전자공업과 태양광산업이 쾌속적으로 발전함에 따라 게르마늄은 희귀하고 관건적인 반도체재료로서 태양에네르기전지, 열전기재료와 전자설비에 널리 응용되고있다.그러나 게르마늄은 자원이 부족하고 가격이 비싸기 때문에 버려진 실리콘-게르마늄 합금 폐기물에서 게르마늄을 어떻게 회수할 것인가가 중요한 임무가 되었다.본고는 관련 연구와 결합하여 효율적이고 경제적이며 친환경적인 게르마늄 회수 공정을 간략하게 소개한다.

게르마늄의 응용 배경
게르마늄은 태양전지, 태양광 산업, 나노 재료 및 반도체 분야에서 중요한 역할을 하며, 특히 비실리콘/비실리콘 게르마늄 (a-Si/a-SiGe) 재료 중 높은 광전 및 열전 전환율로 인해 연구 이슈가 되었습니다.국가 태양광 산업의 급속한 발전에 따라 게르마늄의 수요량은 해마다 증가하고 있지만, 생산 과정에서 대량의 실리콘-게르마늄 합금 폐기물이 발생했기 때문에 게르마늄의 회수 이용은 필요한 절차가 되었다.

재활용 프로세스 소개
실리콘-게르마늄 합금 폐기물에서 게르마늄을 회수하는 주요 공정에는 탄산나트륨과 과산화나트륨 용융, 인산 중화 및 염산 증류가 포함된다.먼저 실리콘-게르마늄 합금 폐기물을 탄산나트륨과 과산화나트륨과 혼합해 780-820°C 조건에서 굽는다.이 과정에서 게르마늄과 실리콘은 각각 용해할 수 있는 게르마늄산나트륨과 규산나트륨을 생성한다.인산을 첨가함으로써 게르마늄산나트륨은 인산게르마늄으로 전환되고 규산나트륨은 인산나트륨과 규산을 생성하여 규소가 게르마늄 회수에 미치는 영향을 감소시킨다.마지막으로 염산증류법을 리용하여 4염화게르마늄을 추출하고 복증, 정류와 수해 등 절차를 거쳐 고순도의 이산화게르마늄을 제조한다.

연구에 따르면 과산화나트륨의 사용량, 소화온도, 인산과 염산의 사용량 등은 게르마늄의 회수율에 중요한 영향을 미친다.특정 매개변수의 최적화는 다음과 같습니다.

과산화나트륨 사용량: 최적 사용량은 125g으로 게르마늄의 회수율을 현저하게 높일 수 있다.사용량이 이 값에 도달하면 회수율이 92% 이상에 달합니다.

소화온도: 실험에 의하면 800°C가 가장 좋은 소화온도이다.이 온도에서 실리콘과 게르마늄은 충분히 산화되어 게르마늄의 회수율이 가장 높다.

소각 시간: 3 시간은 최적의 소각 시간이며 너무 긴 시간은 회수율 향상에 제한이 있지만 비용을 증가시킵니다.

인산 및 염산 사용량: 인산의 최적 사용량은 125ml, 염산의 최적 사용량은 2000ml입니다.이 조건에서 게르마늄의 회수율은 현저하게 향상되었고 생산 원가도 비교적 낮았다.

공정 효과와 친환경성
이 공예는 게르마늄 회수 방면에서 비교적 높은 효율을 나타낼 뿐만 아니라 동시에 현저한 환경보호성을 갖추고 있다.인산과 염산의 사용량을 합리적으로 통제함으로써 폐액의 배출은 국가 환경보호 기준(인산염의 배출량은 0.5mg/L 이하)에 부합한다.또한 이 공정은 염소와 같은 유독가스를 사용할 필요가 없어 환경 오염을 더욱 줄였다.

결론과 전망
공정 최적화를 거친 후 게르마늄의 회수율은 92% 이상에 달할 수 있으며 생산 과정은 친환경적이고 효율적이며 양호한 경제와 사회 효익을 가지고 있다.이 공법은 대규모 산업 응용에 적용될 뿐만 아니라 미래 게르마늄 자원의 지속 가능한 이용에 강력한 지원을 제공합니다.기술이 끊임없이 진보함에 따라 이 공예는 더욱 많은 분야에서 응용잠재력을 과시하고 페기된 전자설비중의 희귀금속의 회수재활용을 추동하게 된다.

이러한 경제적이고 환경이 우호적인 공예를 통해 게르마늄 자원의 부족 문제를 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 전체 전자 산업의 지속가능한 발전을 위한 기초를 다졌다.태양광과 전자 산업이 빠르게 확장됨에 따라 앞으로 게르마늄의 재활용은 점점 더 중요해질 것입니다.

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