7n Tellurium Crystal Growth and Purification

7n Tellurium Crystal Growth and Purification

‌I. Hilaw na materyal na pagpapanggap at paunang paglilinis‌

1. ‌Raw na pagpili ng materyal at pagdurog‌

• ‌Mga kinakailangan sa materyal‌: Gumamit ng tellurium ore o anode slime (TE content ≥5%), mas mabuti ang tanso na smelting anode slime (na naglalaman ng cu₂te, cu₂se) bilang hilaw na materyal.
• ‌Proseso ng Pretreatment‌:
• Magaspang na pagdurog sa laki ng butil ≤5mm, na sinusundan ng paggiling ng bola sa ≤200 mesh;
• Magnetic paghihiwalay (magnetic field intensity ≥0.8t) upang alisin ang Fe, Ni, at iba pang mga magnetic impurities;
• Froth flotation (pH = 8-9, xanthate collectors) upang paghiwalayin ang Sio₂, CuO, at iba pang mga di-magnetic impurities.
• ‌Mga pag-iingat‌: Iwasan ang pagpapakilala ng kahalumigmigan sa panahon ng basa na pagpapanggap (nangangailangan ng pagpapatayo bago litson); Kontrolin ang ambient na kahalumigmigan ≤30%.

1. ‌Pyrometallurgical litson at oksihenasyon‌

• ‌Mga parameter ng proseso‌:
• Ang temperatura ng litson ng oksihenasyon: 350-600 ° C (itinanghal na kontrol: mababang temperatura para sa desulfurization, mataas na temperatura para sa oksihenasyon);
• Oras ng litson: 6-8 na oras, na may rate ng daloy ng O₂ na 5-10 l/min;
• Reagent: puro sulpuriko acid (98% h₂so₄), mass ratio te₂so₄ = 1: 1.5.
• ‌Reaksyon ng kemikal‌:
  Cu2te+2O2+2H2SO4 → 2CUSO4+TEO2+2H2OCU2 TE+2O2+2H2 SO4 → 2CUSO4+TEO2+2H2 O.
• ‌Mga pag-iingat‌: temperatura ng control ≤600 ° C upang maiwasan ang pagkasumpungin ng Teo₂ (kumukulo na punto 387 ° C); Tratuhin ang maubos na gas sa mga scrubber ng NaOH.

‌Ii. Electrorefining at vacuum distillation‌

1. ‌Electrorefining‌

• ‌Sistema ng Electrolyte‌:
• Komposisyon ng Electrolyte: H₂SO₄ (80-120G/L), TEO₂ (40-60G/L), additive (gelatin 0.1-0.3g/L);
• Kontrol ng temperatura: 30-40 ° C, rate ng daloy ng sirkulasyon 1.5-2 m³/h.
• ‌Mga parameter ng proseso‌:
• Kasalukuyang density: 100-150 A/m², boltahe ng cell 0.2-0.4V;
• Electrode spacing: 80-120mm, kapal ng pag -aalis ng katod 2-3mm/8h;
• Kahusayan sa Pag -alis ng Kakayahan: Cu ≤5ppm, Pb ≤1ppm.
• ‌Mga pag-iingat‌: Regular na i -filter ang electrolyte (kawastuhan ≤1μm); mekanikal na polish anode ibabaw upang maiwasan ang passivation.

1. ‌Vacuum distillation‌

• ‌Mga parameter ng proseso‌:
• Antas ng Vacuum: ≤1 × 10⁻²pa, temperatura ng distillation 600-6650 ° C;
• Temperatura ng condenser zone: 200-250 ° C, kahusayan ng condensation ng singaw ≥95%;
• Oras ng Distillation: 8–12h, kapasidad ng solong-batch ≤50kg.
• ‌Pamamahagi ng kawalang -kilos‌: Ang mga mababang-kumukulong impurities (SE, S) ay naipon sa harap ng condenser; Ang mga mataas na kumukulong impurities (PB, AG) ay nananatili sa mga nalalabi.
• ‌Mga pag-iingat‌: Pre-pump vacuum system sa ≤5 × 10⁻³pa ​​bago ang pag-init upang maiwasan ang pag-oksihenasyon ng TE.

‌Iii. Paglago ng Crystal (Directional Crystallization) ‌

1. ‌Pagsasaayos ng kagamitan‌

• ‌Mga Modelo ng Paglago ng Crystal‌: TDR-70A/B (30kg kapasidad) o TRDL-800 (60kg kapasidad);
• Krus na materyal: mataas na kadalisayan grapiko (nilalaman ng abo ≤5ppm), mga sukat φ300 × 400mm;
• Paraan ng Pag -init: Pag -init ng paglaban sa grapayt, maximum na temperatura 1200 ° C.

1. ‌Mga parameter ng proseso‌

• ‌Melt Control‌:
• Temperatura ng pagtunaw: 500-520 ° C, matunaw na lalim ng 80-120mm;
• Proteksyon ng gas: AR (kadalisayan ≥99.999%), rate ng daloy 10-15 l/min.
• ‌Mga parameter ng crystallization‌:
• Rate ng paghila: 1–3mm/h, bilis ng pag -ikot ng kristal 8-12rpm;
• Gradient ng temperatura: axial 30-50 ° C/cm, radial ≤10 ° C/cm;
• Pamamaraan ng Paglamig: base ng tanso na pinalamig ng tubig (temperatura ng tubig 20-25 ° C), top radiative cooling.

1. ‌Kontrol ng impuryo‌

• ‌Epekto ng paghihiwalay‌: Ang mga impurities tulad ng Fe, Ni (koepisyent ng segregasyon <0.1) ay naipon sa mga hangganan ng butil;
• ‌Pag -remelting ng mga siklo‌: 3-5 siklo, pangwakas na kabuuang impurities ≤0.1ppm.

1. ‌Mga pag-iingat‌:

• Takpan ang matunaw na ibabaw na may mga grapiko na plato upang sugpuin ang volatilization ng TE (pagkawala ng rate ≤0.5%);
• Subaybayan ang kristal na diameter sa real time gamit ang mga gauge ng laser (kawastuhan ± 0.1mm);
• Iwasan ang pagbabagu -bago ng temperatura> ± 2 ° C upang maiwasan ang pagtaas ng density ng dislocation (target ≤10³/cm²).

‌Iv. Kalidad inspeksyon at pangunahing sukatan‌

‌V. Mga protocol ng kapaligiran at kaligtasan

1. ‌Paggamot ng gas‌:

• Litson na maubos: neutralisahin ang SO₂ at SEO₂ na may mga scrubber ng NaOH (PH≥10);
• Vacuum Distillation Exhaust: Condense at Recover Te singaw; Ang mga natitirang gas ay na -adsorbed sa pamamagitan ng aktibong carbon.

1. ‌Slag recycling‌:

• Anode Slime (naglalaman ng AG, AU): mabawi sa pamamagitan ng hydrometallurgy (H₂SO₄-HCL system);
• Mga nalalabi sa Electrolysis (naglalaman ng PB, CU): Bumalik sa mga sistema ng smelting ng tanso.

1. ‌Mga hakbang sa kaligtasan‌:

• Ang mga operator ay dapat magsuot ng mga maskara ng gas (ang singaw ng TE ay nakakalason); Panatilihin ang negatibong presyon ng bentilasyon (rate ng palitan ng hangin ≥10 cycle/h).

‌Process Optimization Guidelines‌

1. ‌Raw na pagbagay sa materyal‌: Ayusin ang temperatura ng litson at ratio ng acid na pabago -bago batay sa mga mapagkukunan ng anode slime (hal., Tanso kumpara sa lead smelting);
2. ‌Crystal Pulling Rate Matching‌: Ayusin ang bilis ng paghila ayon sa matunaw na kombeksyon (Reynolds number re≥2000) upang sugpuin ang konstitusyonal na supercooling;
3. ‌Kahusayan ng enerhiya‌: Gumamit ng dual-temperatura zone pagpainit (pangunahing zone 500 ° C, sub-zone 400 ° C) upang mabawasan ang pagkonsumo ng lakas ng paglaban ng grapayt sa pamamagitan ng 30%.