High-temperature materials processing , New materials

[3401-09-01] Development of separation and recovery technology of gallium compounds from waste LED by the drying process

○Yuka Sakai¹, Hajime Kiyono², Takaya Akashi¹ (1. Hosei University, 2. Shibaura Institute of Technology)

Chairman: Shungo Natsui (Hokkaido University)

Keywords:Rare metals, Carbothermal reduction, Thermal fluid simulation, Spouted bed, Light-emitting diodes

噴流層を用いた炭素熱還元‐酸化法による金属化合物の濃縮装置を使用し、廃LED素子に含有するGaN等のGa化合物を酸化ガリウムとして乾式分離・回収する方法について検討した。本装置は予備加熱層、ガス化層、還元層の３層から成っており、ガス化層には活性炭を、還元層には模擬LED(GaN-Al₂O₃)または実際の廃LED素子を用いた。GaNの還元反応により生成したGaOガスを固体のGa₂O₃として回収する際、GaOガスの流れの中心となる位置に白金線を配置し、熱処理した。還元層内の熱流体シミュレーションにより800℃～1000℃を示した位置は、原料にGaNを用いた予備実験において酸化ガリウムが析出した位置とほぼ一致することを確認した。Al₂O₃-GaN系模擬試料を原料とした場合、Ga化合物の回収率は窒素ガス流入量の増加に従い増加する傾向が見られ、回収位置(温度)および反応温度については収率向上のための最適値が存在することを確認した。また、Pt線への析出物のSEM-EDSから中心部の捕集位置はGa化合物のみが選択的に析出する傾向がみられた。廃LED素子を原料とした検討においても、Pt線上への析出物にはAu, Cu他多成分が混在するものの、Ga化合物は回収された。