Rensingen av høyrent selen (≥99,999%) involverer en kombinasjon av fysiske og kjemiske metoder for å fjerne urenheter som Te, Pb, Fe og As. Følgende er nøkkelprosesser og parametere:
1. Vakuumdestillasjon
Prosessflyt:
1. Plasser råselen (≥99,9%) i en kvartsdigel i en vakuumdestillasjonsovn.
2. Varm opp til 300-500°C under vakuum (1-100 Pa) i 60-180 minutter.
3. Selendamp kondenserer i en totrinns kondensator (nedre trinn med Pb/Cu-partikler, øvre trinn for selenoppsamling).
4. Samle selen fra den øvre kondensatoren; 碲(Te) og andre høytkokende urenheter forblir i det nedre trinnet.
Parametere:
- Temperatur: 300-500°C
- Trykk: 1-100 Pa
- Kondensatormateriale: Kvarts eller rustfritt stål.
2. Kjemisk rensing + Vakuumdestillasjon
Prosessflyt:
1. Oksidasjonsforbrenning: Reager råselen (99,9%) med O₂ ved 500°C for å danne SeO₂- og TeO₂-gasser.
2. Løsemiddelekstraksjon: Løs SeO2 i en etanol-vann-løsning, filtrer ut TeO2-bunnfall.
3. Reduksjon: Bruk hydrazin (N₂H₄) for å redusere SeO₂ til elementært selen.
4. Deep De-Te: Oksiderer selen igjen til SeO₄²⁻, ekstraher deretter Te ved bruk av løsemiddelekstraksjon.
5. Sluttvakuumdestillasjon: Rens selen ved 300-500°C og 1-100 Pa for å oppnå 6N (99,9999%) renhet.
Parametere:
- Oksidasjonstemperatur: 500°C
- Hydrazindosering: Overskudd for å sikre fullstendig reduksjon.
3. Elektrolytisk rensing
Prosessflyt:
1. Bruk en elektrolytt (f.eks. selensyre) med en strømtetthet på 5-10 A/dm².
2. Selen avleires på katoden, mens selenoksider fordamper ved anoden.
Parametere:
- Strømtetthet: 5-10 A/dm²
- Elektrolytt: Selensyre eller selenatløsning .
4. Løsemiddelekstraksjon
Prosessflyt:
1. Ekstraher Se⁴⁺ fra løsningen ved å bruke TBP (tributylfosfat) eller TOA (trioktylamin) i salt- eller svovelsyremedier.
2. Strip og fell ut selen, og rekrystalliser deretter.
Parametere:
- Ekstraksjonsmiddel: TBP (HCl-medium) eller TOA (H₂SO₄-medium)
- Antall etapper: 2-3 .
5. Sonesmelting
Prosessflyt:
1. Sone-smelt selenblokker gjentatte ganger for å fjerne spor av urenheter.
2. Egnet for å oppnå >5N renhet fra utgangsmaterialer med høy renhet.
Merk: Krever spesialutstyr og er energikrevende.
Figurforslag
For visuell referanse, se følgende figurer fra litteraturen:
- Vakuumdestillasjonsoppsett: Skjematisk av et totrinns kondensatorsystem.
- Se-Te fasediagram: Illustrerer separasjonsutfordringer på grunn av nære kokepunkter.
Referanser
- Vakuumdestillasjon og kjemiske metoder:
- Elektrolytisk og løsemiddelekstraksjon:
- Avanserte teknikker og utfordringer:
Innleggstid: 21. mars 2025