7n Tellurium Crystal Growth and Purification

7n Tellurium Crystal Growth and Purification

JE. Prétraitement des matières premières et purification préliminaire‌

1. ‌Sélection et écrasement des matières premières‌

• ‌Exigences matérielles‌: Utilisez du minerai de Tellurium ou de la slime d'anode (teneur en TE ≥ 5%), de préférence en cuivre de la slime d'anode (contenant cu₂te, cu₂se) comme matière première.
• ‌Processus de prétraitement‌:
• Écrasement grossier à la taille des particules ≤5 mm, suivi d'un moulage à billes à ≤ 200 maille;
• Séparation magnétique (intensité du champ magnétique ≥ 0,8t) pour éliminer les impuretés Fe, Ni et autres impuretés magnétiques;
• Flotté mousse (pH = 8-9, collection de xanthate) pour séparer le Sio₂, Cuo et d'autres impuretés non magnétiques.
• ‌Précautions‌: Évitez d'introduire l'humidité pendant le prétraitement humide (nécessite du séchage avant de rôtir); contrôle l'humidité ambiante ≤ 30%.

1. ‌Rôtissage et oxydation pyrométallurgiques‌

• ‌Paramètres de traitement‌:
• Température de rôtissage d'oxydation: 350–600 ° C (contrôle étagé: basse température pour la désulfurisation, haute température pour l'oxydation);
• Temps de torréfaction: 6 à 8 heures, avec un débit O₂ de 5 à 10 l / min;
• Réactif: acide sulfurique concentré (98% H₂SO₄), rapport de masse te₂so₄ = 1: 1,5.
• ‌Réaction chimique‌:
  CU2TE + 2O2 + 2H2SO4 → 2CUSO4 + TEO2 + 2H2OCU2 TE + 2O2 + 2H2 SO4 → 2CUSO4 + TEO2 + 2H2 O
• ‌Précautions‌: Température de contrôle ≤ 600 ° C pour empêcher la volatilisation de Teo₂ (point d'ébullition 387 ° C); Traitez les gaz d'échappement avec les épurateurs de NaOH.

‌Ii. Distillation électroréfinée et vide‌

1. ‌Électrorefinition‌

• ‌Système d'électrolyte‌:
• Composition d'électrolyte: H₂SO₄ (80–120g / L), Teo₂ (40–60g / L), additif (gélatine 0,1–0,3 g / L);
• Contrôle de la température: 30–40 ° C, débit de circulation de 1,5 à 2 m³ / h.
• ‌Paramètres de traitement‌:
• Densité de courant: 100–150 a / m², tension cellulaire 0,2 à 0,4 V;
• Espacement des électrodes: 80–120 mm, épaisseur de dépôt de cathode 2–3 mm / 8h;
• Efficacité d'élimination de l'impureté: Cu ≤5PPM, PB ≤1 ppm.
• ‌Précautions‌: Electrolyte filtre régulièrement (précision ≤1 μm); Surfaces anodées à polir mécaniquement pour éviter la passivation.

1. ‌Distillation sous vide‌

• ‌Paramètres de traitement‌:
• Niveau de vide: ≤1 × 10⁻²pa, température de distillation 600–650 ° C;
• Température de la zone du condenseur: 200–250 ° C, Efficacité de condensation de vapeur TE ≥95%;
• Temps de distillation: 8–12H, capacité à un lots ≤50kg.
• ‌Distribution d'impuretés‌: Les impuretés à faible arborescence (SE, S) s'accumulent sur le front du condenseur; Les impuretés à haut débit (PB, AG) restent dans les résidus.
• ‌Précautions‌: Système de vide pré-pompe à ≤5 × 10⁻³pa ​​avant le chauffage pour prévenir l'oxydation de la TE.

‌Iii. Croissance cristalline (cristallisation directionnelle) ‌

1. ‌Configuration de l'équipement‌

• ‌Modèles de fourneaux de croissance cristalline‌: TDR-70A / B (capacité de 30 kg) ou TRDL-800 (capacité de 60 kg);
• Matière de creuset: graphite de haute pureté (teneur en cendres ≤5 ppm), dimensions φ300 × 400 mm;
• Méthode de chauffage: Résistance au graphite Chauffage, température maximale 1200 ° C.

1. ‌Paramètres de traitement‌

• ‌Contrôle de la fonte‌:
• Température de fusion: 500–520 ° C, profondeur de la piscine de fusion 80–120 mm;
• Gaz protecteur: AR (pureté ≥99,999%), débit de 10 à 15 l / min.
• ‌Paramètres de cristallisation‌:
• Taux de traction: 1–3 mm / h, vitesse de rotation des cristaux 8–12 tr / min;
• Gradient de température: axial 30–50 ° C / cm, radial ≤ 10 ° C / cm;
• Méthode de refroidissement: base de cuivre refroidie par eau (température de l'eau 20–25 ° C), refroidissement radiatif supérieur.

1. ‌Contrôle des impuretés‌

• ‌Effet de ségrégation‌: des impuretés comme Fe, Ni (coefficient de ségrégation <0,1) s'accumulent aux joints de grains;
• ‌Cycles de remontage‌: 3 à 5 cycles, impuretés totales finales ≤ 0,1 ppm.

1. ‌Précautions‌:

• Couvrir la surface de fusion avec des plaques de graphite pour supprimer la volatilisation de la TE (taux de perte ≤ 0,5%);
• Surveiller le diamètre des cristaux en temps réel à l'aide de jauges laser (précision ± 0,1 mm);
• Évitez les fluctuations de température> ± 2 ° C pour empêcher l'augmentation de la densité de dislocation (cible ≤10³ / cm²).

‌Iv. Inspection de qualité et métriques clés‌

‌V. Protocoles environnementaux et de sécurité‌

1. ‌Traitement des gaz d'échappement‌:

• Échappement à la torréfaction: neutraliser SO₂ et SEO₂ avec des épurateurs de NaOH (PH≥10);
• Échappement de distillation sous vide: condenser et récupérer la vapeur de TE; gaz résiduels adsorbés via du carbone activé.

1. ‌Recyclage des scories‌:

• Anode slime (contenant Ag, Au): récupérer via l'hydrométallurgie (système H₂SO₄-HCl);
• Résidus d'électrolyse (contenant PB, Cu): retour aux systèmes de fusion en cuivre.

1. ‌Mesures de sécurité‌:

• Les opérateurs doivent porter des masques à gaz (la vapeur de TE est toxique); Maintenir une ventilation de pression négative (taux de change d'air ≥10 cycles / h).

‌ directives d'optimisation du processus

1. ‌Adaptation des matières premières‌: Ajuster la température de rôtissage et le rapport acide dynamiquement en fonction des sources de slime d'anode (par exemple, cuivre vs fusion du plomb);
2. ‌Correspondance du taux de traction des cristaux‌: Ajuster la vitesse de traction en fonction de la convection de fusion (nombre de Reynolds RE ≥ 2000) pour supprimer le surfacturation constitutionnelle;
3. ‌Efficacité énergétique‌: Utilisez un chauffage à double température (zone principale 500 ° C, sous-zone 400 ° C) pour réduire la consommation d'énergie de résistance au graphite de 30%.