Indiumelement und Indiumextraktionsharz

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Indium haben ihm die Bezeichnungen „Industrievitamin“ und „Legierungsvitamin“ eingebracht. Die häufigste Anwendungsform ist C (ITO) – ein einzigartiges Material, das sowohl leitfähig als auch transparent ist.
(1) Anzeige- und Touch-Bedienfeld
ITO-Filme werden häufig in Flüssigkristallanzeigen, Touchscreens, OLED-Anzeigen und anderen Geräten verwendet. 70 % des weltweiten Indiumverbrauchs werden für die Herstellung von ITO-Targets verwendet.
(II) Halbleiterfeld
Hochreines Indium besitzt einzigartige Halbleitereigenschaften. Verbindungen wie Indiumphosphid (InP) und Indiumarsenid (InAs) werden in der 5G-Kommunikation, in Glasfasernetzen, bei Lasern und bei der Herstellung von Hochfrequenz- und Low-Power-Chips verwendet.
(III) Neues Energiefeld
Der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad von Kupfer-Indium-Gallium-Selen-(CIGS)-Dünnschichtsolarzellen übersteigt 22 % und sie gelten international als „ein sehr vielversprechender neuer Typ von Dünnschichtsolarzellen für die nächste Generation“.
(4) Andere Bereiche Indium kann auch zur Herstellung von Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, Lagerlegierungen, Steuerstäben für Kernreaktoren, Hochvakuumdichtungen usw. verwendet werden.

Unter den verschiedenen Indium-Extraktionstechnologien zeichnet sich das Ionenaustauschverfahren durch seine hohe Effizienz, Umweltfreundlichkeit und Recyclingfähigkeit aus. Das Grundprinzip ist folgendes: Bei diesem Verfahren wird Indium mithilfe von Ionenaustauscherharzen aus der indiumhaltigen Lösung adsorbiert und anschließend durch Desorption (Waschen) zurückgewonnen. Der allgemeine Prozess umfasst typischerweise Schritte wie Säureauflösung, Ionenaustausch, Waschen und Desorption von Indium.
(1) Die Struktur und chemische Zusammensetzung von Indiumextraktionsharzen
Bei den in der Nassraffinerieindustrie für Indium häufig verwendeten Indiumextraktionsharzen handelt es sich meist um makroporöse chelatbildende Ionenaustauscherharze. Ihr Strukturdesign kombiniert physikalische Stärke mit chemischer Selektivität.
Gerüst: Dieses Gerüst besteht aus vernetztem Polystyrol-Polymermaterial und wird durch Suspensionspolymerisation mit einer großen Porenstruktur hergestellt. Dieses Gerüst ist beständig gegen Säuren, Salze und Abrieb und kann sich an die extreme Umgebung mit hohem Säure- und Salzgehalt beim Nassschmelzen anpassen. Gleichzeitig sorgt die große Porenstruktur für eine große spezifische Oberfläche und schnelle Ionendiffusionskanäle.
Funktionelle Gruppen: Der funktionelle Kern des Harzes ist die chelatbildende funktionelle Gruppe, die Aminophosphonsäuregruppen enthält. Diese funktionelle Gruppe enthält Koordinationsatome wie O, N, S und P, die freie Elektronenpaare bereitstellen und stabile Koordinationsbindungen und Ionenbindungen mit In³⁺ und anderen Metallionen bilden können, wodurch eine selektive Chelatbildung und Adsorption von Indiumionen erreicht wird. Die funktionellen Gruppen des speziellen Indiumharzes wurden speziell entwickelt und weisen eine extrem hohe Affinität zu dreiwertigen Indiumionen auf, während sie für übliche Verunreinigungsionen wie Na⁺ und Fe²⁺ eine sehr schwache Adsorption aufweisen, wodurch eine präzise Trennung erreicht wird.
Ionentyp: Industrieharze werden normalerweise in Natriumtyp oder Wasserstofftyp geliefert. Beim Verlassen der Fabrik werden sie meist auf Arbeitstyp (z. B. Natriumtyp) umgestellt. Benutzer können sie verwenden, indem sie einfach den Beutel öffnen und eine einfache Vorbehandlung durchführen (z. B. Säureumwandlung oder Waschen mit Wasser).
Physikalische Form: Die Partikelgröße liegt im Allgemeinen zwischen 0,315 und 1,25 mm und ist gleichmäßig kugelförmig. Die gleichmäßige Partikelgrößenverteilung kann den Wasserströmungswiderstand verringern, die Durchlässigkeit der Bettschicht gewährleisten, Abweichungen und Verstopfungen verhindern und den gleichmäßigen Ablauf von Adsorptions- und Desorptionsprozessen erleichtern.
(2) Funktionsprinzip: Selektive Adsorption „Molekularsieb“
Das Funktionsprinzip des Indiumharzes kann als „präzise Identifizierung und gezielte Erfassung“ zusammengefasst werden: In saurer Laugungslösung (normalerweise mit pH < 2) liegt Indium in Form von In³⁺ vor. Wenn die indiumhaltige Flüssigkeit durch die Harzsäule fließt, wirken die spezifischen funktionellen Gruppen am Harz wie ein „Schlüssel“ und paaren sich lediglich mit den Indiumionen, um einen stabilen Komplex zu bilden. In der Zwischenzeit fließen mit der Abfallflüssigkeit Verunreinigungen wie Zink, Aluminium und Eisen aus.
Nach der Adsorptionssättigung wird das Harz unter Verwendung von Salzsäure/Schwefelsäure als Elutionsmittel desorbiert, und es kann eine hochkonzentrierte indiumreiche Lösung erhalten werden. Das desorbierte Harz durchläuft einen einfachen Regenerationsprozess und seine Adsorptionsleistung kann wiederhergestellt werden, sodass es in der nächsten Runde verwendet werden kann.
(III) Kernstärken
Hohe Selektivität: Die spezifischen funktionellen Gruppen weisen eine extrem starke Selektivität für In³⁺ auf und ermöglichen die direkte Extraktion von Indium aus komplexen Multimetall-Laugungslösungen, wodurch der Trennprozess erheblich vereinfacht wird.
Starke Umwelttoleranz: Es kann stabil bei pH-Werten unter 2 und sogar unter saureren Bedingungen arbeiten, mit einer Temperaturtoleranz von bis zu 60–80 °C. Es eignet sich für die herkömmlichen Prozesse der Adsorption in schwach sauren Systemen und der Elution in stark sauren Systemen.
Hervorragende dynamische Leistung: Die großporige Struktur gewährleistet einen schnellen Ionenaustausch mit schnellen Adsorptions- und Desorptionsraten und einer hohen Produktionseffizienz.
Hohe physikalische und chemische Stabilität: Das vernetzte Gerüst und die stabile Bindungsmethode funktioneller Gruppen ermöglichen eine Widerstandsfähigkeit gegen Erosion und Druckänderungen und können über Hunderte von Zyklen wiederholt regeneriert werden.