银钯合金靶材废料的综合回收研究

2021-04-06行卫东赵振华

贵金属 2021年4期

行卫东，赵振华，王杰，朱刘

银钯合金靶材废料的综合回收研究

行卫东，赵振华，王杰，朱刘

(广东先导稀材股份有限公司国家稀散金属工程技术研究中心，广东清远 511517)

采用硝酸浸出-选择性分离钯-沉淀分离铟-抗坏血酸还原银的湿法工艺分离回收银钯合金靶材废料中贵金属银钯。结果表明，用4 mol/L硝酸，90℃加热，120 min即可完全浸出所有金属；浸出液采用理论量1.6倍的丁二酮肟可以完全沉淀分离99.9%以上的钯；将滤液调节至pH=5，其中的铟、铁、镓等可被沉淀分离得到纯净的硝酸银溶液；控制富银液pH 8～10，用0.8倍银质量的抗坏血酸可将银完全还原，银粉直收率大于96%。

有色金属冶金；靶材废料；银钯合金；选择性沉淀钯；还原银粉

贵金属银钯合金靶材因其优异的性能，在电子元器件领域具有重要的应用[1-2]。在合金靶材生产过程中有大量废料或切削料产生，其中含有丰富的稀贵金属。根据目前半导体靶材溅射的工艺，一般靶材的利用率只有30%左右，剩余的残靶只能经过重新回收提纯精炼后再利用。并且靶材生产加工过程中，涉及多个环境，会产生多种切削料、边角料等贵金属废料。同时，此种废料一般含有较高纯度的单一金属，避免了常规原矿冶炼精炼过程中涉及的其他铂族金属难分离的问题，在后续精炼提纯过程中有很大的优势。近年来，随着电子工业的快速发展，技术的不断更新换代，贵金属银、钯纯度要求越来越高，需求也日益增长。因此，为了提高稀贵金属材料的利用率，节约成本，研究从银钯合金靶材废料中高效回收稀贵金属的工艺路线具有客观的经济价值，也符合国家环境保护、二次资源充分利用的要求。

目前工业中从银钯合金中回收银钯的工艺方法主要有硝酸溶解-盐酸沉银-二氯二氨络亚钯法提纯-水合肼还原工艺回收银钯、王水溶解-钯络合-氯化沉淀回收废料中的钯和熔炼电解银-硝酸溶解-氯化铵沉钯等[3-8]。然而针对银钯合金废料硝酸浸出银钯液，在氯化沉银过程中，因产生微米级氯化银沉淀容易包覆或者裹挟其他贵金属离子，从而造成其他贵金属的分散而损失，且后期需要多次清洗、重新溶解等过程，都会产生大量废水，造成环境压力。电解回收银过程中，也需要多次铸造、电解阳极板，且银电解不彻底，得到富含贵金属阳极泥仍需进一步回收其中的贵金属，过程繁琐，回收时间长，设备要求高。

本文提出采用硝酸浸出，丁二酮肟分离钯，沉淀分离铟镓，抗坏血酸还原银粉的工艺针对银钯合金靶材废料中的贵金属银钯进行分离回收，同时富集有价稀散金属铟镓。

1 实验

1.1 材料及仪器

实验所用的原料为某公司银钯铜锗合金靶材生产加工中的切削料和边角料约2 kg，含银99%、钯0.5%，其他杂质金属主要为铟、铜、锗、镓等。主要试剂硝酸(68%)、碳酸钠(99%)、丁二酮肟(DMG，99%)、盐酸(35%)、氨水(14%)等均为市售分析纯试剂，实验用水为蒸馏水。主要使用的回收器材有玻璃器皿、加热套、搅拌机、真空抽滤机、温度计、干燥箱、pH计等。各元素浓度的测定使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES，德国斯派克ARCOS型)。

1.2 实验原理及方法

1.2.1 靶材废料预处理

银钯合金靶材废料熔炼过程中采用氧化铝坩埚，因而其切削料和边角料等含有少量氧化铝、氧化硅以及机加工过程中引入的加工用油等，直接浸出后会影响浸出液的过滤分离效率及得到银粉的纯度。因此，该合金废料及边角料先用稀氢氧化钠溶液加热，清洗除去表面残留的机油、氧化铝和氧化硅等杂质。用水洗净后烘干备用。

1.2.2 浸出及分离

取一定量预处理后的银钯合金靶材废料，用硝酸加热浸出。浸出结束后，用真空抽滤机抽滤分离。向浸出液中添加丁二酮肟(10 g/L)选择性沉淀钯，根据钯沉淀前后溶液中浓度的差异得到钯的沉淀率。钯盐沉淀过滤得到的滤液为富银液，用氨水调节溶液pH 4～8选择性沉淀分离铟、铁、镓等金属，并通过测定(高含量银采用容量法测定)沉淀前后溶液中各金属元素的浓度，根据其差异计算对应金属沉淀率。向过滤得到的滤液中添加抗坏血酸，还原得到银粉。富钯渣用盐酸-氯酸钠浸出，钯浸出液浓缩富集后待回收。流程如图1所示。