在智能手机、平板电脑、超清电视的光滑屏幕背后,ITO靶材(氧化铟锡)是赋予其透明导电魔力的核心材料。作为ITO靶材的关键成分,铟(In)的稳定供应直接关系到全球万亿级显示产业的命脉。然而,这种稀散金属的地缘分布不均(中国储量占全球70%以上)和原生矿产的有限性,使得铟的回收再利用不再是环保课题,更成为保障产业、实现供应链韧性的“闭环”革命。
闭环之困:损耗与机遇并存
ITO靶材在溅射镀膜过程中利用率通常仅30%左右,大量含铟废料(废旧靶材、边角料、镀膜腔室废料)随之产生。过去,这些价值的废料往往被简单处理或堆积。建立从“废靶材→再生铟→新靶材”的闭环体系,成为破解资源约束的黄金路径。
多种类回收技术如湿法冶金、火法冶金和物理分离法,提供了灵活的回收方式以适应不同的废物类型和规模需求。湿法冶金回收中,酸浸法通过使用盐酸或硫酸来溶解ITO废料,使得铟以In³⁺的形式进入溶液。随后,可以利用溶剂萃取、置换反应(例如,使用锌粉进行置换)或电解法来进一步回收铟。生物浸出法利用特定的微生物,如硫氧化,来选择性溶解铟。虽然这种方法环保,但目前其效率相对较低,仍处在研究阶段。火法冶金回收中,高温熔炼将含铟废料与还原剂(例如焦炭)一同进行高温熔炼。在熔炼过程中,铟会富集在烟尘或熔渣中,随后需要进一步的二次处理来进行提纯。这种方法适用于大规模的回收操作,但能耗相对较高。
铟靶材回收的主要任务是将铟从靶材中的其他金属和材料中分离出来,并将其提纯至高纯度。回收方法包括火法、湿法和电化学法。
火法冶金工艺使用高温熔炼和精炼来回收铟。这种方法适用于大规模回收,但存在一些缺点,如产生危险废物、高能耗,以及可能损失有价值的铟。
湿法冶金工艺利用化学浸出剂将铟从靶材中溶解出来。这种方法比火法更环保,适用于从成分复杂的靶材中回收铟。然而,这一过程可能较为复杂,需要使用危险化学品。
电化学过程通过电流将铟从靶材中溶解和回收。这种方法也比火法更环保,可以回收较高纯度的铟。但这一过程可能较为复杂,需要专门的设备和专业知识。