7N Tellur kristalltillväxt och rening

Nyheter

7N Tellur kristalltillväxt och rening

7N Tellur kristalltillväxt och rening


jag. Förbehandling av råmaterial och preliminär rening‌

  1. Råmaterialval och krossning
  • Materialkrav‌: Använd tellurmalm eller anodslem (Te-innehåll ≥5%), helst kopparsmältanodslem (innehållande Cu₂Te, Cu₂Se) som råvara.
  • Förbehandlingsprocess:
  • Grov krossning till partikelstorlek ≤5 mm, följt av kulmalning till ≤200 mesh;
  • Magnetisk separation (magnetfältsintensitet ≥0,8T) för att avlägsna Fe, Ni och andra magnetiska föroreningar;
  • Skumflotation (pH=8-9, xantatuppsamlare) för att separera SiO₂, CuO och andra icke-magnetiska föroreningar.
  • Försiktighetsåtgärder‌: Undvik att tillföra fukt under våt förbehandling (kräver torkning före rostning); kontrollera omgivande luftfuktighet ≤30 % .
  1. Pyrometallurgisk rostning och oxidation
  • Processparametrar:
  • Oxidationsrostningstemperatur: 350–600°C (stegskontroll: låg temperatur för avsvavling, hög temperatur för oxidation) ;
  • Stektid: 6–8 timmar, med O₂-flöde på 5–10 l/min;
  • Reagens: Koncentrerad svavelsyra (98 % H2SO4), massförhållande Te2S04 = 1:1,5.
  • Kemisk reaktion:
    Cu2Te+2O2+2H2SO4→2CuSO4+TeO2+2H2OCu2​Te+2O2​+2H2​SO4​→2CuSO4​+TeO2​+2H2​O
  • Försiktighetsåtgärder‌: Kontrollera temperatur ≤600°C för att förhindra TeO₂-förångning (kokpunkt 387°C); behandla avgaserna med NaOH-skrubbers.

II. Elektroraffinering och vakuumdestillation

  1. Elektroraffinering
  • Elektrolytsystem:
  • Elektrolytsammansättning: H₂SO4 (80–120 g/L), TeO₂ (40–60 g/L), tillsats (gelatin 0,1–0,3 g/L);
  • Temperaturreglering: 30–40°C, cirkulationsflöde 1,5–2 m³/h .
  • Processparametrar:
  • Strömtäthet: 100–150 A/m², cellspänning 0,2–0,4V ;
  • Elektrodavstånd: 80–120 mm, katodavsättningstjocklek 2–3 mm/8h ;
  • Effektivitet för borttagning av föroreningar: Cu ≤5ppm, Pb ≤1ppm.
  • Försiktighetsåtgärder‌: Filtrera elektrolyten regelbundet (noggrannhet ≤1μm); polera anodytorna mekaniskt för att förhindra passivering.
  1. Vakuumdestillation
  • Processparametrar:
  • Vakuumnivå: ≤1×10⁻²Pa, destillationstemperatur 600–650°C ;
  • Kondensorzonens temperatur: 200–250°C, Teångkondenseringseffektivitet ≥95% ;
  • Destillationstid: 8–12 timmar, engångskapacitet ≤50 kg .
  • Fördelning av föroreningar‌: Lågkokande föroreningar (Se, S) samlas vid kondensorns front; högkokande föroreningar (Pb, Ag) finns kvar i resterna .
  • Försiktighetsåtgärder‌: Förpump vakuumsystemet till ≤5×10⁻³Pa före uppvärmning för att förhindra Te-oxidation.

III. Kristalltillväxt (riktad kristallisering)‌

  1. Utrustningskonfiguration
  • Kristalltillväxtugnsmodeller‌: TDR-70A/B (30 kg kapacitet) eller TRDL-800 (60 kg kapacitet) ;
  • Degelmaterial: Grafit med hög renhet (askahalt ≤5 ppm), dimensioner Φ300×400mm ;
  • Uppvärmningsmetod: Grafitmotståndsvärme, maxtemperatur 1200°C.
  1. Processparametrar
  • Smältkontroll:
  • Smälttemperatur: 500–520°C, smältbassäng djup 80–120 mm ;
  • Skyddsgas: Ar (renhet ≥99,999%), flödeshastighet 10–15 L/min.
  • Kristallisationsparametrar:
  • Draghastighet: 1–3 mm/h, kristallrotationshastighet 8–12 rpm ;
  • Temperaturgradient: Axiell 30–50°C/cm, radiell ≤10°C/cm ;
  • Kylmetod: Vattenkyld kopparbas (vattentemperatur 20–25°C), toppstrålningskylning .
  1. Föroreningskontroll
  • Segregationseffekt‌: Föroreningar som Fe, Ni (segregationskoefficient <0,1) ackumuleras vid korngränserna;
  • Omsmältningscykler‌: 3–5 cykler, slutlig total förorening ≤0,1 ppm.
  1. Försiktighetsåtgärder:
  • Täck smältytan med grafitplattor för att undertrycka Te-förångning (förlusthastighet ≤0,5%);
  • Övervaka kristalldiametern i realtid med hjälp av lasermätare (noggrannhet ±0,1 mm);
  • Undvik temperaturfluktuationer >±2°C för att förhindra ökning av dislokationstätheten (mål ≤10³/cm²) .

IV. Kvalitetsinspektion och nyckeltal‌

Testobjekt

"Standardvärde".

Testmetod

källa

Renhet

≥99,99999 % (7N)

ICP-MS

Totala metalliska föroreningar

≤0,1 ppm

GD-MS (Glow Discharge Mass Spectrometry)

Syreinnehåll

≤5 ppm

Inert Gas Fusion-IR Absorption

Kristallintegritet

Dislokationstäthet ≤10³/cm²

Röntgentopografi

Resistivitet (300K)

0,1–0,3Ω·cm

Fyra-sondsmetod


V. Miljö- och säkerhetsprotokoll

  1. Avgasbehandling:
  • Rostavgaser: Neutralisera SO₂ och SeO₂ med NaOH-skrubber (pH≥10);
  • Vakuumdestillationsavgaser: Kondensera och återvinn Te-ånga; restgaser adsorberade via aktivt kol.
  1. Slaggåtervinning:
  • Anodslem (innehållande Ag, Au): Återhämtning via hydrometallurgi (H2SO4-HCl-system);
  • Elektrolysrester (innehållande Pb, Cu): Återgå till kopparsmältningssystem .
  1. Säkerhetsåtgärder:
  • Operatörer måste bära gasmasker (Te ånga är giftig); bibehåll undertrycksventilation (luftväxlingshastighet ≥10 cykler/h) .

‌Riktlinjer för processoptimering‌

  1. Råvaruanpassning‌: Justera rostningstemperaturen och syraförhållandet dynamiskt baserat på anodslemkällor (t.ex. koppar vs blysmältning);
  2. Kristalldragningshastighetsmatchning‌: Justera draghastigheten enligt smältkonvektion (Reynolds nummer Re≥2000) för att undertrycka konstitutionell underkylning;
  3. Energieffektivitet‌: Använd zonuppvärmning med dubbla temperaturer (huvudzon 500 °C, underzon 400 °C) för att minska strömförbrukningen för grafitmotstånd med 30 %.

Posttid: Mar-24-2025