[发明专利]一种氧化-蒸发-碳热还原提纯粗硒的装置和方法

说明书

本发明提供了一种氧化‑蒸发‑碳热还原提纯粗硒的装置和方法，属于粗硒提纯技术领域。本发明提供的氧化‑蒸发‑碳热还原提纯粗硒的装置，包括氧化装置和蒸发‑碳热还原装置；本发明使用氧化装置先对粗硒进行氧化，使粗硒中的主元素硒挥发，实现硒与其他杂质元素的高效分离，得到硒氧化物；再使用蒸发‑碳热还原装置对硒氧化物挥发并进行还原反应，最终得到精硒。本发明还提供了使用上述装置提纯粗硒的方法，此法操作简单快速，不产生有毒物质H₂Se，所得精硒的纯度高。实施例结果表明，使用本发明方法所得精硒的纯度可达99.94％，硒的回收率可达95.45％，符合3N硒标准。

技术领域

本发明涉及粗硒提纯技术领域，特别涉及一种氧化-蒸发-碳热还原提纯粗硒的装置和方法。

背景技术

近年来，随着宇航、原子能、太阳能、电子半导体、富硒食品以及硒农业健康领域的发展，硒的需求与日俱增，硒已成为支撑高科技发展、新产品开发的关键材料。然而，稀散金属硒在地壳中的丰度仅为5×10^-6％，且粗硒中往往含有Te、Pb、Cu、S等杂质元素，因此硒的分离提纯技术的改进一直是硒产业发展中亟待解决的关键问题。

目前提纯硒的方法主要有化学提纯法和物理提纯法，化学提纯法主要先对粗硒进行氧化，再通过合适的化学试剂对硒进行还原，得到精硒。化学提纯法常涉及有毒、有害物质，生产安全问题压力大；且容易产生剧毒气体H₂Se，此法只用于制取少量超高纯硒或硒化物。物理提纯法利用硒与粗硒中单质碲、铜、铅、铁、金、银等杂质组元的蒸气压差异，硒蒸气压较高、易挥发，从而与杂质分离。CN105600758中提出了一种提纯粗硒的湿法精炼工艺，即在合金吹炼塔吸收液中添加NaOH除去部分贱金属，再依次用硫脲、HCl进行深度降杂，过滤得到较为纯净的亚硒酸溶液，再利用SO₂还原得到纯度较高的粗硒粉；CN1636867提出了一种采用干燥-真空蒸发工艺对硒原料进行提纯的方法，即先对硒原料进行洗涤，干燥至水分约0.1％，在加入真空炉中进行真空蒸发提纯。然而，这些方法都存在工艺繁琐，所得硒品质不高的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种氧化-蒸发-碳热还原提纯粗硒的装置和方法。本发明提供的提纯粗硒的方法操作简单快速，不产生有毒物质H₂Se，所得精硒的纯度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氧化-蒸发-碳热还原提纯粗硒的装置，包括氧化装置和蒸发-碳热还原装置；

所述氧化装置包括加热氧化区和气体收集区，所述加热氧化区设置有吹氧口；所述气体收集区的入口与所述加热氧化区的出口连通，所述气体收集区设置有尾气出口；

所述蒸发-碳热还原装置自下而上包括依次连通的蒸发区、碳热还原区和冷凝区；所述蒸发区与所述碳热连通处设置有分隔网；所述冷凝区设置有尾气出口。

本发明提供了一种使用上述装置提纯粗硒的方法，包括以下步骤：

(1)将粗硒原料置于所述氧化装置的加热氧化区中，通入氧化性气体，进行氧化反应，从气体收集区收集硒氧化物；

(2)将所述硒氧化物置于蒸发-碳热还原装置的蒸发区，将还原剂置于蒸发-碳热还原装置的碳热还原区，依次加热还原剂和硒氧化物，使蒸发区的硒氧化物挥发后进入碳热还原区进行还原反应，从冷凝区收集精硒。

优选的，所述步骤(1)中氧化性气体为氧气和/或空气。

优选的，所述氧化性气体的通入速度为0.3～0.5m/min。

优选的，所述步骤(1)中氧化反应的温度为280～500℃，时间为1.5～2.5h。

优选的，所述步骤(2)中还原剂为木炭、焦炭和无烟煤中的一种或几种。