7n Tellurium Crystal Growth and Purification

7n Tellurium Crystal Growth and Purification

‌I. Pretreatment bahan mentah dan penyucian awal ‌

1. ‌Pemilihan bahan mentah dan menghancurkan‌

• ‌Keperluan bahan‌: Gunakan bijih tellurium atau lendir anod (kandungan TE ≥5%), sebaik -baiknya lendir anod tembaga (mengandungi cu₂te, cu₂se) sebagai bahan mentah.
• ‌Proses pretreatment‌:
• Menghancurkan kasar kepada saiz zarah ≤5mm, diikuti dengan penggilingan bola hingga ≤200 mesh;
• Pemisahan magnet (intensiti medan magnet ≥0.8t) untuk mengeluarkan Fe, Ni, dan kekotoran magnet lain;
• Pengapungan (pH = 8-9, pengumpul Xanthate) untuk memisahkan SIO₂, CuO, dan kekotoran bukan magnet yang lain.
• ‌Langkah berjaga-berjaga‌: Elakkan memperkenalkan kelembapan semasa pretreatment basah (memerlukan pengeringan sebelum memanggang); mengawal kelembapan ambien ≤30%.

1. ‌Pemanggang pyrometallurgical dan pengoksidaan‌

• ‌Parameter proses‌:
• Suhu pemanggang pengoksidaan: 350-600 ° C (kawalan dipentaskan: suhu rendah untuk desulfurisasi, suhu tinggi untuk pengoksidaan);
• Masa pemanggang: 6-8 jam, dengan kadar aliran 5-10 l/min;
• Reagen: Asid sulfurik pekat (98% H₂SO₄), nisbah jisim TE₂SO₄ = 1: 1.5.
• ‌Tindak balas kimia‌:
  Cu2te+2O2+2H2SO4 → 2CUSO4+TEO2+2H2OCU2 TE+2O2+2H2 SO4 → 2CUSO4+TEO2+2H2 O.
• ‌Langkah berjaga-berjaga‌: suhu kawalan ≤600 ° C untuk mengelakkan volatilisasi teo (titik mendidih 387 ° C); Rawat gas ekzos dengan scrubbers NaOH.

‌Ii. Electrorefining dan penyulingan vakum ‌

1. ‌Electrorefining‌

• ‌Sistem Elektrolit‌:
• Komposisi elektrolit: H₂so₄ (80-120g/l), Teo₂ (40-60g/L), aditif (gelatin 0.1-0.3g/l);
• Kawalan suhu: 30-40 ° C, kadar aliran peredaran 1.5-2 m³/h.
• ‌Parameter proses‌:
• Ketumpatan semasa: 100-150 A/m², voltan sel 0.2-0.4V;
• Jarak elektrod: 80-120mm, ketebalan pemendapan katod 2-3mm/8h;
• Kecekapan penyingkiran kekotoran: Cu ≤5ppm, Pb ≤1ppm.
• ‌Langkah berjaga-berjaga‌: kerap menapis elektrolit (ketepatan ≤1μm); Secara mekanikal menggilap permukaan anod untuk mengelakkan passivation.

1. ‌Penyulingan vakum‌

• ‌Parameter proses‌:
• Tahap vakum: ≤1 × 10 ⁻²pa, suhu penyulingan 600-650 ° C;
• Suhu zon pemeluwap: 200-250 ° C, kecekapan pemeluwapan wap TE ≥95%;
• Masa penyulingan: 8-12H, kapasiti batch tunggal ≤50kg.
• ‌Pengagihan kekotoran‌: kekotoran rendah (SE, s) berkumpul di hadapan kondensor; Kekotoran tinggi (PB, AG) kekal dalam sisa-sisa.
• ‌Langkah berjaga-berjaga‌: Sistem vakum pra-pam hingga ≤5 × 10 ³pa sebelum pemanasan untuk mencegah pengoksidaan TE.

‌Iii. Pertumbuhan kristal (penghabluran arah) ‌

1. ‌Konfigurasi Peralatan‌

• ‌Model relau pertumbuhan kristal‌: TDR-70A/B (kapasiti 30kg) atau TRDL-800 (kapasiti 60kg);
• Bahan Crucible: grafit kemelut tinggi (kandungan abu ≤5ppm), dimensi φ300 × 400mm;
• Kaedah pemanasan: Pemanasan rintangan grafit, suhu maksimum 1200 ° C.

1. ‌Parameter proses‌

• ‌Mencairkan kawalan‌:
• Suhu lebur: 500-520 ° C, mencairkan kedalaman kolam 80-120mm;
• Gas Perlindungan: AR (kesucian ≥99.999%), kadar aliran 10-15 l/min.
• ‌Parameter penghabluran‌:
• Kadar menarik: 1-3mm/j, kelajuan putaran kristal 8-12rpm;
• Kecerunan suhu: paksi 30-50 ° C/cm, radial ≤10 ° C/cm;
• Kaedah penyejukan: Asas tembaga yang disejukkan air (suhu air 20-25 ° C), penyejukan radiasi atas.

1. ‌Kawalan kekotoran‌

• ‌Kesan pemisahan‌: kekotoran seperti Fe, Ni (pekali pemisahan <0.1) berkumpul di sempadan bijian;
• ‌Remelting Cycles‌: 3-5 kitaran, jumlah kekotoran akhir ≤0.1ppm.

1. ‌Langkah berjaga-berjaga‌:

• Penutup permukaan cair dengan plat grafit untuk menindas volatilisasi TE (kadar kerugian ≤0.5%);
• Memantau diameter kristal dalam masa nyata menggunakan alat pengukur laser (ketepatan ± 0.1mm);
• Elakkan turun naik suhu> ± 2 ° C untuk mengelakkan peningkatan ketumpatan dislokasi (sasaran ≤10³/cm²).

‌Iv. Pemeriksaan kualiti dan metrik utama ‌

‌V. Protokol Alam Sekitar dan Keselamatan‌

1. ‌Rawatan gas ekzos‌:

• Ekzos panggang: Meneutralkan So₂ dan Seo₂ dengan NaOH scrubbers (pH≥10);
• Ekzos penyulingan vakum: Memperbaiki dan memulihkan wap; Gas sisa terserap melalui karbon aktif.

1. ‌Kitar semula sanga‌:

• Lendir anod (mengandungi Ag, Au): pulih melalui hidrometallurgy (sistem h₂so₄-hcl);
• Sisa elektrolisis (mengandungi Pb, Cu): kembali ke sistem peleburan tembaga.

1. ‌Langkah keselamatan‌:

• Pengendali mesti memakai topeng gas (TE wap adalah toksik); Mengekalkan pengudaraan tekanan negatif (kadar pertukaran udara ≥10 kitaran/h).

‌ Process Garis Panduan Pengoptimuman

1. ‌Penyesuaian bahan mentah‌: Laraskan suhu panggang dan nisbah asid secara dinamik berdasarkan sumber lendir anod (contohnya, tembaga vs peleburan plumbum);
2. ‌Pemadanan kadar menarik kristal‌: Laraskan kelajuan menarik mengikut perolakan cair (nombor Reynolds Re≥2000) untuk menindas supercooling perlembagaan;
3. ‌Kecekapan tenaga‌: Gunakan pemanasan zon dwi-suhu (zon utama 500 ° C, sub-zon 400 ° C) untuk mengurangkan penggunaan kuasa rintangan grafit sebanyak 30%.