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1、第12卷稀散金属专辑广东有色金属学报Vol112,DMSpecial2002年9月JOURNALOFGUANGDONGNON2FERROUSMETALSSep.2002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
2、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
3、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[1]法、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
4、得到产品碲.1.1电解精炼的理论依据+2--2--2--2-电解液中的主要离子是Na,TeO3,PbO2,SeO3,AsO2,其中TeO3,PbO2,SeO3,-AsO2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.[3]1.1.1铅与碲的共沉积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.Be
5、rnhardHandle运用统计法设计了一套试作者简介:王英,女,山西太原人,工程师,硕士.52广东有色金属学报2002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.---PbO2+H2O+2ePb+3OH(1)-2-Te+2eTe(2)2---Te+HPbO2+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2-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TeO3浓度的增加,使其过电位降低,促进了Te的沉
6、积;在低电流密度下,提高电解液的流速将加速铅的共沉2-积.但是在高的电流密度下,由于Te按照反应式(2)形成Te离子,进一步与电解液中的-HPbO2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2-阴极上沉积的可能性减小.因此采用低的电流密度、高的TeO3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Na2S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
7、0102g/L左右,远不能达到电解液的要求,我们通过研究[3]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2-2-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.Se与电解液中的SeO3发生反应,如反应式(5
8、).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2-2-表面附近的SeO3贫乏时,Se与沉积在阴极上的Se按照反应式(6)生成多硒盐.-2-Se+2eSe(4)2-2--SeO3+2Se+3H2O3Se+6OH(5)2-2-xSe+SeSex(6)由于碲电解
