从二次资源中可持续回收铟和镓:一篇短篇综述

《Hydrometallurgy》:Sustainable recovery of indium and gallium from secondary resources: a short review

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月20日 来源:Hydrometallurgy 6.3

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   •综述了从二次资源中提取铟和镓的工艺过程。•评估了铟和镓提取过程的环境影响。•提出了从二次资源中提取铟和镓的策略。引言受其在高科技领域应用前景的影响,铟和镓已被全球定义为关键战略金属(Huang等,2004,Huang等,2024a,Huang等,2024b;Kluczka,

  
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    综述了从二次资源中提取铟和镓的工艺过程。
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    评估了铟和镓提取过程的环境影响。
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    提出了从二次资源中提取铟和镓的策略。

引言

受其在高科技领域应用前景的影响,铟和镓已被全球定义为关键战略金属(Huang等,2004,Huang等,2024a,Huang等,2024b;Kluczka,2024;Lin等,2024)。铟资源通常与其他金属硫化物矿物共生(Tian等,2026;Zheng等,2023)。目前全球90%以上的原生铟是从锌精矿生产中作为副产品生产的(Liu等,2024a,Liu等,2024b,Liu等,2024c,Liu等,2024d;Qiang等,2024)。就镓而言,全球近90%的原生镓产量是通过铝业拜耳循环液富集获得的(Qin等,2024;Qu等,2024)。
由于回收工艺和基础设施投资等多种因素,从矿物中综合回收铟和镓的富集率较低。以铟为例,闪锌矿中的铟含量占全球原生铟的70%,铟富集在浸出渣的不同部分、铁钒渣、锌焙烧或加压浸出加工产生的挥发性粉尘中。浸出渣中脉石的存在阻碍了铟的溶解,在闪锌矿焙烧过程中容易形成尖晶石晶态锌铁氧体,铟在晶格中稳定存在。挥发性粉尘成分复杂,铟的分离和富集困难且成本高昂。在加工过程中,锌矿石中只有约三分之一的铟被回收(Alfantazi和Moskalyk,2003;He等,2024a,He等,2024b)。在拜耳法处理铝土矿过程中,镓主要与铝一起进入循环拜耳液,其浓度通常在100至300 mg L?1之间。该工艺供应了全球90%以上的原生镓。因此,原生铟和镓的富集和提取存在挑战。
随着全球能源结构的不断调整以及清洁技术的快速发展,对铟和镓的需求不断扩大(Gao等,2024;Han等,2024;Sverdrup等,2024)。包括原生铟和二次铟,2025年全球铟消费量约为2300吨,而总供应量仅为1950吨,导致约20%的供应缺口(Xiao等,2026)。镓的需求量不足500吨,而供应量略有过剩,但仍存在高纯镓供应不足等结构性短缺(Yadav等,2026)。
一些研究者预测,到2050年铟在光伏领域的应用将占铟总消费量的34%。CIGS中铟的应用预计将在未来超过ITO,成为铟最大的应用领域(Cao等,2024;Keller等,2024;Liu等,2024a,Liu等,2024b,Liu等,2024c,Liu等,2024d)。半导体领域是镓最重要的应用区域,目前约80%的镓用于制备半导体器件(Liu等,2024a,Liu等,2024b,Liu等,2024c,Liu等,2024d;Sandeep等,2024;Vu等,2024)。对于二次资源,历史消耗量决定了未来回收的规模。因此,从含有铟和镓的二次资源中回收这些战略资源非常有前景。从技术角度来看,与原生铟和镓的提取相比,电子废弃物中的铟和镓等二次资源显著富集,其含量可达矿石中数百倍甚至数千倍,从这些二次资源中分离和回收铟和镓更有优势(Assefi等,2018;Li等,2023a,Li等,2023b;Swain和Lee,2019)。从环境角度来看,累积的废弃物持续浪费稀缺资源,并可能对环境影响(Jensen等,2018;Redlinger等,2015)。因此,从含有铟和镓的二次资源中回收这些战略资源意义重大。
先前发表的关于二次资源中铟或镓回收的综述主要关注以ITO为代表的电子废弃物中铟的回收和报废太阳能电池板中镓的回收,或者仅综述特定的回收工艺类型,如水冶金(Bortot Coelho等,2025)。很少有研究者综述含有不同种类铟和镓的二次资源。目前对含有铟和镓的二次资源中战略金属回收的综述不足以充分揭示研究进展。本文聚焦于含有铟和镓的二次资源的回收,按主要应用领域对铟和镓进行分类,综述了电子废弃物、工业废弃物和冶炼废弃物中铟和镓的回收进展,比较了不同回收工艺的差异,并提出了含有铟和镓的二次资源回收的未来发展方向。本研究旨在为含有铟和镓的二次资源的可持续回收提供知识参考,改善其废物管理。

章节摘要

铟和镓概述

铟是一种具有良好塑性和耐腐蚀性的软金属(Alfantazi和Moskalyk,2003)。铟独特的物理和化学特性使其广泛应用于半导体、超合金、光电信息和航空航天等领域(Barreau,2009;Fang等,2014;Inatomi等,2015;Werner等,2018)。铟在不同领域的比例见表1。铟的应用领域决定了二次资源的含量。

含铟-镓二次资源的回收与提取

从含有铟-镓的二次资源中回收这些元素是确保铟和镓充足供应的重要途径。利用VOSviewer数据可视化软件,从Web of Science数据库中检索了近年来与铟和镓二次回收相关的文献(共1068条记录)。绘制了常用关键词的关联图。结果如图S1所示。可以观察到,在过去

展望与前景

尽管关于从含有铟和镓的二次资源中回收关键金属的研究不断扩展,但对更特殊的含铟和镓二次资源(如工业过程废料)的研究存在局限性。因此,应更加关注含有铟和镓的二次资源全流程废物流的管理,不应仅限于报废电子电器(WEEE)的末端处理。
从技术

结论

关键金属铟和镓广泛应用于许多领域,全球铟和镓的供应面临风险,因此从二次资源中回收铟和镓具有现实意义。本文综述了更小众的含铟镓二次资源的回收工艺,旨在为全球铟镓二次资源循环提供更详细的参考。主要结论如下:
主要的富铟二次资源主要是

CRediT作者贡献声明

李响:撰写——初稿、方法论、调查研究、概念构思。马保忠:撰写——审阅与编辑、监督指导、资源获取、项目管理。曹之合:形式分析、概念构思。王承炎:监督指导、资源获取。陈永强:可视化。

未引用参考文献

Li等,2025a

利益冲突声明

作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系,这些关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

本研究由国家自然科学基金(编号:52474372)、中国博士后科学基金博士后基金资助计划(资助编号:GZC20252394)、中央高校基本科研业务费专项资金(FRF-TP-25-04C)和WRLJ2024-4共同资助。
李响|马保忠|曹之合|王承炎|陈永强
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