De zuivering van selenium met een hoge zuiverheidsgraad (≥ 99,999%) omvat een combinatie van fysische en chemische methoden om onzuiverheden zoals Te, Pb, Fe en As te verwijderen. De volgende processen en parameters zijn van belang:
1. Vacuümdestillatie
Processtroom:
1. Plaats ruw selenium (≥99,9%) in een kwartskroes in een vacuümdestillatieoven.
2. Verwarm tot 300-500°C onder vacuüm (1-100 Pa) gedurende 60-180 minuten.
3. Seleniumdamp condenseert in een tweetrapscondensor (onderste trap met Pb/Cu-deeltjes, bovenste trap voor het verzamelen van selenium).
4. Verzamel selenium uit de bovenste condensor;碲(Te) en andere hoogkokende onzuiverheden blijven in de onderste trap.
Parameters:
- Temperatuur: 300-500°C
- Druk: 1-100 Pa
- Condensatormateriaal: kwarts of roestvrij staal.
2. Chemische zuivering + vacuümdestillatie
Processtroom:
1. Oxidatieverbranding: Ruwe selenium (99,9%) laten reageren met O₂ bij 500°C om SeO₂- en TeO₂-gassen te vormen.
2. Solventextractie: los SeO₂ op in een ethanol-wateroplossing en filter het TeO₂-neerslag eruit.
3. Reductie: Gebruik hydrazine (N₂H₄) om SeO₂ te reduceren tot elementair selenium.
4. Diepe De-Te: Oxideer selenium opnieuw tot SeO₄²⁻ en extraheer vervolgens Te met behulp van oplosmiddelextractie.
5. Laatste vacuümdestillatie: zuiver selenium bij 300-500°C en 1-100 Pa om een zuiverheid van 6N (99,9999%) te bereiken.
Parameters:
- Oxidatietemperatuur: 500°C
- Hydrazinedosering: Overmaat om volledige reductie te garanderen.
3. Elektrolytische zuivering
Processtroom:
1. Gebruik een elektrolyt (bijv. seleenzuur) met een stroomdichtheid van 5-10 A/dm².
2. Selenium zet zich af op de kathode, terwijl seleniumoxiden verdampen aan de anode.
Parameters:
- Stroomdichtheid: 5-10 A/dm²
- Elektrolyt: Seleniumzuur of selenaatoplossing.
4. Oplosmiddelextractie
Processtroom:
1. Extraheer Se⁴⁺ uit de oplossing met behulp van TBP (tributylfosfaat) of TOA (trioctylamine) in zoutzuur of zwavelzuur.
2. Strip en laat het selenium neerslaan, en herkristalliseer het vervolgens.
Parameters:
- Extractant: TBP (HCl-medium) of TOA (H₂SO₄-medium)
- Aantal fasen: 2-3.
5. Zonesmelten
Processtroom:
1. Smelt de seleniumstaven herhaaldelijk in een zone om sporen van onzuiverheden te verwijderen.
2. Geschikt voor het bereiken van een zuiverheid >5N uit zeer zuivere uitgangsmaterialen.
Let op: vereist speciale apparatuur en kost veel energie.
Figuur suggestie
Voor visuele referentie, raadpleeg de volgende figuren uit de literatuur:
- Opstelling voor vacuümdestillatie: Schematische weergave van een tweetrapscondensorsysteem.
- Se-Te-fasediagram: illustreert scheidingsproblemen als gevolg van dicht bij elkaar liggende kookpunten.
Referenties
- Vacuümdestillatie en chemische methoden:
- Elektrolytische en oplosmiddelextractie:
- Geavanceerde technieken en uitdagingen:
Plaatsingstijd: 21-03-2025