[发明专利]一种5N碲生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种5N碲的制备方法，属于金属冶金提纯领域。

背景技术

高纯碲是制备化合物半导体材料的基础材料，例如碲化镉可以用来制造发光二极管、辐射探测器和太阳能电池；碲汞镉合金是红外发射体和探测器的最佳材料；碲铋硒锑合金是一种重要的温差热电材料，可以用来发电和致冷，如用于饮水机、冰箱、空调等民用产品的致冷，也可以使用在宇宙动力系统、航空航天、高空天气记录仪表、军用雷达冷却器及潜艇空调装置中。然而，用于制备碲铋硒锑合金材料的金属碲的纯度必须达到4N以上才能满足原料要求，否则直接影响到器件性能和效果。

目前，制备高纯碲的方法有区熔法、电解法和真空蒸馏法等，区熔法是利用含杂质的晶态物质熔化后再结晶时，杂质在结晶的固体和未结晶的液体中浓度是不同的方法；电解精炼法是将经过提纯的二氧化碲溶入氢氧化钠溶液配制成电解液，游离碱度控制在100g/L，在一定的电流、温度和时间下，在阴极板上的得到产品碲；粗碲的真空蒸馏法是依据碲具有高的蒸气压，并且与其他杂质金属的蒸气压有较大差别的原理，在高于碲熔点的温度下进行蒸馏，严格控制冷凝温度实现分段冷凝，获得高纯碲。

以纯度为4N的粗碲为原料制备纯度为5N碲的方法，到目前为止，最常用的是真空蒸馏法，大部分的工艺是通过控制流程中的冷凝温度实现对于杂质的分离或去除，由于碲料中含有多种不同的杂质，部分杂质如钠、硒的饱和蒸气压比碲的饱和蒸汽压高，在真空蒸馏过程中会先于碲挥发出来进入气相，严重影响碲的纯度。因此，为了提高碲的纯度，大部分的工艺是通过控制流程中的冷凝温度，通过分段冷凝，让碲与钠、硒元素分别在不同的温度区域中冷凝下来，从而达到分离的目的。但是上述通过分段冷凝难以实现将碲与钠、硒元素等杂质元素的彻底分离或快速降低，从而难以得到符合要求的高纯5N碲。

发明内容

针对上述缺陷，本发明旨在提供一种以4N碲为原料通过真空蒸馏提纯得到5N高纯碲的方法，该方法的特点是，在原料的筛选或者制备的过程，通过筛选或者预处理明显降低原料中部分杂质的含量，使原料中难以分离的杂质含量明显降低，在后续的工艺过程中，通过分段冷凝进一步降低其含量，得到各项杂质含量符合要求的高纯5N碲。

本发明的目的是由以下技术措施实现，一种5N碲的生产工艺，该工艺包括以下步骤：

将4N碲原料装入坩埚中，在加热前对系统进行抽真空使其达到所需的真空度时，开始升温至所需要的温度，使碲蒸发起来，对蒸发物冷凝收集，将蒸发产品在保护性气氛铸锭成型，得到高纯5N碲。

优选的，所有满足4N-碲国家标准质量指标的精碲都可以作为制备高纯5N-碲的原料。

优选的，所述原料满足4N碲国家标准质量指标但硒含量＞3ppm时，通过氢化降硒预处理使Se＜3ppm。

优选的，所述原料满足4N碲国家标准质量指标但钠含量＞0.8ppm时，通过造渣降钠预处理使Na＜0.8ppm。

优选的，真空蒸馏的温度470±10℃，时间3.0--4.5h，真空度2～8×10^-3pa。

优选的，将真空蒸馏得到的产品在保护性气氛铸锭成型，得到高纯5N碲锭。

优选的，将蒸馏得到的不符合要求的产品，返回到真空蒸馏工序。

优选的，将蒸馏得到硒超出质量控制要求而其他杂质元素满足产品质量指标，通过氢化降硒处理之后，使其变成合格产品后收集。

优选的，将蒸馏得到的残料进行二次真空蒸馏得到的残料，制备成含量为99.9％的碲丸。

优选的，将蒸馏得到的残料经过二次蒸馏得到二次真空蒸馏产品，返回到真空蒸馏工序进行再次蒸馏。

以下对本发明进行详述：

本发明的目的是由以下技术措施实现，一种高纯5N碲的生产工艺，该工艺包括以下步骤：

将4N碲原料装入坩埚中，在加热前对系统进行抽真空使其达到所需的真空度时，开始升温至所需要的温度，使碲蒸发起来，对蒸发物冷凝收集，将蒸发产品在保护性气氛铸锭成型，得到高纯5N碲。

原料的筛选和制备：

1)、所有满足4N-碲国家标准质量指标的精碲都可以作为制备高纯5N-碲的合格原料，所述原料可以自行购买或生产，下表1是4N碲的国家标准。

表1 4N-碲国家标准

2)、凡是经过一次真空蒸馏后，可以获得合格5N-碲产品的碲原料，都可以作为制备高纯5N-碲的原料。

3)、所述原料满足4N碲国家标准质量指标但硒含量＞3ppm时，通过氢化降硒预处理使Se＜3ppm。