La purificazione del selenio ad alta purezza (≥99,999%) prevede una combinazione di metodi fisici e chimici per rimuovere impurità come Te, Pb, Fe e As. Di seguito sono riportati i processi e i parametri chiave:
1. Distillazione sotto vuoto
Flusso del processo:
1. Mettere il selenio grezzo (≥99,9%) in un crogiolo di quarzo all'interno di un forno di distillazione sotto vuoto.
2. Riscaldare a 300-500°C sotto vuoto (1-100 Pa) per 60-180 minuti.
3. Il vapore di selenio si condensa in un condensatore a due stadi (stadio inferiore con particelle di Pb/Cu, stadio superiore per la raccolta del selenio).
4. Raccogliere il selenio dal condensatore superiore; il selenio (Te) e altre impurità altobollenti rimangono nello stadio inferiore.
Parametri:
- Temperatura: 300-500°C
- Pressione: 1-100 Pa
- Materiale del condensatore: quarzo o acciaio inossidabile.
2. Purificazione chimica + distillazione sotto vuoto
Flusso del processo:
1. Combustione per ossidazione: far reagire il selenio grezzo (99,9%) con O₂ a 500°C per formare gas SeO₂ e TeO₂.
2. Estrazione con solvente: sciogliere SeO₂ in una soluzione di etanolo e acqua, filtrare il precipitato di TeO₂.
3. Riduzione: utilizzare idrazina (N₂H₄) per ridurre SeO₂ a selenio elementare.
4. Deep De-Te: ossidare nuovamente il selenio a SeO₄²⁻, quindi estrarre il Te mediante estrazione con solvente.
5. Distillazione finale sotto vuoto: purificare il selenio a 300-500 °C e 1-100 Pa per ottenere una purezza di 6N (99,9999%).
Parametri:
- Temperatura di ossidazione: 500°C
- Dosaggio di idrazina: Eccesso per garantire una riduzione completa.
3. Purificazione elettrolitica
Flusso del processo:
1. Utilizzare un elettrolita (ad esempio acido selenico) con una densità di corrente di 5-10 A/dm².
2. Il selenio si deposita sul catodo, mentre gli ossidi di selenio si volatilizzano sull'anodo.
Parametri:
- Densità di corrente: 5-10 A/dm²
- Elettrolita: soluzione di acido selenico o selenato.
4. Estrazione con solvente
Flusso del processo:
1. Estrarre Se⁴⁺ dalla soluzione utilizzando TBP (tributil fosfato) o TOA (triottilammina) in un mezzo con acido cloridrico o solforico.
2. Rimuovere e precipitare il selenio, quindi ricristallizzare.
Parametri:
- Estraente: TBP (terreno HCl) o TOA (terreno H₂SO₄)
- Numero di stadi: 2-3.
5. Fusione di zona
Flusso del processo:
1. Eseguire ripetutamente la fusione in zone dei lingotti di selenio per rimuovere eventuali tracce di impurità.
2. Adatto per ottenere una purezza >5N da materiali di partenza ad elevata purezza.
Nota: richiede attrezzature specializzate e consuma molta energia.
Suggerimento di figura
Per un riferimento visivo, fare riferimento alle seguenti figure tratte dalla letteratura:
- Configurazione della distillazione sotto vuoto: schema di un sistema di condensazione a due stadi.
- Diagramma di fase Se-Te: illustra le difficoltà di separazione dovute a punti di ebollizione vicini.
Riferimenti
- Distillazione sotto vuoto e metodi chimici:
- Estrazione elettrolitica e con solvente:
- Tecniche e sfide avanzate:
Data di pubblicazione: 21-03-2025