7N Tellür Kristal Büyümesi ve Saflaştırılması
I. Hammadde Ön İşlemi ve Ön Saflaştırma
- Hammadde Seçimi ve Kırma
- Malzeme Gereksinimleri: Hammadde olarak tellür cevheri veya anot çamuru (Te içeriği ≥ %5), tercihen bakır eritme anot çamuru (Cu₂Te, Cu₂Se içeren) kullanın.
- Ön İşlem Süreci:
- Parçacık boyutu ≤5mm'ye kadar kaba kırma, ardından ≤200 mesh'e kadar bilyalı öğütme;
- Fe, Ni ve diğer manyetik safsızlıkları gidermek için manyetik ayırma (manyetik alan yoğunluğu ≥0,8T);
- SiO₂, CuO ve diğer manyetik olmayan safsızlıkları ayırmak için köpük flotasyonu (pH=8-9, ksantat toplayıcılar).
- Önlemler: Islak ön işlem sırasında nem oluşmasını önleyin (kavurmadan önce kurutma gerektirir); ortam nemini %30'dan az olacak şekilde kontrol edin.
- Pirometalurjik Kavurma ve Oksidasyon
- İşlem Parametreleri:
- Oksidasyon kavurma sıcaklığı: 350–600°C (kademeli kontrol: kükürt giderme için düşük sıcaklık, oksidasyon için yüksek sıcaklık);
- Kavurma süresi: 5–10 L/dk O₂ akış hızıyla 6–8 saat;
- Reaktif: Konsantre sülfürik asit (%98 H₂SO₄), kütle oranı Te₂SO₄ = 1:1,5.
- Kimyasal Reaksiyon:
Cu2Te+2O2+2H2SO4→2CuSO4+TeO2+2H2OCu2Te+2O2+2H2SO4→2CuSO4+TeO2+2H2O - Önlemler: TeO₂ buharlaşmasını önlemek için sıcaklığı ≤600°C'de tutun (kaynama noktası 387°C); egzoz gazını NaOH yıkayıcılarla işleyin.
II. Elektrorafinasyon ve Vakum Distilasyonu
- Elektrorafinasyon
- Elektrolit Sistemi:
- Elektrolit bileşimi: H₂SO₄ (80–120g/L), TeO₂ (40–60g/L), katkı maddesi (jelatin 0,1–0,3g/L);
- Sıcaklık kontrolü: 30–40°C, sirkülasyon debisi 1,5–2 m³/h.
- İşlem Parametreleri:
- Akım yoğunluğu: 100–150 A/m², hücre voltajı 0,2–0,4V ;
- Elektrot aralığı: 80–120 mm, katot biriktirme kalınlığı 2–3 mm/8h;
- Kirlilik giderme verimi: Cu ≤5ppm, Pb ≤1ppm.
- Önlemler: Elektrolitleri düzenli olarak filtreleyin (doğruluk ≤1μm); pasifleşmeyi önlemek için anot yüzeylerini mekanik olarak parlatın.
- Vakum Damıtma
- İşlem Parametreleri:
- Vakum seviyesi: ≤1×10⁻²Pa, damıtma sıcaklığı 600–650°C;
- Yoğuşturucu bölge sıcaklığı: 200–250°C, Te buharı yoğuşma verimliliği ≥%95;
- Damıtma süresi: 8–12 saat, tek parti kapasitesi ≤50kg.
- Kirlilik Dağılımı: Düşük kaynama noktalı safsızlıklar (Se, S) kondenser ön tarafında birikir; yüksek kaynama noktalı safsızlıklar (Pb, Ag) kalıntılarda kalır.
- Önlemler: Te oksidasyonunu önlemek için ısıtmadan önce vakum sistemini ≤5×10⁻³Pa'ya kadar önceden pompalayın.
III. Kristal Büyümesi (Yönlü Kristalleşme)
- Ekipman Yapılandırması
- Kristal Büyüme Fırını Modelleri: TDR-70A/B (30kg kapasite) veya TRDL-800 (60kg kapasite) ;
- Pota malzemesi: Yüksek saflıkta grafit (kül içeriği ≤5ppm), boyutlar Φ300×400mm;
- Isıtma yöntemi: Grafit direnç ısıtma, maksimum sıcaklık 1200°C.
- İşlem Parametreleri
- Erime Kontrolü:
- Erime sıcaklığı: 500–520°C, eriyik havuzu derinliği 80–120mm;
- Koruyucu gaz: Ar (saflık ≥%99,999), akış hızı 10–15 L/dak.
- Kristalleşme Parametreleri:
- Çekme hızı: 1–3mm/h, kristal dönüş hızı 8–12rpm;
- Sıcaklık gradyanı: Eksenel 30–50°C/cm, radyal ≤10°C/cm;
- Soğutma yöntemi: Su soğutmalı bakır taban (su sıcaklığı 20–25°C), üstten radyatif soğutma.
- Kirlilik Kontrolü
- Ayrışma Etkisi: Fe, Ni (segregasyon katsayısı <0,1) gibi safsızlıklar tane sınırlarında birikir;
- Yeniden Eritme Döngüleri: 3–5 döngü, son toplam kirlilik ≤0,1ppm.
- Önlemler:
- Te buharlaşmasını (kayıp oranı ≤ %0,5) bastırmak için eriyik yüzeyini grafit plakalarla örtün;
- Lazer ölçüm cihazları kullanılarak kristal çapının gerçek zamanlı izlenmesi (hassasiyet ±0,1 mm);
- Çıkık yoğunluğunun artmasını (hedef ≤10³/cm²) önlemek için >±2°C sıcaklık dalgalanmalarından kaçının.
IV. Kalite Denetimi ve Temel Ölçütler
Test Öğesi | Standart Değer | Test Yöntemi | kaynak |
Saflık | ≥%99,99999 (7N) | ICP-MS | |
Toplam Metalik Kirlilikler | ≤0,1ppm | GD-MS (Işıltılı Deşarj Kütle Spektrometrisi) | |
Oksijen İçeriği | ≤5ppm | İnert Gaz Füzyonu-IR Absorpsiyonu | |
Kristal Bütünlüğü | Çıkık Yoğunluğu ≤10³/cm² | X-Ray Topografisi | |
Direnç (300K) | 0,1–0,3Ω·cm | Dörtlü Prob Yöntemi |
V. Çevre ve Güvenlik Protokolleri
- Egzoz Gazı Arıtma:
- Kavurma egzozu: SO₂ ve SeO₂'yi NaOH yıkayıcılarla (pH≥10) nötralize edin;
- Vakum distilasyon egzozu: Te buharını yoğunlaştırır ve geri kazandırır; artık gazlar aktif karbon aracılığıyla adsorbe edilir.
- Cüruf Geri Dönüşümü:
- Anot çamuru (Ag, Au içerir): Hidrometalurji yoluyla geri kazanılır (H₂SO₄-HCl sistemi);
- Elektroliz artıkları (Pb, Cu içeren): Bakır eritme sistemlerine geri dönüş.
- Güvenlik Önlemleri:
- Operatörler gaz maskesi takmalı (Te buharı zehirlidir); negatif basınçlı havalandırma sağlamalıdır (hava değişim hızı ≥10 çevrim/saat).
Süreç Optimizasyon Yönergeleri
- Hammadde Uyarlaması: Anot çamuru kaynaklarına (örneğin bakır ve kurşun eritme) göre kavurma sıcaklığını ve asit oranını dinamik olarak ayarlayın;
- Kristal Çekme Oranı Eşleştirme: Anayasal aşırı soğumayı bastırmak için çekme hızını eriyik konveksiyonuna (Reynolds sayısı Re≥2000) göre ayarlayın;
- Enerji Verimliliği: Grafit direnci güç tüketimini %30 oranında azaltmak için çift sıcaklık bölgesi ısıtmasını (ana bölge 500°C, alt bölge 400°C) kullanın.
Gönderi zamanı: Mar-24-2025