[發(fā)明專(zhuān)利]一種從n型BiTeSe熱電廢料中提取高純度碲的方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110579928.X
• 申請(qǐng)日: 2021-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113171628A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊希安;孔棟;胡曉明;楊振甲;況志祥;徐晨輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01D3/10
• 分類(lèi)號(hào): B01D3/10;C01B19/02
• 代理公司: 武漢華旭知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 42214
• 代理人: 高劍鋒

本發(fā)明屬于真空冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用多級(jí)真空蒸餾技術(shù)從n型BiTeSe熱電廢料中提取高純度碲的方法及裝置，裝置由石英玻璃管、冷凝器、玻璃套管、真空泵按順序依次連接組成，所述石英玻璃管的兩端均設(shè)有閥門(mén)，所述石英玻璃管內(nèi)放置有裝載n型BiTeSe熱電廢料的石墨舟。本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短的特點(diǎn)，可通過(guò)多級(jí)真空蒸餾的方法將n型BiTeSe熱電廢料中的碲提純至97～99.9％，此回收再利用技術(shù)具有綠色無(wú)污染、成本低、效率高、收得率高的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于真空冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用多級(jí)真空蒸餾技術(shù)從n型BiTeSe熱電廢料中提取高純度碲的方法及裝置。

背景技術(shù)

目前商用碲化鉍基熱電材料基本上是采用定向凝固生長(zhǎng)方式如區(qū)域熔煉法或布里奇曼法等方法生產(chǎn)的。其斷裂韌性低，導(dǎo)致材料機(jī)械加工性能差，材料在后續(xù)切片和切粒等過(guò)程中容易破裂或損壞，產(chǎn)生大量加工廢料(碎片、廢粒子和廢粉)。同時(shí)以定向凝固生長(zhǎng)方式制備的碲化鉍基熱電晶棒的頭尾料也被當(dāng)作廢料切除，因?yàn)槠鋵?shí)際成分往往偏離名義化學(xué)計(jì)量比。最后在已經(jīng)失效的熱電器件中的碲化鉍粒子也需要回收。這導(dǎo)致每年都產(chǎn)生了含碲約48噸的熱電廢料。

通常，從熱電廢料中提取單一元素(如Bi，Te，Sb和Se)采用的是濕法冶金技術(shù)。目前，傳統(tǒng)的濕法冶金回收技術(shù)主要分為兩類(lèi):(1)在冶煉過(guò)程中通過(guò)加入強(qiáng)堿來(lái)氧化熱電廢物，然后通過(guò)濕法冶金技術(shù)來(lái)分離Te，Bi。它主要用于處理高純度的廢料，如晶棒的頭尾和塊狀廢料。(2)熱電廢液在鹽酸溶液中被氧化劑氧化，然后Te將留在殘留物中，最后通過(guò)重新過(guò)濾殘留物得到Te。它主要用于處理各種芯片和切削粉末等低純度廢料。不幸的是，這兩類(lèi)方法都含有濕化學(xué)冶金工藝本身具有的長(zhǎng)周期，高成本和大環(huán)境負(fù)荷等缺點(diǎn)。如中國(guó)專(zhuān)利CN110127632A一種從碲化鉍基半導(dǎo)體制冷片廢料中回收碲的方法：將碲化鉍基半導(dǎo)體制冷片廢料清洗沉降、破碎研磨得到含碲物料粉末，對(duì)物料粉末用鹽酸進(jìn)行酸浸再加入氧化劑進(jìn)行氧化，加入還原劑除去硒雜質(zhì)后再中和沉淀得到二氧化碲濾渣。將二氧化碲濾渣、水、氫氧化鈉混合配置成亞碲酸鈉電解液，過(guò)濾，除去鉍、銻雜質(zhì)，電沉積，最終獲得金屬碲。因此迫切需要一種簡(jiǎn)單，低成本，高利用率的綠色回收技術(shù)。

也有采用簡(jiǎn)單真空冶金技術(shù)來(lái)回收Te的方法，但回收得到的Te的純度較低，使用價(jià)值不高。如中國(guó)專(zhuān)利CN108950213A提出一種從碲化鉍物料中回收碲和鉍的方法：將碲化鉍物料在真空度為5～100Pa條件下升溫至溫度為500～900℃保溫30min～180min進(jìn)行真空蒸餾得到揮發(fā)物粗碲和殘余物粗鉍。該專(zhuān)利雖然提出了一種通過(guò)真空蒸餾技術(shù)回收碲和鉍的方法，但該方法沒(méi)有考慮到碲化鉍物料中常存在的硒元素因飽和蒸氣壓與碲元素接近而很難被除去，得到的粗鉍和粗碲很難在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行二次應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種操作簡(jiǎn)單、成本低、清潔、無(wú)污染的真空蒸餾技術(shù)從n型BiTeSe熱電廢料中提取高純碲的方法及裝置，方法具體步驟是：

第一步：將裝有n型BiTeSe熱電廢料的石墨舟放入設(shè)有冷凝器的石英玻璃管內(nèi)；

第二步：將石英玻璃管抽真空至0.1pa以下；

第三步：將石英玻璃管升溫至800～900℃，保溫60～180min，保溫結(jié)束后自然冷卻；

第四步：收集并取出冷凝產(chǎn)物，倒掉石墨舟中的殘余物，將冷凝產(chǎn)物裝入石墨舟中，將石墨舟放入石英玻璃管內(nèi)，重復(fù)第二步；

第五步：將石英玻璃管升溫至600～700℃，保溫60～180min，保溫結(jié)束后自然冷卻；

第六步：收集并取出冷凝產(chǎn)物，倒掉石墨舟中的殘余物，將冷凝產(chǎn)物裝入石墨舟中，將石墨舟放入石英玻璃管內(nèi)，重復(fù)第二步；

第七步：將石英玻璃管升溫至480～520℃，保溫60～180min，保溫結(jié)束后自然冷卻；