| 粗碲的真空提纯及生产实践 |
碲是稀散元素,它在地壳中的丰度为2×10-7%[1]。碲及碲化合物是良好的半导体材料,碲化镉用于制造发光二极管、辐射探测器和太阳能电池,是制造大功率二氧化碳激光输出窗的具有发展前途的材料;碲汞镉合金是重要的温差电材料。碲还是良好的冶金添加剂、橡胶工业填充剂、合成纤维和石油工业的催化剂。
碲的提纯工艺一般采用浸出-中和-电积工艺,但生产过程需要设置较为繁杂的净化工序,电积工序也无法做到100%的产品达1#碲标准[2-3],因此,在碲的提纯过程非常有必要设置进一步精制的工序,以确保最终产品100%达到99.99%碲标准。而工业生产中若采用电积生产所得到的工业碲,即使再进一步二次电解提纯,其效果也不一定理想。而选择真空提纯,对分离Cu、Fe、Se、Bi等金属而言,具有很好的效果。
1 基本原理图 1为部分金属的蒸气压曲线,由图可知,碲与大部分杂质元素有较大的蒸气压差,控制一定的蒸馏温度及真空度,Pb、Bi、Cu、Fe等将进入蒸馏渣而除去。而在冷凝过程控制适当的冷凝温度,相近蒸气压的元素如硒、砷等也可以较好分离。
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| 图 1 部分金属蒸气压曲线 |
碲的熔点为450℃,沸点994~1390℃,碲的蒸气压与温度的关系参见表 1[4]。
| 表 1 碲的蒸气压与温度的关系 |
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选择碲真空蒸馏温度在400~600℃,蒸馏过程部分蒸气压比碲低(如Fe、Ag、Pb、Cu等)的杂质和部分与碲生成化合物的杂质(如TeO2、Bi2Te3等,其蒸气压也较低),在真空蒸馏的过程中,留在蒸馏舟内,与碲分离。而部分蒸气压较高的杂质(如S、As等),在真空蒸馏的过程中,冷凝在蒸馏管口,同样达到与碲分离的目的,取得较好的分离效果。
2 原料成分处理粗碲为现有工艺生产产出的不合格产品及外购粗碲,其主品位在99%~99.9%之间,成分如表 2所示。
| 表 2 粗碲主要成分 w/% |
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由表 2可知,主要杂质Se、As、Fe、Cu、Pb等均有不同程度超标,需进一步处理。
3 生产实践生产处理设备采用2200mm×600mm×600mm真空蒸馏炉,蒸馏管管径160mm,单炉处理量8kg/炉。
经单炉试验处理,在取得较佳单炉处理条件及较好产品质量的基础上,增加5台蒸馏炉,按每天两班,每班5炉作业,进行工业生产,共投入粗碲1200.57kg,产出99.99%精碲1164.58kg,产品成分如表 3所示。
| 表 3 产品主要成分 w/% |
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4 结语
(1)对主品位在99%~99.9%的粗碲进行单炉真空蒸馏试验基础上,进行了8kg/炉,10炉/d的工业生产。处理粗碲1200.57kg,产出99.99%精碲1164.58kg,产品全部达到国标要求。
(2)处理过程碲直收率为97 %,回收率>99 %。
| [1] |
韩汉民. 高纯碲的制备[J].
精细化工, 1997(6): 57–59.
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| [2] |
周令治.
稀散金属冶金[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1988.
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| [3] |
赖建林, 钱勇, 蔡春秀. 碲粉电解精炼过程中面积电流对电碲质量的影响[J].
湿法冶金, 2004(3): 160–162.
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| [4] |
戴永年, 赵忠.
真空冶金[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1988.
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2009, Vol. 23

