第一章 中國高純銦技術(shù)市場分析和展望

1.1 產(chǎn)品性質(zhì)說明

1.1.1 產(chǎn)品概述

高純銦是純度達(dá)到99.999%的銦元素單質(zhì)，元素符號位In，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為TS/T264-1994，有In-05（In＞99.999%）In-06（In＞99.9999%）。高純銦是一種銀白色金屬，質(zhì)地軟，可塑性、延展性好，主要用于制作半導(dǎo)體化合物、高純合金及半導(dǎo)體材料的摻雜劑等。

1.1.2 產(chǎn)品性質(zhì)

（1）物理性質(zhì)

（2）化學(xué)性質(zhì)

1.1.3 產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈

1.2 生產(chǎn)工藝描述

1.2.1 主要工藝基本情況描述

高純銦的生產(chǎn)方法主要有電解法、真空蒸餾法、區(qū)域熔煉法、金屬有機(jī)化合物法、低鹵化合物法等。

1.2.1.1 升華法

升華純化主要是利用氧化銦和三氯化銦的升華來達(dá)到純化銦的目的。將表面氧化的銦放入石英坩堝中，壓強(qiáng)為10^-4Pa,于200℃下熔化，在600℃下加熱使氧化銦升華，在800℃下保溫5小時，可完成銦的純化工作。也可通過三氯化銦的升華，除去部分雜質(zhì)，然后和銦生成InCl,再發(fā)生歧化反應(yīng)達(dá)到純化的目的。該方法純化效果好，但是設(shè)備昂貴，只適合于少量樣品的處理。

1.2.1.2 區(qū)域熔煉法

由于銦具有較低的蒸氣壓，采用區(qū)域熔煉的方法，可使其他一些不能和銦起作用的雜質(zhì)揮發(fā)，如分離硼（B）、金（Au）、銀（Ag）、鎳（Ni）等。尤其適合于銦汞精煉后的處理。將汞齊電解后的銦置于涂炭的石英舟中，在溫度600-700℃，真空度1.33′10^-2——1.33′10^-3Pa下，處理3-4小時，汞含量可降低至0.08mg/g。但在硫（S）、硒（Se）、碲（Te）等對銦具有更高的親和力，不能用區(qū)域熔煉法分離。

1.2.1.3 真空蒸餾法

銦的熔點和沸點比其他元素都大，這個特點可用于單個元素的分離，特別是可有效地進(jìn)行銦、鎘的分離。在950-1000℃下，將銦進(jìn)行真空蒸餾，保溫2-4小時，可降低鎘含量10mg/g，鐵（Fe）、鎘（Cd）的去除率達(dá)98%。在5′10^-5mmHg的真空中對銦進(jìn)行真空蒸餾，銦純度達(dá)99.999%。該方法費(fèi)用較大，僅能處理少量樣品。

1.2.1.4 金屬有機(jī)物法

金屬有機(jī)物法是制備高純銦的一種較為特殊的方法，這種方法在文獻(xiàn)中提及較少。其原理是利用某些特定的金屬有機(jī)化合物與銦發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到提取和純化的目的。在這個過程中，金屬有機(jī)化合物與銦的反應(yīng)能夠選擇性地去除銦中的雜質(zhì)，得到純度較高的銦。此方法能夠得到純度較高的銦，但該方法需使用特定的金屬有機(jī)化合物且反應(yīng)條件較為苛刻，因此成本較高，操作難度大。

1.2.1.5 低鹵化合物法

將銦轉(zhuǎn)化成InCl來純化銦是最方便的。InCl的特征是能歧化為銦和三氯化銦，在水溶液中歧化程度更大，為此，用水處理粉碎后的InCl。為防止銦歧化后的三氯化銦水解，事先加酸使水酸化，洗滌沉淀銦，然后燒熔鑄成錠。低鹵化合物易于合成，效果好。但是，至今還未能控制好InCl歧化析出銦的速度，導(dǎo)致析出的銦不是小的晶體（小晶體易過濾），而是海綿銦（包含較多的母液）。所得到的海綿銦需借助機(jī)械壓密。然后在甘油層下熔化，銦中的殘留母液進(jìn)入甘油相，方可得到高純銦錠。

1.2.1.6 電解精煉法

電解法是生產(chǎn)實踐中最常見的方法，也易于實現(xiàn)工業(yè)化。其原理是：電解進(jìn)行時，化學(xué)電位比銦低的金屬雜質(zhì)沉積在陽極，成為陽極泥；而化學(xué)電位比銦高的金屬，若將其濃度降低到足夠低的程度，則殘留在電解液中而不沉積在陰極。電解法按照電極狀態(tài)的不同可分為兩大類：液體銦汞齊電解法和固體銦陽極電解法。而通常所說的電解精煉法是指固體銦陽極電解法。

（1）銦汞齊電解法

由于銦在汞中有較大的溶解度（70.3%，銦的原子百分?jǐn)?shù)），而其他雜質(zhì)元素難溶于汞，故可用此法來精煉銦。Gaumann最先提出用汞齊電解法精煉銦，發(fā)現(xiàn)該方法制得銦純度高，但同時也發(fā)現(xiàn)該方法不能通過一次性電解將雜質(zhì)降低到需要的范圍。Козин采用階梯式雙性汞齊電極和點陰極的電解槽進(jìn)行多次精煉，可使雜質(zhì)含量進(jìn)一步降低。

（2）陽極銦電解法

由于銦中鎘、鉈電位與銦很接近，難以通過電解法將其去除，往往需要對其進(jìn)行預(yù)先純化。往銦中加入20％的KI的甘油溶液和單質(zhì)碘熔融生成絡(luò)合物K2CdI4。該方法操作簡單除鎘效果好。ОмедвчукАА開發(fā)了在甘油電解質(zhì)中電解精煉除鎘的工藝在含有10％的氯化鋰和10％的碘化鉀的甘油電解質(zhì)中將雜質(zhì)從液態(tài)銦陽極中氧化?并使之從陽極遷移至陰極而沉積除去?此過程已在車?yán)飦嗁e斯克電解鋅廠實現(xiàn)工業(yè)化。金屬鉈的去除采用氯化法。用氯氣作為氯化劑在200-350℃下作用1-3h，Tl的含量可降低至2μg/g甚至達(dá)0.4μg/g?；蚶肗H4Cl除鉈將ZnCl2和NH4Cl按質(zhì)量比為3∶1組成的熔融體在250℃下作用1-3h鉈首先進(jìn)入熔體。采用NH4Cl的甘油溶液熔煉金屬銦也可以除去銦中60％-70％的鉈。有的文獻(xiàn)指出用KI的甘油溶液和單質(zhì)碘熔煉金屬銦用示蹤法發(fā)現(xiàn)能除去大部分的鉈。

1.2.2 主要工藝優(yōu)劣對比

第二章 中國高純銦供需面介紹

全球銦資源整體儲量來看，全球銦資源整體儲量較小，主要集中在中國、秘魯、美國、加拿大和俄羅斯等國家。其中中國儲量最高，據(jù)過往數(shù)據(jù)顯示，中國銦資源儲量占全球銦資源儲量的72.7%。據(jù)我國自然資源部數(shù)據(jù)顯示，2022年我國銦礦儲量為1926.24噸。

高純銦作為一種關(guān)鍵原材料，?其市場需求持續(xù)增長，?主要得益于其在現(xiàn)代電子計算機(jī)、?太陽能電池、?電子、?光電、?國防軍事、?航天航空等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。?隨著近幾年智能手機(jī)、?平板電腦、?LED照明和薄膜太陽能電池等產(chǎn)品的廣泛普及和應(yīng)用，?專家預(yù)測未來5年銦的需求量會保持10%~15%的增速1。?此外，?銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)也將極大提高銦的市場需求，?有望改變銦消費(fèi)市場ITO靶材占比一家獨大的局面。?高純銦的需求增長還受到全球半導(dǎo)體、?太陽能光伏、?稀有金屬合金等行業(yè)不斷發(fā)展的推動。?全球高純銦產(chǎn)量較為有限，?供應(yīng)商壟斷情況依舊較為嚴(yán)重，?因此高純銦市場價格難以波動劇烈。?盡管如此，?由于高純銦在新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，?其市場前景仍被看好。?

綜上所述，?高純銦的需求受到多種因素的驅(qū)動，?包括技術(shù)應(yīng)用拓展、?產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及市場需求增長等，?預(yù)計未來將繼續(xù)保持增長趨勢。?