MOCVD生产废料中镓、铟提取工艺及其动力学研究

作者：饶富; 郑晓洪; 张西华^*; 陶天一; 曹宏斌; 吕伟光; 孙峙^*

来源：过程工程学报, 2022, 22(05): 689-698.

• MOCVD
• 浸出
• 镓
• 铟
• 动力学

近年来，LED以其节能及环境友好等特性被广泛运用于各类照明领域。作为LED产品关键部件，采用金属有机气相沉积(MOCVD)生产外延片过程产生大量的生产废料。随着LED行业的快速发展，绿色、清洁回收MOCVD生产废料备受关注。本研究以硫酸为浸出剂，重点研究了MOCVD生产废料中Ga和In元素的浸出行为和浸出动力学。通过对浸出试剂种类、H2SO4浓度、固液比、浸出温度和浸出时间等参数的过程优化，在H2SO4浓度3 mol/L、固液比50 g/L、温度80℃、反应2 h的最佳工艺条件下，Ga和In的浸出率仅为67.50%和91.46%。动力学研究表明，在293.15～333.15 K温度范围内，Ga和In的浸出动力学符合收缩核模型，浸出过程受表面化学反应和外扩散混合控制。同时，XRD和SEM-EDS结果也印证了符合收缩核模型。在293.15～333.15 K 温度范围内，Ga 和 In 的浸出活化能分别为 25.7 和 21.7 kJ/mol。基于对 Ga 和 In 浸出行为的动力学分析，提出并验证了 MOCVD 生产废料强化焙烧-浸出工艺的可行性。研究结果表明，强化焙烧-酸浸工艺可以使 Ga 和 In 的浸出率分别由67.50% 和 91.46% 提升至 88.27% 和 98.32%，并得到了氧化镓副产品。本研究结果有望为 MOCVD 生产废料的工业化资源循环提供基础数据支撑和新路径选择。

• 单位
  上海第二工业大学; 中国科学院过程工程研究所; 绿色过程与工程重点实验室; 中国地质大学（北京）