7n Tellurium Crystal Growth and Purification

7n Tellurium Crystal Growth and Purification

I. Grondstof voorbehandeling en voorlopige zuivering‌

1. ‌Selectie van grondstof en verpletterende‌

• ‌Materiële vereisten‌: gebruik tellurium erts of anode slijm (TE -gehalte ≥5%), bij voorkeur koperen smeltende anode slijm (met cu₂te, cu₂se) als grondstof.
• ‌Voorbehandelingsproces‌:
• Grof verpletterend tot deeltjesgrootte ≤5 mm, gevolgd door kogelmalen tot ≤200 gaas;
• Magnetische scheiding (magnetische veldintensiteit ≥0,8t) om Fe, Ni en andere magnetische onzuiverheden te verwijderen;
• Schuim flotatie (pH = 8-9, Xanthate-verzamelaars) om Sio₂, Cuo en andere niet-magnetische onzuiverheden te scheiden.
• ‌Voorzorgsmaatregelen‌: vermijd het introduceren van vocht tijdens natte voorbehandeling (vereist drogen voordat je braadt); controle omgevingsvochtigheid ≤30%.

1. ‌Pyrometallurgisch braads en oxidatie‌

• ‌Procesparameters‌:
• Oxidatie Roostertemperatuur: 350 - 600 ° C (geënsceneerde controle: lage temperatuur voor ontzwaveling, hoge temperatuur voor oxidatie);
• Roostijd: 6-8 uur, met o₂ debiet van 5-10 l/min;
• Reagens: geconcentreerd zwavelzuur (98% H₂so₄), massaverhouding te₂so₄ = 1: 1.5.
• ‌Chemische reactie‌:
  Cu2te+2o2+2H2SO4 → 2CUSO4+TEO2+2H2OCU2 TE+2O2+2H2 SO4 → 2CUSO4+TEO2+2H2 O
• ‌Voorzorgsmaatregelen‌: controletemperatuur ≤600 ° C om TEO₂ -vervluchtiging te voorkomen (kookpunt 387 ° C); Behandel uitlaatgas met NaOH -scrubbers.

‌Ii. Elektrorefining en vacuüm destillatie‌

1. ‌Electrorefining‌

• ‌Elektrolytensysteem‌:
• Elektrolytsamenstelling: H₂so₄ (80-120G/L), TEO₂ (40-60G/L), additief (gelatine 0,1-0,3 g/l);
• Temperatuurregeling: 30–40 ° C, circulatiedebiet 1,5 - 2 m³/h.
• ‌Procesparameters‌:
• Stroomdichtheid: 100-150 A/m², celspanning 0,2-0,4V;
• Elektrode -afstand: 80-120 mm, kathodeafzetting Dikte 2-3 mm/8h;
• Efficiëntie van de onzuiverheidsverwijdering: Cu ≤5ppm, Pb ≤1ppm.
• ‌Voorzorgsmaatregelen‌: Filter regelmatig elektrolyt (nauwkeurigheid ≤1μm); Mechanisch polijsten anode -oppervlakken om passivering te voorkomen.

1. ‌Vacuümstillatie‌

• ‌Procesparameters‌:
• Vacuümniveau: ≤1 × 10⁻²pa, destillatietemperatuur 600-650 ° C;
• Condensorzone temperatuur: 200–250 ° C, TE damp condensatie -efficiëntie ≥95%;
• Distillatietijd: 8–12H, capaciteit van één batch ≤50kg.
• ‌Onzuiverheidsverdeling‌: Low-koken onzuiverheden (SE, S) accumuleren aan het condensorfront; Hoogboilen onzuiverheden (PB, AG) blijven in residuen.
• ‌Voorzorgsmaatregelen‌: Pre-pomp vacuümsysteem tot ≤5 × 10⁻³pa ​​vóór verwarming om TE-oxidatie te voorkomen.

‌Iii. Kristalgroei (directionele kristallisatie) ‌

1. ‌Apparatuurconfiguratie‌

• ‌Crystal Growthoven -modellen‌: TDR-70A/B (capaciteit van 30 kg) of TRDL-800 (capaciteit van 60 kg);
• Kruisbaar materiaal: hoog-zuiver grafiet (asgehalte ≤5ppm), afmetingen φ300 × 400 mm;
• Verwarmingsmethode: grafietweerstand verwarming, maximale temperatuur 1200 ° C.

1. ‌Procesparameters‌

• ‌Smelt controle‌:
• Smelttemperatuur: 500–520 ° C, smeltpooldiepte 80-120 mm;
• Beschermingsgas: AR (zuiverheid ≥99,999%), stroomsnelheid 10-15 L/min.
• ‌Kristallisatieparameters‌:
• Treksnelheid: 1-3 mm/u, kristalrotatiesnelheid 8-12rpm;
• Temperatuurgradiënt: axiale 30-50 ° C/cm, radiaal ≤10 ° C/cm;
• Koelmethode: watergekoelde koperen basis (watertemperatuur 20-25 ° C), bovenste stralingskoeling.

1. ‌Onzuiverheidscontrole‌

• ‌Segregatie -effect‌: onzuiverheden zoals Fe, Ni (segregatiecoëfficiënt <0,1) accumuleren bij korrelgrenzen;
• ‌Cycli remt‌: 3-5 cycli, uiteindelijke totale onzuiverheden ≤0,1ppm.

1. ‌Voorzorgsmaatregelen‌:

• Bedek het smeltoppervlak met grafietplaten om TE -vervluchtiging te onderdrukken (verliessnelheid ≤0,5%);
• Monitor de kristaldiameter in realtime met behulp van lasermeters (nauwkeurigheid ± 0,1 mm);
• Vermijd temperatuurschommelingen> ± 2 ° C om toename van de dislocatiedichtheid te voorkomen (doel ≤10³/cm²).

‌Iv. Kwaliteitsinspectie en belangrijke statistieken‌

‌V. Milieu- en veiligheidsprotocollen‌

1. ‌Uitlaatgasbehandeling‌:

• Roosterende uitlaat: neutraliseer SO₂ en SEO₂ met NaOH -scrubbers (ph≥10);
• Vacuüm destillatie uitlaat: condenseren en herstellen te damp; Restgassen geadsorbeerd via geactiveerde koolstof.

1. ‌Slagrecycling‌:

• Anode slijm (met Ag, Au): herstel via hydrometallurgie (H₂so₄-HCl-systeem);
• Elektrolyseresten (bevattende PB, Cu): Keer terug naar koperen smeltsystemen.

1. ‌Veiligheidsmaatregelen‌:

• Operators moeten gasmaskers dragen (te damp is giftig); Handhaaf de negatieve drukventilatie (luchtwisselkoers ≥10 cycli/h).

‌ Process -optimalisatierichtlijnen‌

1. ‌Grondstofaanpassing‌ ‌: Roostertemperatuur en zuurverhouding dynamisch aanpassen op basis van anodeslijmbronnen (bijv. Koper versus loodsmelting);
2. ‌Crystal -treksnelheid matching‌: Pas de treksnelheid aan volgens smeltconvectie (Reynolds -nummer RE≥2000) om constitutionele supercooling te onderdrukken;
3. ‌Energie -efficiëntie‌: gebruik dual-temperatuurzoneverwarming (hoofdzone 500 ° C, sub-zone 400 ° C) om het stroomverbruik van het grafietweerstand met 30% te verminderen.