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環保ITO回收 為多屏時代建立綠色生態
 

【作者: CTIMES】   2015年03月12日 星期四

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行動、無縫、運算隨身的需求,牽動世界走向多屏時代,一人多機,已是無法撼動的趨勢。然而,越多的顯示幕製造,意味著越高的ITO材料消耗,因此,如何能在多螢時代裡建立起顯示材料的環保回收機制,將是產業永續發展重要的一環。而環保ITO回收技術,正是開啟這一機制的解決方案。


氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)材料是一種銦氧化物 (In2O3) 和錫氧化物 (SnO2)的混合物,它被廣泛運用在各種光電產品中,包含各類型液晶顯示幕、觸控面板、太陽能電池、抗靜電鍍膜等,是一項非常重要的關鍵材料,必需要仰賴它來達成平面電導的功能。根據統計,銦錫氧化物(ITO)靶材,占整個銦用量的60~70%



圖一 :   一人多機,意味著越高的ITO材料消耗
圖一 : 一人多機,意味著越高的ITO材料消耗

多屏時代 銦金屬需求飛漲

礦物與金屬市場研究機構Nystar便預測,平面顯示應用對銦金屬的需求將持續高漲,成為銦金屬的主要消費市場。以平板電腦和智慧手機的觸控面板為例,不管是電容式觸控或是電阻式觸控,都需要使用ITO薄膜和ITO玻璃,因此對銦金屬的用量需求很大。另一方面,ITO鍍膜的製程難度很高,良率有限,又讓銦材料更顯珍貴。


然而,銦的價格一直以來都十分的昂貴,目前每公斤的價格約US$ 600元左右,其價格居高不下的主要原因,是其供應受限。


銦金屬在地殼中的含量原本就十分稀少,且不屬於獨立礦產,是種與鋅礦並存的微量元素,需先提煉出鋅金屬後,再精煉方可得銦錠。目前中國是世界上銦錠主要的生產地,但每年可以出口的數量受到限制,雖然還有美國、加拿大和日本等國生產,但在多屏時代的驅動下,需求量與供應量仍將無法相應。


而台灣的氧化銦錫使用量約佔全世界使用量的1/3,且絕大多數集中在面板與太陽能電池廠,從產業全球競爭的觀點來看,台灣對銦有極高的需求量,同時又面對巨大的兢爭壓力,因此,如何能夠提高銦的使用效率和回收效率,對於降低生產成本與提高競爭力有直接的正面幫助。



圖二 :  銦金屬的需求預測(來源: Nystar)
圖二 : 銦金屬的需求預測(來源: Nystar)

生產效能低 ITO回收率成競爭力關鍵

但在目前的生產技術限制下,ITO靶材在離子濺鍍機(Sputter)上只有約30%的使用率,其餘70%為使用過之廢ITO靶,因此,自ITO 靶材回收銦回收率約60% 到65%,是另一重要的銦來源。


「ITO玻璃和薄膜在進行鍍銦時,必須使用氣相沉積(MOCVD, Metal-organic Chemical Vapor Deposition)的方式,銦離子並不能直接打在玻璃上,而是要利用反射的方式,才能產生均勻平順的ITO層。因此,許多的銦元素都被浪費掉了。」優勝奈米科技總經理許景翔(Kenny Hsu, UWin Nanotech managing director)解釋。


另一方面,現今廣泛使用的銦回收流程中會使用許多的強酸物質,容易對ITO靶材造成損壞,而剝除後的廢水也會對環境產生負面影響。


目前廣泛使用的ITO銦回收技術,主要是將ITO 廢靶料粉碎溶於無機酸中(鹽酸或鹽酸+硫酸的混合酸中進行溶解),利用酸溶液把銅(Cu)、鉛(Pb)、錫(Sn)等元素析出後,再進行銦錫分離,接著再以電解精煉,主要難度在銦錫分離。


為了提高銦金屬的回收效益,同時減輕回收過程中所產生的汙染,優勝奈米科技研發出一種環保的銦錫氧化物剝除劑-ITO-900。


許景翔總經理表示,ITO-900銦錫氧化物剝除劑是專門針對光電、面板產業等製程所使用的ITO鍍層或殘渣進行銦錫剝除的產品,它可廣範應用在鎳、銅、鈦合金、陶瓷、不鏽鋼、玻璃等底材上的ITO鍍層。


ITO-900剝除劑滿足多屏時代的銦錫回收需求

正因為適用的底材類型廣泛,因此ITO-900剛好可以能滿足多屏時代裡多元顯示與光電技術的銦錫回收需要,只要運用單一的剝除劑就能進行多種類的廢靶材回收。



圖三 :  優勝奈米的環保ITO回收技術流程
圖三 : 優勝奈米的環保ITO回收技術流程

更重要的是,ITO-900剝除劑同樣也具備優勝奈米一貫的產品優勢,那就是綠色環保的特色,完全符合當今時代對於生態環境永續發展的要求。


「ITO-900不含氰化物或鹵素等有毒的有害物質,同時廢水處理也簡單。」許景翔總經理說。


然而,產業發展與企業經營除了要滿足環保的需求之外,經濟效益才是至關重要的事,而那正是ITO-900銦錫氧化物剝除劑所能提供最直接的效益。


根據優勝奈米的實驗,每公升的ITO-900藥水可處理約300 ~400g的ITO廢渣,最後可產出200 -300g的純銦,回收率高達66.6%至75%,較目前廣泛使用的方式提升了約10%,若將之效益轉移至成本改善上,在競爭激烈的顯示產業裡,10%幾乎是一個可以扭轉市場的幅度。


目前銦錫氧化物回收的來原可分為兩大部分,一為ITO玻璃(例如顯示、觸控面板和太陽能電池),另一為ITO靶材。前者需將之先行打碎,再以化學溶液進行雜質濾除和銦錫的提煉;後者則是從鍍層設備上取下,直接浸泡至溶液裡進行剝除和提煉。


而值得一提的是,優勝奈米科技的ITO-900剝除劑幾乎不會傷及底材,能讓ITO的靶材「全身而退」。



圖四 :   優勝奈米的銦金屬回收實驗
圖四 : 優勝奈米的銦金屬回收實驗

許景翔指出,ITO鍍層所使用的氣相沉積設備都非常昂貴,且進行ITO濺鍍的靶材屬於耗材,使用一段時間後就必須進行替換,而替換下來的靶材則會拿來做為銦剝除和回收的原料。然而,ITO-900能將銦錫氧化物完全剝除,卻又不會傷及原本的靶材,甚至可以降低濺鍍設備的費用支出,且剝除速度是傳統使用強酸溶解的2~3倍,大符縮短ITO剝除反應時間。


至於ITO玻璃的銦錫回收,目前優勝奈米正在積極研發更具效益的優化流程,預計不久就能提供更具經濟效益與環保品質的解決方案。


環保ITO回收為顯示產業建立綠色生態

隨著多屏時代的到來,成千成萬具備顯示功能的電子產品正在被生產並銷售至市場上,這些產品包含智慧型手機、平板電腦、PC、TV、穿戴裝置、汽車電子和智慧家庭電器等。而在這蓬勃的產業發展背後,代表著更多銦金屬的需求,另一方面,也意味著更多的銦金屬被廢棄,而ITO-900環保回收技術將是串接需求與供應的完美橋梁。


它一方面能提高ITO材料製造端的銦回收率,改善其生產成本,另一方面,它也能從廢棄的電子產品裡回收有價值的銦金屬,進一步舒緩銦金屬的供需平衡,建立起產業永續的供應循環,而這一切都滿足環境保護的前提,是一種綠色的產業生態系統。


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