽气，使真空炉的压力达到0.1～10Pa，升温，使真空炉的温度达到1000℃，然后保持温度不变，使砷化镓分解，砷化镓分解的时间为240min，降温冷却使真空炉的温度小于80℃，向真空炉内充氩气，打开真空炉，得到4500g镓和4200g砷。镓的化学成分为：：0.0001％Cu，0.0002％Zn，0.0051％Al，0.0003％Fe，0.0025％As，99.99％Ga；砷的化学成分为：0.001％Al，0.0003％Fe，99％As。