7n Growth e Purificación de cristal Tellurium

7n Growth e Purificación de cristal Tellurium

‌I. Pretratamento de materias primas e purificación preliminar‌

1. ‌Selección e esmagamento de materias primas‌

• ‌Requisitos materiais‌: usa o limo de mineral de tellurium ou ánodo (contido de TE ≥5%), preferiblemente o limo de ánodo de fundición de cobre (que contén Cu₂te, Cu₂SE) como materia prima.
• ‌Proceso de pretratamento‌:
• Trituración grosa ao tamaño das partículas ≤5 mm, seguida do fresado de bola a ≤200 malla;
• Separación magnética (intensidade de campo magnético ≥0,8T) para eliminar Fe, Ni e outras impurezas magnéticas;
• Flotación de espuma (pH = 8-9, colectores de xantato) para separar SIO₂, CUO e outras impurezas non magnéticas.
• ‌Precaucións‌: Evite introducir a humidade durante o pretratamento húmido (require secar antes do asado); control da humidade ambiental ≤30%.

1. ‌Asado pirometalúrxico e oxidación‌

• ‌Parámetros de proceso‌:
• Temperatura de asado de oxidación: 350-600 ° C (control en etapas: baixa temperatura para a desulfurización, alta temperatura para a oxidación);
• Tempo de asado: 6-8 horas, cun caudal de O₂ de 5-10 l/min;
• Reactivo: ácido sulfúrico concentrado (98% H₂so₄), relación de masa te₂so₄ = 1: 1,5.
• ‌Reacción química‌:
  Cu2te+2O2+2H2SO4 → 2CUSO4+TEO2+2H2OCU2 TE+2O2+2H2 SO4 → 2CUSO4+TEO2+2H2 O
• ‌Precaucións‌: temperatura de control ≤600 ° C para evitar a volatilización TEO₂ (punto de ebulición 387 ° C); Trata o gas de escape con fregadores de NaOH.

‌Ii. Electrorefining e destilación de baleiro‌

1. ‌Electrorefining‌

• ‌Sistema de electrólitos‌:
• Composición de electrólitos: H₂so₄ (80–120g/L), Teo₂ (40–60g/L), aditivo (xelatina 0,1–0,3g/L);
• Control de temperatura: 30-40 ° C, caudal de circulación 1,5-2 m³/h.
• ‌Parámetros de proceso‌:
• Densidade de corrente: 100–150 A/m², tensión celular 0,2-0,4V;
• Espazo de electrodos: 80-120 mm, grosor de deposición de cátodos 2-3 mm/8h;
• Eficiencia de eliminación de impureza: Cu ≤5ppm, Pb ≤1ppm.
• ‌Precaucións‌: filtrar regularmente o electrólito (precisión ≤1μm); Esforra de ánodos polaco mecánicamente para evitar a pasivación.

1. ‌Destilación ao baleiro‌

• ‌Parámetros de proceso‌:
• Nivel de baleiro: ≤1 × 10⁻²PA, temperatura de destilación 600-650 ° C;
• Temperatura da zona do condensador: 200-250 ° C, eficiencia de condensación de vapor ≥95%;
• Tempo de destilación: 8–12h, capacidade de lote único ≤50kg.
• ‌Distribución de impureza‌: As impurezas de baixa e soltura (SE, S) acumúlanse na parte dianteira do condensador; As impurezas de altobindo (PB, AG) permanecen en residuos.
• ‌Precaucións‌: o sistema de baleiro pre-bomba a ≤5 × 10⁻³PA antes de quentar para evitar a oxidación de TE.

‌Iii. Crecemento de cristal (cristalización direccional) ‌

1. ‌Configuración de equipos‌

• ‌Modelos de forno de crecemento de cristal‌: TDR-70A/B (capacidade de 30kg) ou TRDL-800 (capacidade de 60kg);
• Material crisol: grafito de alta pureza (contido de cinza ≤5ppm), dimensións φ300 × 400mm;
• Método de calefacción: Calefacción de resistencia ao grafito, temperatura máxima 1200 ° C.

1. ‌Parámetros de proceso‌

• ‌Control de fusión‌:
• Temperatura de fusión: 500–520 ° C, profundidade da piscina de fusión 80-120 mm;
• Gas de protección: AR (pureza ≥99,999%), caudal 10-15 l/min.
• ‌Parámetros de cristalización‌:
• Taxa de tracción: 1-3 mm/h, velocidade de rotación de cristal 8–12rpm;
• Gradiente de temperatura: axial 30-50 ° C/cm, radial ≤10 ° C/cm;
• Método de refrixeración: base de cobre refrigerada por auga (temperatura da auga 20-25 ° C), refrixeración radiactiva superior.

1. ‌Control de impureza‌

• ‌Efecto de segregación‌: impurezas como Fe, Ni (coeficiente de segregación <0,1) acumúlanse nos límites do gran;
• ‌Ciclos de remelación‌: 3–5 ciclos, impurezas totais finais ≤0,1 ppm.

1. ‌Precaucións‌:

• Cubra a superficie de fusión con placas de grafito para suprimir a volatilización de TE (taxa de perda ≤0,5%);
• Monitor de diámetro de cristal en tempo real usando medidores láser (precisión ± 0,1 mm);
• Evite as flutuacións de temperatura> ± 2 ° C para evitar o aumento da densidade de luxación (obxectivo ≤10³/cm²).

‌Iv. Inspección de calidade e métricas clave‌

‌V. Protocolos ambientais e de seguridade‌

1. ‌Tratamento de gas de escape‌:

• Escape de asado: neutralizar So₂ e SEO₂ con fregadores de NaOH (ph≥10);
• Escape de destilación ao baleiro: condensar e recuperar o vapor de te; Os gases residuais adsorbidos mediante carbono activado.

1. ‌Reciclaxe de escoria‌:

• Anodo Slime (que contén AG, AU): Recuperar mediante hidrometalurxia (sistema H₂so₄-HCl);
• Residuos de electrólise (que contén PB, Cu): Volver aos sistemas de fundición de cobre.

1. ‌Medidas de seguridade‌:

• Os operadores deben usar máscaras de gas (o vapor de TE é tóxico); Manter a ventilación de presión negativa (tipo de cambio de aire ≥10 ciclos/h).

‌ Directrices sobre optimización de procesos‌

1. ‌Adaptación de materias primas‌: Axuste a temperatura de asado e a relación de ácido dinámicamente baseándose en fontes de limo de ánodos (por exemplo, cobre vs. fundición de chumbo);
2. ‌Correspondencia da taxa de tracción de cristal‌: Axuste a velocidade de tracción segundo a convección do fundido (número de Reynolds re ≥2000) para suprimir o supercooling constitucional;
3. ‌Eficiencia enerxética‌: use o quecemento da zona de dobre temperatura (zona principal 500 ° C, sub-zona 400 ° C) para reducir o consumo de enerxía de resistencia ao grafito nun 30%.