高纯碲的制备方法
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碲te还原-回复碲(Te)是一种化学元素,它属于氧族元素,位于碘和锑之间,具有原子序数52。
碲是一种具有特殊化学性质的金属loid,它在室温下呈灰色固体,有着良好的电导率和热导率。
除了具有一些重要的应用领域外,碲还可以通过还原反应进行提取和制备。
本文将逐步介绍碲的还原过程。
第一步:了解碲的特性和用途。
在开始讨论碲的还原过程之前,我们首先需要了解碲的特性和用途。
作为一种重要的金属loid,碲在化学和电子工业中具有广泛的应用。
它可以用于制备太阳能电池、光探测器和热电转换器等电子设备,因为它对太阳光和热能的响应非常敏感。
此外,碲还可以用于制备光敏材料、颜料和橡胶等。
第二步:了解碲的提取和制备方法。
碲的提取和制备方法主要包括火法和湿法。
火法主要是通过将碲矿石与氢气或还原剂加热反应,从而使碲蒸汽得到冷凝并收集得到纯碲。
湿法则是利用氢氧化钠或氢氧化钾等碱性溶液来将碲与其他金属离子分离,然后通过蒸发结晶或电化学析出得到纯碲。
第三步:介绍碲的还原反应。
碲可以通过与还原剂反应来进行还原。
常用的还原剂有亚硫酸钠、亚硝酸银和碘化钠等。
下面以亚硫酸钠为例,介绍碲的还原过程。
1. 准备实验材料和仪器。
首先,我们需要准备碲粉末和亚硫酸钠的溶液。
此外,还需要试管、滴管和加热设备等实验仪器。
2. 将碲粉末与亚硫酸钠溶液混合。
将适量的碲粉末加入含有亚硫酸钠的试管中,并充分混合悬浮液。
3. 加热反应溶液。
将试管加热至适当的温度,通常在70-90摄氏度之间。
加热过程中,亚硫酸钠会被氧化为硫酸钠,同时还原碲离子生成碲沉淀。
4. 过滤和干燥。
待反应结束后,将试管中的混合物过滤,将碲沉淀捞取出来。
然后将碲沉淀放置于干燥器中进行干燥,得到纯碲。
第四步:应用和展望。
碲作为一种重要的金属loid,在太阳能电池和其他电子器件中有着广泛的应用。
随着科技的发展,碲的应用前景将变得更加广阔。
例如,在光伏行业中,研究人员正在努力开发更高效的碲太阳能电池技术,以提高太阳能利用率和降低能源成本。
分离硒回收碲的工艺流程英文回答:## Selenium Removal Process for Tellurium Recovery.Introduction.Tellurium (Te) is a rare metal with a wide range of applications in electronics, solar cells, and semiconductors. Selenium (Se) is a by-product of tellurium production and can significantly affect its properties. Therefore, it is crucial to develop efficient methods for separating Se from Te to obtain high-purity tellurium.Process Overview.The separation of Se from Te involves a multi-step process that typically includes:Leaching.Solvent extraction.Purification.Leaching.The first step is to leach the Te-containing material with a suitable solvent, such as hydrochloric acid (HCl) or sulfuric acid (H2SO4). This process dissolves the Te and Se into the solution, leaving behind impurities. The leaching conditions, such as temperature, pH, and agitation, are optimized to maximize Te and Se extraction while minimizing the leaching of impurities.Solvent Extraction.The leached solution is then subjected to solvent extraction using an organic solvent that selectively extracts Te from the solution. The most commonly used solvent is tri-n-octylamine (TOA) dissolved in kerosene. The Te partitions into the organic phase, while Se remainsin the aqueous phase. The organic phase containing the Teis then separated from the aqueous phase.Purification.The Te-rich organic phase undergoes furtherpurification steps to remove any remaining Se and other impurities. This may involve additional solvent extraction stages, precipitation, or crystallization. The purified Te is then dried and smelted to produce high-purity tellurium.Advantages.The selenium removal process described above offers several advantages:High efficiency of Te extraction.Selective removal of Se.Adaptability to different Te-containing materials.Scalability for industrial applications.Challenges.Despite its advantages, the process also faces some challenges:Optimization of leaching conditions to maximize Te extraction while minimizing impurity leaching.Selection of suitable solvents for effective Te extraction and Se rejection.Minimization of solvent losses and environmental impact.Research and Development.Ongoing research and development efforts focus on improving the efficiency and selectivity of the selenium removal process. This includes exploring new solvents, optimizing process parameters, and developing innovative purification techniques.中文回答:## 硒回收碲工艺流程。
碲化镉的制备方法
碲化镉是一种半导体材料,常用于光电器件和太阳能电池。
以下是碲化镉的制备方法:
1.准备镉和碲的前驱体:将高纯度的镉和碲化合物(如碲粉)准备好作为反应前驱体。
2.准备反应容器:选择一个合适的高温反应容器,如石英管或陶瓷舟。
3.反应装置预处理:将反应容器置于真空或保护气体环境中,并加热至适当的温度,通常在600°C至900°C之间。
4.反应前驱体加入:将镉和碲的前驱体加入预热的反应容器中,按预定比例混合。
5.反应过程:保持反应容器在适当的温度下,进行一段时间的反应,允许镉和碲反应生成碲化镉晶体。
6.冷却:在反应完成后,缓慢冷却反应容器,使产物冷却至室温。
7.粉碎和处理:将产生的碲化镉晶体取出,并进行粉碎和必要的处理,以得到所需的形式(如粉末或薄膜)。
碲的蒸馏工艺
碲的蒸馏工艺是将固态或液态的碲加热至蒸发温度,然后通过冷凝的方式将蒸汽转化为液态。
以下是碲的蒸馏工艺步骤:
1. 确定蒸馏设备:选择一个合适的蒸馏设备,通常是一个带有加热器和冷凝器的蒸馏装置。
设备应具备足够的强度和耐腐蚀性来处理碲。
2. 准备原料:将固态或液态的碲放入蒸馏设备的加热器中,确保原料足够纯净。
3. 加热原料:打开加热器,加热碲原料。
加热温度应超过碲的蒸发温度,使其蒸发成蒸汽。
4. 冷凝蒸汽:将碲蒸汽通过管道引导到冷凝器中。
冷凝器中的冷却剂使蒸汽迅速冷却并转化为液态。
5. 收集液态碲:收集冷凝后的液态碲,并将其存储或进一步处理。
需要注意的是,碲在常温下为固态,其蒸发温度为1395C。
碲具有高蒸发温度和易氧化的性质,因此在蒸馏过程中应注意控制温度和氧气的接触,以避免氧化或其他损失。
分离工程期末论文碲的分离提纯技术研究进展The Researches and Developments in separation and purification of Tellurium学院:化学工程学院专业班级:化学工程与工艺化工081学生姓名:叶蕙学号: 050811110指导教师:戴卫东(副教授)2011年6月碲的分离提纯技术研究进展The Researches and Developments in separation and purification ofTellurium摘要:近年来稀有分散元素碲的分离、提纯方法发展很快。
目前对碲的分离提纯,主要方法有:硫酸化焙烧法、苏打粉焙烧法、碱性高压浸出法、氧化酸浸法、酸浸-还原-电积工艺法、液膜法、溶剂萃取分离法、微生物法、真空蒸馏法、区熔精炼法、电解精炼法等。
以二氧化碲为原料采用电解精炼法制得的碲的纯度达99.99 % , 粗碲真空蒸馏法,制备出的碲的纯度可达99. 999 % , 而区熔精炼法制得碲的纯度可达99. 99995 %。
本文,对以上各分离提纯碲的方法做了综述。
Abstract:In recent years, The separation and purification methods of rare scattered elements of Tellurium is developing very quickly. At present the purification of Tellurium,the main methods are as follows: Sulfated high-temperature calcinations, Soda high-temperature calcinations, Alkaline high-pressure leaching method, Oxidizing acid leaching, Acid leaching reduction-electrolytic process method, Liquid membrane method, Solvent extraction separation method, microbiological method, vacuum distillation, Area molten refining method, Electrolytic refining method, etc. By using electrolytic refining method and take Tellurium dioxide as the raw materials to product Tellurium,the purity reached 99. 99 %, Thick Tellurium vacuum distillation, Preparation of the purity tellurium out can reached 99.999%, And adopt the method of area molten refining, the production of Tellurium with refining to 99.99995% purity.The purification methods of tellurium species has been reviewed in this paper .关键词:碲;分离;提纯;萃取;真空蒸馏;区熔精炼;电解精炼Keywords:Tellurium;separation;purification;exaction; vacuum distillation; area molten refining; electrolytic refining引言:碲是一种稀有的分散元素,在地壳中含量极低,丰度仅为1 ×10- 9 ~16 ×10- 9。
碲te还原-回复碲(Te)是一种化学元素,属于半金属元素。
它的发现可以追溯到19世纪初,由于它的稀少性和特殊性质,碲资源被广泛应用于各个领域。
本文将以碲元素的还原为主题,详细介绍碲的还原过程及其应用。
首先,让我们了解一下什么是还原反应。
还原反应是指化学物质失去氧原子或者获得电子的过程。
在还原反应中,还原剂提供电子,从而使其他物质发生还原,而被还原的物质被称为氧化剂。
在碲的还原过程中,我们需要找到适合的还原剂来完成这一过程。
最常用的碲还原剂是亚砜(sulfoxide)、亚硫酸盐(sulfite)和亚砜酸(sulfonic acid)。
亚砜作为强还原剂,可以在较低的温度下将碲化合物还原成碲元素。
而亚硫酸盐和亚砜酸作为较弱的还原剂,则需要在高温下进行还原反应。
此外,氢气和铝粉也可以用作碲的还原剂,在高温下能够将碲化合物还原为碲元素。
碲的还原过程可以通过以下步骤展开:1. 首先,选择适当的还原剂。
根据所需的还原条件和反应性能,选择合适的还原剂。
亚砜是一种强还原剂,常用于室温下的碲还原;而亚硫酸盐和亚砜酸则适用于高温条件下的还原反应。
2. 准备反应体系。
将碲化合物溶解在适当的溶剂中,通常是有机溶剂,以便更好地与还原剂反应。
确保反应物质充分混合,并根据需要调整pH值和温度。
3. 反应过程控制。
根据选定的还原剂和反应体系,控制反应的时间、温度和pH值。
对于高温条件下的反应,外部加热设备是必需的,可以使用热板、热油浴或其他适当的工具来提供所需的温度。
4. 反应产物分离。
一旦还原反应完成,将产生的碲元素从溶液中分离出来。
通常,可以通过过滤、萃取和蒸馏等方法来分离和纯化碲元素。
碲的还原过程不仅可以用于制备高纯度的碲元素,还可以应用于多种科学和工业领域。
以下是一些常见的碲还原应用:1. 半导体材料:碲元素广泛应用于半导体材料的制备。
通过还原碲化合物,可以得到高纯度的碲元素,用于制备光电子器件、太阳能电池和激光器等。
2. 医疗领域:碲元素具有抗菌和抗氧化性能,可用于医疗卫生产品的制备。
金属碲上下游【实用版】目录一、金属碲概述二、金属碲的上游产业1.碲矿开采与加工2.碲的提炼与精炼三、金属碲的下游产业1.碲化镉太阳能电池2.碲化锌半导体材料3.红外探测器材料四、金属碲市场前景与挑战1.市场需求与产能2.环保与资源限制正文【一、金属碲概述】金属碲(tellurium,Te)是一种银白色的金属元素,化学符号为 Te,原子序数为 52,位于元素周期表的第六周期第 VIA 族。
碲具有熔点高、沸点低、延展性好等物理性质,同时在化学性质上表现出一定的还原性。
由于其特殊的物理和化学性质,碲被广泛应用于太阳能电池、半导体材料、红外探测器材料等领域。
【二、金属碲的上游产业】1.碲矿开采与加工碲矿是指含有碲元素的矿石,通常与其他金属元素伴生。
碲矿的开采与加工过程主要包括采矿、选矿、精矿处理等环节。
在采矿过程中,通常采用地下开采和露天开采两种方式。
选矿过程中,通过浮选、重选等方法将碲矿物与其他矿物分离。
精矿处理过程中,采用化学提炼和电解精炼等方法将碲元素提炼出来。
2.碲的提炼与精炼碲的提炼主要通过氧化还原法和电解法进行。
氧化还原法是将碲矿石与硫酸等还原剂混合,生成碲化氢等气体,再通过氧化、吸收等步骤将碲元素提炼出来。
电解法是将碲矿石熔融后,通过电解将碲元素提取出来。
碲的精炼主要是通过电解精炼,将碲提炼成高纯度的碲。
【三、金属碲的下游产业】1.碲化镉太阳能电池碲化镉太阳能电池是一种薄膜太阳能电池,由碲化镉薄膜和背接触层组成。
碲化镉太阳能电池具有较高的光电转换效率,广泛应用于太阳能发电领域。
2.碲化锌半导体材料碲化锌(ZnTe)是一种具有良好半导体特性的材料,被广泛应用于光电子和微电子领域。
碲化锌可以制成各种光电子器件,如发光二极管、激光二极管等。
3.红外探测器材料碲化镉(CdTe)具有良好的红外探测性能,被广泛应用于红外探测器领域。
碲化镉可以制成各种红外探测器件,如热像仪、红外摄像机等。
【四、金属碲市场前景与挑战】1.市场需求与产能随着碲化镉太阳能电池、碲化锌半导体材料等产业的发展,对碲的需求逐渐增加。
碲te还原-回复关于碲的还原反应。
碲(Te)是一种化学元素,属于氧族元素,与氧、硫、硒和钋等元素有着相似的化学性质。
在自然界中,碲主要以硫化碲(TeS)的形式存在,它是一种黑色固体,常见于一些碲矿石中。
碲也可以与氢、碘等元素形成化合物。
碲的还原反应是指将碲化合物转化为纯碲或者将碲化合物中的碲转化为更低氧化态的化合物的化学反应。
在实际应用中,从碲化合物中提取纯碲或者制备碲化物是一种常见的需求。
下面,我们将逐步介绍碲的还原反应及其相关实验。
一、从碲矿石中提取纯碲碲矿石是含有碲的矿石,其中主要的化合物是硫化碲(TeS)。
提取纯碲的一种方法是将碲矿石粉碎,并在氢气氛下进行热解还原反应。
具体步骤如下:1. 将碲矿石粉碎,得到细小的颗粒。
2. 将粉碎后的碲矿石放置于还原炉中,然后用氢气进行冲洗,使反应环境中无氧气存在。
3. 加热还原炉,将温度升至适当的程度(通常在400-600摄氏度之间),进行碲的热解还原反应。
在这个温度范围内,硫化碲(TeS)会分解成碲和二硫化碲(TeS2)。
4. 硫化碲(TeS)分解产物中的碲会通过反应炉的出口与冷却设备相连接,冷却设备中的水会将碲冷凝,得到纯碲。
二、制备碲化物碲化物是由碲和其他元素形成的化合物。
在实验室中,通常采用还原反应来制备碲化物,即用氢气还原由碲和其他元素形成的化合物。
具体步骤如下:1. 准备碲和所需反应的其他元素,例如氢气、碘等。
2. 将碲和其他元素按照一定的摩尔比例混合,并放置于反应器中。
如果需要控制反应条件,可以在反应器中添加一定量的惰性气体(如氩气)。
3. 加热反应器,将温度升至适当的程度。
不同的碲化物需要不同的反应温度。
在反应过程中,碲和其他元素发生反应,生成相应的碲化物。
4. 控制反应时间,根据需要进行恰当的反应时间。
5. 冷却反应器,待反应完成后,从反应器中取出产物。
总结:碲的还原反应是一种将碲化合物转化为纯碲或者生成碲化物的化学反应。
通过合理选择反应条件和操作步骤,可以实现从碲矿石中提取纯碲或者制备碲化物的目的。
金属碲产量一、引言金属碲是一种稀有金属,具有广泛的应用价值。
它在光伏产业中被广泛应用于太阳能电池板的制造,同时也用于半导体行业、光电子器件、红外探测器等领域。
随着可再生能源产业的快速发展和科技进步,金属碲的需求量也在不断增加。
本文将从全球金属碲产量、主要产地、生产工艺等方面进行探讨。
二、全球金属碲产量概述全球金属碲的产量仍然较为有限。
根据相关数据统计,全球金属碲的年产量约为XXX吨。
然而,随着新能源产业的迅猛发展,金属碲的需求量逐年增加,未来金属碲的产量也有望进一步提升。
三、主要金属碲产地1. 加拿大加拿大是全球重要的金属碲产地之一。
该国拥有丰富的金属碲矿藏资源,主要分布在不列颠哥伦比亚省和安大略省。
加拿大的金属碲产量在全球范围内具有重要地位。
2. 中国中国也是金属碲的重要产地之一。
我国在新能源产业的发展中起到了重要的推动作用,金属碲作为太阳能电池板制造的关键原材料,国内对金属碲的需求量逐年增加。
我国主要的金属碲产地包括云南、四川等地。
3. 美国美国也是金属碲的重要产地之一。
该国拥有丰富的金属碲矿藏资源,主要分布在爱达荷州、科罗拉多州等地。
由于美国在可再生能源领域的发展较为迅速,金属碲的产量也在不断增加。
四、金属碲的生产工艺金属碲的生产工艺主要包括以下几个环节:1. 矿石选矿首先需要对含碲矿石进行选矿处理,将矿石中的杂质和有价金属分离,得到高纯度的金属碲矿石。
2. 碲化物提取选矿后的矿石通过化学方法提取,得到碲化物化合物。
常用的碲化物提取方法包括碱法、酸法等。
3. 碲化物精炼碲化物经过精炼处理,得到高纯度的金属碲。
常见的精炼方法包括真空蒸馏法、熔盐电解法等。
4. 金属碲的制备通过还原等工艺,将金属碲从碲化物中提取出来,制备成金属碲产品。
五、金属碲产量的影响因素金属碲的产量受多种因素影响,包括矿石资源储量、开采技术、生产工艺等。
同时,市场需求的波动也会对金属碲产量产生一定影响。
随着可再生能源产业的快速发展,金属碲的需求量不断增加,这也将促使金属碲的产量进一步提高。
光伏材料中的碲纯度概述及解释说明1. 引言:1.1 概述引言部分旨在介绍本篇长文的主题和内容,即光伏材料中的碲纯度。
光伏材料作为太阳能电池的重要组成部分,对于提高太阳能发电效率具有关键性影响。
而碲作为一种重要的光伏材料,其纯度对太阳能电池的性能和稳定性起着重要作用。
因此,本文将全面探讨光伏材料中碲纯度的概述、测量方法和标准、影响因素以及改善措施与方法。
1.2 文章结构本文共分为6个主要部分。
引言部分(第1章)主要是对本文的主题和结构进行介绍,并说明了该主题的背景和意义。
接下来,第2章将概述光伏材料中碲纯度的重要性以及碲在光伏材料中的应用与意义。
第3章将详细解释说明碲纯度的测量方法和标准,包括常用的测量方法以及国际标准及评判指标,并讨论其重要性和发展趋势。
第4章将对导致光伏材料中碲纯度不达标的原因进行分析,包括生产工艺与设备限制因素、原始原料质量问题以及环境污染与后续加工因素等。
第5章将探讨改善光伏材料中碲纯度的措施和方法研究,包括生产工艺改进与优化方案、原材料筛选与净化技术,以及污染控制和后续加工技术创新。
最后,在第6章中给出结论部分,总结全文并提出未来研究的展望。
1.3 目的本文的目的是深入探讨光伏材料中碲纯度对太阳能电池性能的影响,并介绍相关测量方法和标准。
同时,还将分析导致碲纯度不达标的原因,并提出改善碲纯度的措施和方法研究。
通过本文的撰写,旨在增加人们对于光伏领域相关问题的了解,并为产业界提供一定参考价值,从而促进太阳能发电技术在实际应用中更好地发展和推广。
2. 光伏材料中的碲纯度概述2.1 光伏材料的重要性光伏材料是太阳能光伏发电系统中的关键组成部分,它们能够将太阳能转化为电能。
其中,碲是一种常用的基础材料,被广泛用于制造光伏电池。
因此,了解碲在光伏材料中的纯度及其相关问题对于提高光伏电池效率和稳定性具有重要意义。
2.2 碲在光伏材料中的应用与意义碲在光伏材料中具有良好的光吸收特性和电学性能,在太阳辐射下产生电荷载流子,并可有效转换为电能。
碲的分离提纯技术研究进展①程王利王利,李啊林3(江西理工大学资源与环境工程学院,江西赣州341000)摘要:目前分离提纯碲的方法主要有苏打粉焙烧法、碱性高压浸出法、硫酸化焙烧法、氧化酸浸法、萃取法、液膜法、微生物法、电解精炼法、真空蒸馏法、区熔精炼法等,其中电解精炼法得到的碲的纯度达到99.99%,真空蒸馏碲的纯度达到99.999%,区熔精炼碲的纯度可达99.999995%,本文综述了以上分离提纯碲的方法。
关键词:萃取;液膜法;电解精炼;真空蒸馏;区熔精炼;碲;分离提纯中图分类号:T N304.05;O613.53 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2008)01-0115-06 碲是1782年德国人米勒・冯・赖兴施泰因在扎拉特奈砂矿中发现的一种叫做白金矿的特殊矿物,当时认为是锑和铋的合金矿,并未引起注意。
直到1798年,经德国人克拉普罗斯研究证实,这种白金矿并不含锑和铋,而是一种新金属。
他以拉丁语“tellus”命名,其意思是“地球”,这就是碲(telluri2 um)。
现在人们习惯地把镓、铟、铊、锗、硒、碲和铼等7个元素称为稀散金属[1,2]。
在自然界,除了自然碲外,碲主要是与金,银和铂族元素以及铅,铋,铜,铁,锌,镍等金属元素形成碲化物、碲硫(硒)化物、碲的氧化物以及含氧盐等[3,4]。
碲的应用范围广阔,主要用于冶金工业中钢铁、有色金属的添加剂,其次是石油、化工生产的催化剂、橡胶的硫化剂、促凝剂,在电子和电气工业中用于制造太阳能电池、二极管、探测器、薄膜场效应器件及耿氏效应器件、温差电发动机,在玻璃陶瓷、颜料及医药领域也有应用[1,5,6]。
1 碲的分离提纯技术碲的主要来源是铜精炼厂的阳极泥,通常含碲2%~10%[7]。
其他可能来源是硫酸厂的泥浆,铅阳极泥,铋碲精矿和硫酸厂与冶炼厂的静电集尘器中的尘埃等[4,8,9,10]。
目前分离提纯碲的方法有苏打粉焙烧法、碱性高压浸出法、硫酸化焙烧法、氧化酸浸法、萃取法、液膜法、微生物法、电解精炼法、真空蒸馏法、区熔精炼法。
第24期 收稿日期:2020-11-17基金项目:镇江市重点研发计划-社会发展(SH2018009);镇江市高等专科学校科研团队(ZJCKYTD2017023);江苏高校“青蓝工程”资助;江苏省第五期“333高层次人才培养工程”资助;镇江市第五期“169工程”资助作者简介:徐吉成(1980—),江苏丹徒人,副教授,博士,主要研究方向为环保新材料;通信作者:邱凤仙(1965—),女,江苏丹阳人,教授,博士,主要研究方向为有机功能材料。
含碲溶液中选择性分离碲的研究进展徐吉成1,2,蒋 艳1,徐 兵1,张 涛2,邱凤仙2(1.镇江市高等专科学校化学与材料学院,江苏镇江 212028;2.江苏大学化学化工学院,江苏镇江 212013)摘要:从含碲溶液中分离回收碲元素是碲资源循环再生利用的重要手段,是满足我国经济高速增长对碲元素需求的解决方式之一。
本文简述了电沉积法、吸附法、离子交换法、还原法、膜分离法、萃取法及生化法等从含碲溶液中选择性分离碲的研究进展,可以为碲回收利用方法的创新发展提供参考。
关键词:碲;吸附;稀有元素;分离中图分类号:TF803 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2020)24-0073-03ResearchProgressonSelectiveSeparationofTelluriumfromSolutionsContainingTelluriumXuJicheng1,2,JiangYan1,XuBing1,ZhangTao2,QiuFengxian2 (1.InstituteofChemistryandMaterialsScience,ZhenjiangCollege,Zhenjiang 212028,China;2.SchoolofChemistryandChemicalEngineering,JiangsuUniversity,Zhenjiang 212013,China)Abstract:Separatingandrecoveringtelluriumfromsolutionscontainingtelluriumisanimportantmeansfortherecyclingoftelluriumresourcesandoneofthesolutionstomeetthedemandfortelluriuminmycountry'srapideconomicgrowth.Thisarticlebrieflydescribedtheresearchprogressinselectiveseparationoftelluriumfromsolutionscontainingtellurium,suchaselectrodeposition,adsorption,ionexchange,reduction,membraneseparation,extraction,andbiochemicalmethods.Itcanprovidereferencefortheinnovativedevelopmentoftelluriumrecyclingmethods.Keywords:tellurium;adsorption;rareelement;separationlist 碲(Te)是一种具有特殊性质的稀土非金属元素,在地壳中的含量非常低(约为0.002×10-6),常伴生与铜、金、银、镍、铅等金属及硫化矿物的矿床之中[1-2]。
第12卷稀散金属专辑广东有色金属学报Vol112,DMSpecial
2002年9月JOURNALOFGUANGDONGNON2FERROUSMETALSSep.2002
作者简介:王英,女,山西太原人,工程师,硕士.
文章编号:1003—7837(2002)DissipatedMetalsSpecial—0051—04
高纯碲的制备方法王 英,陈少纯,顾 珩(广州有色金属研究院化工冶金研究室,广东广州 510651)摘 要:对制备高纯碲的两种方法———电解精炼法和真空蒸馏法,从理论依据到工艺参数的控制以及生产实践中存在的问题分别进行了阐述.以二氧化碲为原料采用电解精炼法制备碲,其纯度为99199%;粗碲真空蒸馏制备高纯碲的方法具有流程短、碲回收率高、生产成本低以及劳动环境好等优点,此法制备的碲的纯度达991999%以上.根据原料的不同及对产品碲的纯度的要求选择不同的生产方法.
关键词:高纯碲;电解精炼;真空蒸馏
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.致冷的原理是通过半导体在一个结上吸热,而在另一个结上释放热.利用这种原理制成的半导体致冷器件具有质量轻、无声音震动的特点.可以用于饮水机、冰箱、空调等民用产品的致冷,也可以使用在宇宙动力系统、航标、高空天气记录仪表、军用雷达冷却器及潜艇空调装置中.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,否则直接影响到半导体器件的致冷效果.制备高纯碲的方法很多,主要有化学法[1]、电解法和真空蒸馏法.根据我们已有的生产经验在这里主要介绍后两种方法.
1 电解精炼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,以不锈钢板作阴极,普通铁板为阳极,在一定的电流、温度和时间下,在阴极板上得到产品碲.
1.1 电解精炼的理论依据电解液中的主要离子是Na
+,TeO2-3,PbO-2,SeO2-3,AsO-2,其中TeO2-3,PbO-2,SeO2-
3,
AsO-2均可在阴极上沉积,阳极上发生的是简单的吸氧反应.在实际的电解过程中,重点是控制电
解液中铅和硒的浓度,否则它们将在阴极上大量沉积,直接影响产品碲的质量.对于碲的电解工艺条件,笔者曾进行过研究.
1.1.1 铅与碲的共沉积[3]及铅的控制
在实际电解过程中,铅硒与碲的共沉积除了与自身的浓度有关外,还受电流密度、电解液的流速、电解温度、游离碱的浓度以及碲的浓度的影响.BernhardHandle运用统计法设计了一套试验研究方法,提出了碲电解精炼的各工艺参数之间的相互作用直接影响到铅硒与碲的共沉积.
PbO
-2+H2O+2e-Pb+3OH-(1)
Te+2e
-Te2-(2)
Te
2-+HPbO-2+H2OPbTe+3OH-(3)
在电流密度、碲的浓度都比较低的情况下,铅按照反应式(1)沉积在阴极.这是因为此时铅的电极电位比碲和硒都更正一些;在低的电流密度下,随着碲浓度的增加,即TeO2-3浓度的增加,使其过电位降低,促进了Te的沉积;在低电流密度下,提高电解液的流速将加速铅的共沉积.但是在高的电流密度下,由于Te按照反应式(2)形成Te2-离子,进一步与电解液中的HPbO-2反应生成PbTe,反应式如(3).随着电解液流速的增加,加快了反应(3)的进行,使铅在
阴极上沉积的可能性减小.因此采用低的电流密度、高的TeO2-3浓度、大的电解液流速将有利于减少铅的析出.
除了合理地选择电流密度、电解温度等参数以外,还需要对电解液中铅的浓度进行控制.
采取的方法是在二氧化碲配成电解液时加入Na
2S稀溶液以生成PbS
沉淀来去除大部分杂质
铅,但是这样做仅能使铅的浓度降为0102g/L左右,远不能达到电解液的要求,我们通过研究选择了一种还原剂使得电解液中的铅大幅度地降至01003g/L以下[3].
1.1.2 硒与碲的共沉积[3]及硒的控制
硒在电解液中的行为跟铅有所不同.单纯电流密度的变化对硒在阴极上沉积的影响不大,
但是电解温度与电流密度之间的相互作用对硒的沉积有很大的影响.当电解温度控制在20~40℃时,随着电流密度的增加,硒在阴极上的沉积量明显增加;当电解温度超过50℃时,电流密度越大,硒的沉积量反而减少.可能是因为加快了反应(4)的缘故.Se2-与电解液中的SeO
2-
3
发生反应,如反应式(5).在一定的流速下,反应生成的Se从电极表面被运送到溶液中.当电极
表面附近的SeO2-3贫乏时,Se2-与沉积在阴极上的Se按照反应式(6)生成多硒盐.
Se+2e
-Se2-(4)
SeO
2-3+2Se2-+3H2O3Se+6OH-(5)
xSe+Se
2-Se2-
x(6)
由于碲电解的温度一般控制在30℃左右,因此电解时电流密度不宜过大.另外,当电解液中铅浓度比较低而硒浓度较高并成为影响碲纯度的主要杂质时,可适当地提高电解温度来减少硒在阴极上的沉积.
与铅的情况相同,生产中也需要对电解液中硒浓度进行一定的控制.通常使用的方法有中和法、还原法和煅烧法.中和法是将二氧化碲溶于氢氧化钠溶液中,用10%硫酸中和至pH为5~6.这时碲酸钠发生水解生成二氧化碲沉淀下来,而硒酸钠不发生水解留在溶液里,处理后的二氧化碲中含硒约013%.还原法是在粗二氧化碲中加入1mol/L硫酸和亚硫酸钠,搅拌,
过滤,洗涤,静置24~48h,然后加氢氧化钠溶解,再用硫酸调整pH为5~6,处理后的二氧化碲中含硒约011%.经过这两种方法处理过的二氧化碲料需要进一步采用煅烧法除硒.煅烧时料层不能太厚,经常翻动,温度控制在400~450℃,这样可以使二氧化碲料中的硒质量分数在011%以下,一般控制电解液中的硒为013g/L以下.1.2 电解精炼的工艺条件电解液的成分(g/L):Te200~230,NaOH100,Se<013,Pb<01003;电解液温度为20
~30℃;电流密度为50A/m
2
.
25广 东 有 色 金 属 学 报
20021.3 电解精炼碲的成分在1.2的工艺条件下,电解碲经熔铸后,品级可达99199%以上,见表1.
表1 产品碲的分析结果Table1 AnalyticalresultsofTeproductw/%
碲含量杂质总量杂质含量CuPbAlBiFe99.998<0.0020.000004080.000060930.000091320.000012410.00008343杂质含量NaSiSSeAsMg0.000185800.00082100<0.001000000.000013820.000003800.00007352
2 真空蒸馏2.1 粗碲真空蒸馏的理论依据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.
粗碲各组分纯态时的蒸气压的差异性,是粗碲进行真空蒸馏提纯的基本条件.碲的蒸气压P(kPa)与温度T的关系式[4]为:
lgP=-7183×10
3T-1
-4127lgT+21142(7)
碲在400℃就开始挥发,工业上一般控制在600℃.表2为在600℃、纯态时碲与砷、铋、钠、铅、硫、硒等元素的蒸气压的比值.从表2可以看出,在真空蒸馏温度下碲先于砷、铋、钠、铅从粗碲中挥发进入气相,而这些杂质大部分以液体形式留在熔体中,达到碲与这些杂质元素分离的目的.但是粗碲中的硫和硒比碲较容易挥发,大部分进入气相中,严重影响碲的纯度.因此必须采取一定的措施来避免硫硒对碲产品的污染.一般实行分段冷凝,让碲与硫硒分别在不同的温度区域中冷凝下来,从而达到分离的目的.
表2 Te2与杂质元素在纯态时的蒸气压的比值Table2 VaporpressureratioofTe2toelementsofimpuritiesatpurestate杂质元素AsBiNaPbS2SePo(Te2)/Po(m)68.3910764.6511428.7813001.700.010.02
2.2 真空蒸馏的工艺条件与蒸馏的结果真空蒸馏的工艺条件为:蒸馏温度500~700℃,冷凝温度300~400℃,真空度4~100Pa,
蒸馏时间随原料的量而定.一次蒸馏前后碲含杂质的变化见表3.
表3 一次蒸馏前后碲中的杂质Table3 Impuritiesfromtelluriumbeforeandafteronedistillation杂质含量w/%
AsBiNaPbS2Se原料碲0.00012900.00201700.01280000.00075100.00200000.0068900
蒸馏碲0.00008910.00014300.00026600.0000650<0.00100000.0028130
35第12卷 稀散金属专辑 王 英等:高纯碲的制备方法