本發(fā)明涉及一種高純銦的制備方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

銦是價(jià)格比較昂貴的稀散金屬，金屬銦呈現(xiàn)銀白色光澤，具有熔點(diǎn)高沸點(diǎn)低的特點(diǎn)，而且金屬銦具有良好的延展性，低電阻，可塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的光滲透性和導(dǎo)電性，因此被廣泛應(yīng)用于國(guó)防科技、無(wú)線通訊，航天航空、高新技術(shù)等領(lǐng)域。

目前，高純銦的制備方法主要以電解精煉、真空精煉、區(qū)域熔煉、化學(xué)除雜等幾種工藝相結(jié)合的工藝。

專利zl201310038246.3公布了“一種高純銦的制備方法”，其特點(diǎn)在超凈條件下采用兩次電解然后經(jīng)過(guò)真空蒸餾電解銦的方法獲得5n～7n高純銦。硫酸銦電解液的組成包括銦40～90g/l，氯化鈉40～90g/l，明膠0.2～0.4g/l，ph值1.0～3.0；將經(jīng)過(guò)兩次電解后的電解銦再經(jīng)過(guò)真空蒸餾，真空度為10pa，蒸餾溫度分別為750℃、950℃、1050℃三個(gè)溫度，蒸餾時(shí)間在三個(gè)溫度下分別保持1～5小時(shí)，最后獲得質(zhì)量含量為5n～7n的高純銦。

專利zl201410478356.6公布了“一種從粗銦中提純出oled用高純銦的方法”，該方法的特點(diǎn)在于，真空度為3～10pa的真空條件下，對(duì)粗銦依次進(jìn)行4個(gè)溫度區(qū)段的分別蒸餾：540～560℃，蒸餾100～120min，在690～710℃，蒸餾40～60min，在740～760℃，蒸餾80～100min，在990～1010℃，蒸餾40～60min，得到6n高純銦。該發(fā)明是利用粗銦中各種雜質(zhì)元素在不同溫度下的揮發(fā)性質(zhì)，通過(guò)在不同溫度段的蒸餾，使得雜質(zhì)元素?fù)]發(fā)，從而提純粗銦。但是該發(fā)明要嚴(yán)格控制蒸餾分離的壓強(qiáng)，要嚴(yán)格控制四個(gè)溫度段的蒸餾溫度，且蒸餾時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。

專利zl201210358842.5公布了“高純銦生產(chǎn)過(guò)程中除鋅的方法”，該方法將原料銦置于坩堝中，加入氫氧化鈉顆粒覆蓋于表面；向坩堝中加入氯化鈉顆粒，對(duì)坩堝加熱，加熱的溫度為450℃，加熱時(shí)間45分鐘；在熔煉過(guò)程中加入了少量氯化鈉，可降低氫氧化鈉熔渣的粘度，提高氫氧化鈉對(duì)在熔煉過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的氫氧化鋅、偏鋅酸鈉等物質(zhì)的吸收，從而降低原料銦中鋅的含量。

專利02130872.1公布了“一種制備高純銦的方法”，該方法將電解粗銦陽(yáng)極，然后在高真空和高溫下蒸餾電解得到的陰極銦片以除去揮發(fā)性雜質(zhì)，然后將真空蒸餾后的金屬銦熔化鑄成陽(yáng)極進(jìn)一步電解得到6n(99.9999%)以上純度的高純銦。

專利cn201610490432.4公布了“一種真空蒸餾多級(jí)冷凝提純粗銦的方法”。將粗銦粉碎成小塊粗銦，將小塊粗銦頂部放置冷凝裝置，控制真空度為10～20pa，然后以速率為5~10℃/min從25℃升溫至400℃，以速率為5~10℃/min從400℃升溫至1100℃，以速率為1~5℃/min從1100℃升溫至1350～1450℃，在溫度為1350～1450℃條件下一次蒸餾20～60min，蒸餾結(jié)束后溫度降至150℃以下，中間層的冷凝裝置上冷凝有高純銦。該方法特點(diǎn)是由于金屬冷凝溫度的不同，通過(guò)多級(jí)冷凝使得雜質(zhì)金屬與銦分別冷凝在不同的盤里，從而達(dá)到除去粗銦中的雜質(zhì)元素，提純金屬銦。

專利zl201310537323.x公布了“5n高純銦脫雜新工藝”，將物料粗銦放入真空爐的石墨坩堝中，抽真空使真空度小于3pa，然后開(kāi)始按每分鐘6~7℃的速率升溫使物料溫度至160~200℃后，保溫5~10min，粗銦的投入量為，當(dāng)粗銦溶解為液體后，物料層厚度為50~100mm；針對(duì)不同的金屬雜質(zhì)設(shè)定不同的升溫速率、最高溫度和保溫時(shí)間進(jìn)行脫雜。

專利zl201210358790.1公布了“高純銦制備的方法”，首先通過(guò)熔煉主要除去難以電解的與銦化學(xué)電位接近的雜質(zhì)錫、鉈、鎘，降低錫、鉈、鎘的含量，然后通過(guò)二次電解進(jìn)一步降低銅、錫、砷、鋅、鉈、鉛、鐵、鎘、鋁等的含量，使得高純銦達(dá)到5n以上的純度。

上述高純銦的制備方法多是兩種或多種方法的組合，其生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)，效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有高純銦的制備技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種高純銦的制備方法，即依據(jù)金屬蒸餾溫度和冷凝溫度的不同，在真空爐內(nèi)通過(guò)一次多級(jí)真空蒸餾-多級(jí)冷凝使得雜質(zhì)與銦分離，從而達(dá)到除去粗銦中的雜質(zhì)元素，提純金屬銦。

一種高純銦的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：將粗銦熔化進(jìn)行一次n級(jí)（5≤n≤15）真空蒸餾，x級(jí)（3≤x≤7）冷凝，其中真空蒸餾的溫度為1200～1400℃，真空度為5～20pa，所得第a級(jí)餾分即為高純銦，其中x為偶數(shù)，a為x/2+1，x為奇數(shù)，a為（x+1）/2；

所述粗銦中銦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量為97.0%～99.7%，含有鐵、鉛、鋁、銅、錫、鎘、鉈、鋅等雜質(zhì)金屬；

本發(fā)明方法的原理：將粗銦在熔化爐中熔融為液體，加入到真空爐內(nèi)，在真空爐內(nèi)進(jìn)行一次加入真空蒸餾，蒸餾氣體依次通過(guò)各級(jí)蒸餾盤，蒸餾殘留物在真空爐底部排除爐外，揮發(fā)物通過(guò)真空里蒸發(fā)盤的蒸汽溢出通道進(jìn)入冷凝區(qū)，冷凝區(qū)依據(jù)冷凝溫度的不同設(shè)置為不同的冷凝區(qū)間，不同的冷凝物在不同的冷凝區(qū)間富集；

真空爐為內(nèi)熱式連續(xù)真空蒸餾爐，蒸餾裝置為多級(jí)蒸發(fā)盤，每一級(jí)蒸發(fā)盤的底部有一溢流口，各級(jí)蒸發(fā)盤溢流口相互交錯(cuò)而安放，金屬液體從爐頂加入，在蒸發(fā)盤內(nèi)以“s”型向下運(yùn)動(dòng)，則上一級(jí)的蒸發(fā)殘留物進(jìn)入下一級(jí)進(jìn)行蒸餾，完成多級(jí)真空蒸餾過(guò)程；蒸發(fā)盤內(nèi)部的金屬液體形成一封閉向下流動(dòng)，而各級(jí)蒸發(fā)盤的頂部外側(cè)設(shè)置蒸汽逸出通道，蒸發(fā)金屬蒸汽通過(guò)逸出通道逸出蒸餾區(qū)域，進(jìn)入冷凝區(qū)。冷凝區(qū)依據(jù)冷凝溫度的不同，從內(nèi)向外冷凝溫度依次降低，則揮發(fā)出來(lái)的金屬蒸汽在冷凝區(qū)域進(jìn)一步的分離提純。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明方法通過(guò)一次升溫真空蒸餾，利用不同雜質(zhì)元素的揮發(fā)和冷凝溫度的不同，通過(guò)設(shè)置多級(jí)蒸餾及多級(jí)冷凝結(jié)構(gòu)，在真空蒸餾區(qū)完成銦的多級(jí)真空蒸餾，而在冷凝區(qū)形成冷凝溫度梯度，使得雜質(zhì)元素與金屬銦進(jìn)入不同的冷凝區(qū)；高沸點(diǎn)雜質(zhì)（fe、ag、cu、sn）將流經(jīng)所有蒸發(fā)盤，而在蒸發(fā)盤下部匯集于殘留物出口；低沸點(diǎn)雜質(zhì)（zn、cd、tl、pb）及金屬銦將在不同的冷凝區(qū)匯集，離蒸發(fā)區(qū)最近的一級(jí)冷凝區(qū)溫度高，其匯集的金屬銦蒸汽中高沸點(diǎn)雜質(zhì)元素，離蒸發(fā)區(qū)最遠(yuǎn)的三/四級(jí)冷凝區(qū)溫度低，其匯集的金屬銦蒸汽中低沸點(diǎn)雜質(zhì)元素，中間二/三級(jí)冷凝區(qū)將匯集高純度的金屬銦蒸汽；

（2）本發(fā)明方法制備的高純銦中銦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量大于等于99.999%；

（3）本發(fā)明方法通過(guò)一次真空多級(jí)蒸餾-分級(jí)冷凝的方法，能充分的除去多種雜質(zhì)元素提純粗銦得到高純銦，具有工藝流程簡(jiǎn)單、效率高、對(duì)環(huán)境無(wú)污染的特點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。

實(shí)施例1：一種高純銦的制備方法，具體步驟如下：

將粗銦（銦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量為98.0%，含有鐵、鉛、鋁、銅、錫、鎘、鉈、鋅等金屬雜質(zhì)）加入到真空爐前置熔化爐內(nèi)進(jìn)行熔化成液體，真空爐內(nèi)的壓強(qiáng)為設(shè)置為5pa，蒸發(fā)盤級(jí)數(shù)設(shè)置為10級(jí)，蒸餾區(qū)的溫度設(shè)置為1250℃，冷凝區(qū)設(shè)置為3級(jí)，所得第2級(jí)冷凝區(qū)的餾分即為高純銦；高純銦經(jīng)輝光放電質(zhì)譜儀（gdms）檢測(cè)得知高純銦中銦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量大于99.999%，具體雜質(zhì)含量（單位（ppm））為：fe0.010、al0.005、ag0.006、cu0.050、ni0.030、zn0.008、sn0.520、cd0.007、tl0.130、as0.005、mg0.003、si0.800、pb0.010、s0.800。

實(shí)施例2：一種高純銦的制備方法，具體步驟如下：

將粗銦（銦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量為99.7%，含有鐵、鉛、鋁、銅、錫、鎘、鉈、鋅等金屬雜質(zhì)）加入到真空爐前置熔化爐內(nèi)進(jìn)行熔化成液體，真空爐內(nèi)的壓強(qiáng)為設(shè)置為10pa，蒸發(fā)盤級(jí)數(shù)設(shè)置為5級(jí)，蒸餾區(qū)的溫度設(shè)置為1300℃，冷凝區(qū)設(shè)置為4級(jí)，所得第3級(jí)冷凝區(qū)的餾分即為高純銦；高純銦經(jīng)輝光放電質(zhì)譜儀（gdms）檢測(cè)得知高純銦中銦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量大于99.999%，具體雜質(zhì)含量（單位（ppm））為：fe0.020、al0.004、ag0.006、cu0.050、ni0.030、zn0.008、sn0.610、cd0.007、tl0.200、as0.003、mg0.003、si0.400、pb0.010、s0.300。

實(shí)施例3：一種高純銦的制備方法，具體步驟如下：

將粗銦（銦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量為97.0%，含有鐵、鉛、鋁、銅、錫、鎘、鉈、鋅等金屬雜質(zhì)）加入到真空爐前置熔化爐內(nèi)進(jìn)行熔化成液體，真空爐內(nèi)的壓強(qiáng)為設(shè)置為5pa，蒸發(fā)盤級(jí)數(shù)設(shè)置為15級(jí)，蒸餾區(qū)的溫度設(shè)置為1200℃，冷凝區(qū)設(shè)置為5級(jí)，所得第3級(jí)冷凝區(qū)的餾分即為高純銦；高純銦經(jīng)輝光放電質(zhì)譜儀（gdms）檢測(cè)得知高純銦中銦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量大于99.999%，具體雜質(zhì)含量（單位（ppm））為：fe0.01、al0.005、ag0.003、cu0.020、ni0.020、zn0.008、sn0.060、cd0.007、tl0.030、as0.005、mg0.003、si0.200、pb0.010、s0.300。

實(shí)施例4：一種高純銦的制備方法，具體步驟如下：

將粗銦（銦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量為98.0%，含有鐵、鉛、鋁、銅、錫、鎘、鉈、鋅等金屬雜質(zhì)）加入到真空爐前置熔化爐內(nèi)進(jìn)行熔化成液體，真空爐內(nèi)的壓強(qiáng)為設(shè)置為20pa，蒸發(fā)盤級(jí)數(shù)設(shè)置為8級(jí)，蒸餾區(qū)的溫度設(shè)置為1400℃，冷凝區(qū)設(shè)置為7級(jí)，所得第四級(jí)冷凝區(qū)的餾分即為高純銦；高純銦經(jīng)輝光放電質(zhì)譜儀（gdms）檢測(cè)得知高純銦中銦的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量大于99.999%，具體雜質(zhì)含量（單位（ppm））為：fe0.01、al0.004、ag0.003、cu0.020、ni0.020、zn0.006、sn0.060、cd0.005、tl0.030、as0.002、mg0.003、si0.200、pb0.01、s0.300。