自钨废弃物提炼氧化钨的方法与流程

1.本发明涉及一种废弃物回收再利用的技术领域，尤其涉及一种自钨废弃物提炼氧化钨的方法。


背景技术：

2.随着科技的快速发展，固态发光元件已经被广泛地应用于照明装置和显示装置的制造，其中，已知的固态发光元件包括机发光二极管(light emitting diode,led)及有机发光二极管(organic light emitting diode,oled)。长期涉及oled元件及/或led元件的设计与制作的工程师应该知道，钨舟为利用蒸镀设备制作阴极金属层所不可或缺的耗材。在蒸镀工艺结束后，使用过的钨舟的表面会覆有金属残留物及钨氧化物，因此使用过的钨舟便无法再在下一次的蒸镀工艺中重复使用。应可理解，随着蒸镀工艺的实施次数的增加，钨舟废弃物的数量也会跟着增加。
3.长期涉及固态发光元件的设计与制作的工程师都知道，钨为一种不易回收且具污染性的金属。目前，常用的钨废弃物回收利用技术包括：机械破碎法、硝石法、锌熔法、电解法、焙烧—氨浸法等；其中，这些常用的回收利用方法具有环境污染大、回收率低与工艺步骤繁琐等缺点，从而导致目前仍旧缺少一种可以自钨废弃物之中有效地回收钨氧化物的技术。故而，如何自钨废弃物的中提炼(回收)钨金属于是成为业者重视的课题及技术发展的目标。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种自钨废弃物提炼氧化钨的方法，其包括以下主要步骤：利用酸性溶液去除钨废弃物表面的沉积金属与杂质、利用强氧化剂去除钨废弃物表面的铝金属、利用酸性溶液对钨废弃物实施氧化浸出处理、以及自酸性溶液之中过滤出至少一钨氧化物。由前述说明可知，本发明的方法具有工艺步骤简单的优点，且能够自钨废弃物之中有效地提炼出高纯度、高品质的氧化钨，从而能够能有效减少钨废弃物对环境所造成的污染。最终，将本发明的方法应用于相关产业，可以达到钨资源重复利用的重大贡献。
5.为达成上述目的，本发明提出所述自钨废弃物提炼氧化钨的方法的一实施例，其包括以下步骤：
6.(1)将至少一钨废弃物置入一第一溶液之中，使所述钨废弃物与该第一溶液具有范围介于0.5:2.5至1.5:3.5之间的一第一重量/体积比(w/v)；其中，该第一溶液由一有机溶剂和一第一酸性溶液依一第一体积/体积比(v/v)混合而成，且该第一体积/体积比介于0.5:1至1.5:2之间；
7.(2)继续地加入一清洗剂至该第一溶液之中，且在等待至少1小时的反应时间经过后加入一低碳醇至该第一溶液之中；其中，于该第一溶液之中，该低碳醇、该有机溶剂、和该第一酸性溶液之间具有范围介于0.5:0.5:1至1.5:1.5:2之间的一第二体积/体积比；
8.(3)自该第一溶液之中取出所述钨废弃物，接着依序将所述钨废弃物与一第二溶
液置入一第二酸性溶液之中，以获得一第三溶液；其中，该第二酸性溶液的体积为所述有机溶剂的体积的两倍，且该第二溶液由一氧化剂和一第三酸性溶液依一第三体积/体积比混合而成，该第三体积/体积比介于0.5:2.5至1.5:3.5之间；
9.(4)将一水溶液加入该第三溶液之中，且该水溶液的体积与所述有机溶剂的体积相同；
10.(5)自该第三溶液之中取出所述钨废弃物，接着将所述钨废弃物置入一第四溶液之中；其中，该第四溶液由一第四酸性溶液和一第五酸性溶液依一第四体积/体积比混合而成，该第四体积/体积比为1:1；以及
11.(6)对该第四溶液进行一过滤处理，从而自该第四溶液过滤出至少一钨氧化物。
12.在一实施例中，该有机溶剂为下列任一者：四氢呋喃(tetrahydrofuran,thf)、丙酮、异丙醇、氮甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、甲苯、苯、前述任两者的混合物、或前述任两者以上的混合物。
13.在一实施例中，该第一酸性溶液、该第三酸性溶液和该第五酸性溶液皆为质量百分浓度为37％的盐酸，且该第二酸性溶液为质量百分浓度为18.5％的盐酸。
14.在一实施例中，该清洗剂为乙二醇或乙二醇醚。
15.在一实施例中，该氧化剂为质量百分浓度为30％的双氧水，且该第四酸性溶液为质量百分浓度为60％的硝酸。
16.在一实施例中，所述钨氧化物包括三氧化钨(wo3)与钨蓝(wo
2.9
)。
17.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
18.图1为本发明的一种自钨废弃物提炼氧化钨的方法的流程图；
19.图2为完成步骤s1-s2的第一溶液和废弃钨舟的实际影像图；
20.图3为完成步骤s3-s4的第三溶液和废弃钨舟的实际影像图；
21.图4为完成步骤s5的第四溶液和废弃钨舟的实际影像图；
22.图5为显示完成步骤s6所获得的钨氧化物的实际影像图；
23.图6为钨氧化物的xrd谱图；
24.图7为钨氧化物的sem影像图；以及
25.图8为钨氧化物的edx谱图。
具体实施方式
26.为了能够更清楚地描述本发明所提出的一种自钨废弃物提炼氧化钨的方法，以下将配合附图，详尽说明本发明的较佳实施例。
27.请参阅图1，其显示本发明的一种自钨废弃物提炼氧化钨的方法的流程图。本发明提出一种自钨废弃物提炼氧化钨的方法的工艺首先执行步骤s1：将至少一钨废弃物置入一第一溶液之中，使所述钨废弃物与该第一溶液具有范围介于0.5:2.5至1.5:3.5之间的一第一重量/体积比(w/v)。长期涉及oled元件及/或led元件的设计与制作的工程师应该知道，钨舟为利用蒸镀设备制作阴极金属层所不可或缺的耗材。在蒸镀工艺结束后，使用过的钨舟的表面会覆有金属残留物及钨氧化物，因此使用过的钨舟便无法再在下一次的蒸镀工艺
中重复使用。故而，在一实施例中，该步骤s1之中的钨废弃物可以是已经使用过的钨舟，但不以此为限。
28.并且，在一实施例中，所述第一溶液由一有机溶剂和一第一酸性溶液依一第一体积/体积比(v/v)混合而成，且该第一体积/体积比介于0.5:1至1.5:2之间。其中，该有机溶剂可为下列任一者：四氢呋喃(tetrahydrofuran,thf)、丙酮、异丙醇、氮甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、甲苯、苯、前述任两者的混合物、或前述任两者以上的混合物，例如为四氢呋喃(thf)。另一方面，该第一酸性溶液皆为质量百分浓度则为37％的盐酸。更详细地说明，步骤s1的示范性实施例如下：将废弃钨舟500公克放入装有1公升的四氢呋喃(即，体积百分浓度为99％)及0.5公升的盐酸(质量百分浓度为37％)的烧杯中。
29.方法流程系接着执行步骤s2：继续地加入一清洗剂至该第一溶液之中，且在等待至少1小时的反应时间经过后，加入一低碳醇至该第一溶液之中，使该低碳醇、该有机溶剂、和该第一酸性溶液在所述第一溶液之中具有范围介于0.5:0.5:1至1.5:1.5:2之间的一第二体积/体积比。在一可行实施例中，所述清洗剂可以是为乙二醇或乙二醇醚，且该第二体积/体积比为1:1:1.5(v/v)。更详细地说明，步骤s2的示范性实施例如下：再加入1公升的乙二醇(体积百分浓度为99％)至该第一溶液之中，使其反应一小时，接着加入1公升甲醇(体积百分浓度为99.5％)至该第一溶液之中。
30.值得说明的是，本发明设计步骤s1-s2用以利用酸性溶液去除钨废弃物(废弃钨舟)表面的沉积金属与杂质。图2即显示完成步骤s1-s2的第一溶液和废弃钨舟的实际影像图。
31.继续地，方法流程系执行步骤s3：自该第一溶液之中取出所述钨废弃物，接着依序将所述钨废弃物与一第二溶液置入一第二酸性溶液之中，以获得一第三溶液。并且，方法流程接着执行步骤s4：将一水溶液加入该第三溶液之中。在一可行实施例中，该第二酸性溶液为质量百分浓度为18.5％的盐酸，且其体积为所述有机溶剂的体积的两倍。另一方面，该第二溶液由一氧化剂和一第三酸性溶液依一第三体积/体积比(v/v)混合而成，且该第三体积/体积比介于0.5:2.5至1.5:3.5之间。在一可行实施例中，该第三酸性溶液为质量百分浓度为37％的盐酸，且该氧化剂为质量百分浓度为30％的双氧水。更详细地说明，步骤s3-s4的示范性实施例如下：先将经过步骤s1-s2处理的废弃钨舟放入2公升的盐酸(质量百分浓度为18.5％)中，接着再加入包含0.5公升的双氧水(质量百分浓度为30％)与1.5公升的盐酸(质量百分浓度为37％)的第二溶液，最后加入1公升的水。
32.值得说明的是，本发明设计步骤s3-s4用以利用强氧化剂去除钨废弃物表面的铝金属，如下化学式一所示：2al 6hclo4→
2al(clo4)3 3h2。图3即显示完成步骤s3-s4的第三溶液和废弃钨舟的实际影像图。
33.继续地，方法流程系执行步骤s5：自该第三溶液之中取出所述钨废弃物，接着将所述钨废弃物置入一第四溶液之中。在一实施例中，该第四溶液由一第四酸性溶液和一第五酸性溶液依一第四体积/体积比(v/v)混合而成，且该第四体积/体积比为1:1。举例而言，该第四酸性溶液为的硝酸，且该第五酸性溶液皆为的盐酸。更详细地说明，步骤s5的示范性实施例如下：将经过步骤s3-s4处理的废弃钨舟置入包含1公升的硝酸(质量百分浓度为60％)与1公升的盐酸(质量百分浓度为37％)的第四溶液之中，从而利用酸性溶液对废弃钨舟实施氧化浸出处理，如下化学式二、三所示：
34.化学式二：w 6hno3 6hcl
→
wcl6 6no2(g) 6h2o；
35.化学式三：wcl6 5h2o
→
wo3 6hcl 2h2o。
36.简单地说，本发明设计步骤s5用以利用酸性溶液对钨废弃物实施氧化浸出处理。图4即显示完成步骤s5的第四溶液和废弃钨舟的实际影像图。
37.如图1所示，方法流程最终执行步骤s6：对该第四溶液进行一过滤处理，从而自该第四溶液过滤出至少一钨氧化物。依据实际的实验数据，所述钨氧化物包括三氧化钨(wo3)与钨蓝(wo
2.9
)。图5即显示完成步骤s6所获得的钨氧化物的实际影像图。
38.为了证实所获得的钨氧化物的确包含三氧化钨(wo3)，本案发明人完成了对步骤s6所获得的钨氧化物的xrd、sem以及edx分析。其中，xrd为x射线绕射(x-ray diffraction)的英文简称，sem为扫描式电子显微镜(scanning electron microscope)，而能量散射x射线谱(energy-dispersive x-ray spectroscopy)的英文简称。图6显示钨氧化物的xrd谱图，图7显示钨氧化物的sem影像图，且图8显示钨氧化物的edx谱图。显然地，图6、图7和图8的实验数据证实了所述钨氧化物的确包含三氧化钨(wo3)。
39.如此，上述已完整且清楚地说明本发明所揭示的一种自钨废弃物提炼氧化钨的方法的所有实施例。并且，由上述说明可知本发明具有以下特征及优点：
40.(1)本发明主要揭示一种自钨废弃物提炼氧化钨的方法，其包括以下主要步骤：利用酸性溶液去除钨废弃物表面的沉积金属与杂质、利用强氧化剂去除钨废弃物表面的铝金属、利用酸性溶液对钨废弃物实施氧化浸出处理、以及自酸性溶液之中过滤出至少一钨氧化物。
41.(2)由前述说明可知，本发明的方法具有工艺步骤简单的优点，且能够自钨废弃物之中有效地提炼出高纯度、高品质的氧化钨，从而能够能有效减少钨废弃物对环境所造成的污染。最终，将本发明的方法应用于相关产业，可以达到钨资源重复利用的重大贡献。
42.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。