[發明專利]一種從碲錠中脫硒的方法

有效

• 申請號: 202110660805.9
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113387336B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 許志鵬;何志強;田慶華;郭學益;李棟
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01B19/02
• 分類號: C01B19/02
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發明公開了一種從碲錠中脫硒的方法，包括以下步驟：(1)在氫氣氣氛中，將碲錠加熱熔化并對碲熔體控溫脫硒；其中，控溫過程包括以下三個階段：ⅰ)第一階段控制溫度在500?520℃；ⅱ)第二階段控制溫度在530?550℃；ⅲ)第三階段控制溫度在560?600℃；(2)降溫過程：保持氫氣氣氛，降溫，得到高純碲料。本發明采用三段精確控溫的處理方式對碲錠進行脫硒，脫硒過程得到有效的控制，脫硒效率高，周期短，脫硒徹底，且碲的損失小，使碲料中Pb、Bi、Na、Si等雜質可被降低至1ppm以下，Cu、Mg、As等雜質可被降至0.5ppm以下，難脫除雜質硒可降低至2ppm以下，制備得到的5N碲錠，可用于太陽能電池、LED、熱電、紅外等半導體材料領域。

技術領域

本發明屬于碲錠提純領域，尤其涉及一種從碲錠中脫硒的方法。

背景技術

碲屬氧族元素，原子序數為52，位于第5周期第Ⅵ主族硒和釙之間，具有較為明顯的金屬性質。碲錠主要的雜質元素為Se、Pb、As、Na、Mg、Bi、Cu等，其中最難去除的元素為Se。硒、碲屬同一主族，性質相似，且硒是碲的伴生元素，故4N碲料中往往含有較高的雜質元素硒，達到十幾甚至幾十ppm，由于二者物化性能具有很大的相似性，采用一般的化學或物理提純方法很難直接將硒降到一個較低的水平，限制了碲純化技術的發展。

常規的碲錠脫硒方法主要為真空蒸餾法、區域熔煉法、化學提純法等，區域熔煉法在生產過程中熔煉溫度高、耗能高、循環次數多、生產周期長、效率較低，且對硒分離困難，脫硒不徹底；真空蒸餾法雖然硒比碲更容易揮發進入氣相，但采用真空蒸餾的方法無法有效地脫除碲中的硒，脫硒不穩定、不徹底，脫硒效率較低；單純的化學法很難將碲提純至5N，硒的含量更是很難降至10ppm以下，需結合其他物理法實現。

中國專利CN107585745A公開了一種5N碲的制備方法，該技術在生產前需將碲預處理達到國標4N標準，通過篩選或者預處理降低原料中部分雜質的含量，再進行真空蒸餾提純，該技術對硒的處理效果不佳，處理周期長，脫硒效率低，脫硒不徹底。中國專利CN110894065A公開了一種制備高純碲的設備及方法，該方法用以生產6N高純碲，該技術包括真空蒸餾裝置、抽真空裝置、氫氣凈化循環裝置、高頻感應加熱裝置和產品收集裝置等，該技術設備組合復雜，操作難度系數較高，不利于工業化生產。

“碲的真空蒸餾-區域熔煉提純的研究，劉斯琦”中公開了一種真空管式碲區域熔煉提純技術，可將4N碲提純至6N，采用感應線圈加熱，解釋了感應線圈輸出功率、熔區移動速度及熔區寬度之間的關系，該技術感應效率低耗能高，生產周期長，循環次數多，且在生產過程中存在蒸餾產物阻塞管道等問題。

中國專利CN107313063A公開了一種5N碲的生產方法，該發明先用低電流密度電積法處理得到符合YS/T222-2010標準的4N碲錠，再將4N碲錠進行低溫真空蒸餾，得到蒸餾碲，最后將碲破碎成小顆粒，放入石英坩堝中在氫氣流中加熱，鑄錠得到5N碲錠。該技術方案硒脫除周期長、脫除不徹底。中國專利CN106517106A公布了一種高純碲的高效提純方法，該發明先用化學法將碲提純至3N～4N的精碲，然后在400～700℃下，氫氣氣氛中，熔解制得的精碲，采用直拉提純法得到5N～6N的碲，由于碲具有一定的非金屬性質，碲的結晶特性不佳，從而在提拉過程中的除雜效果一般，且硒、碲性質相似，此法脫硒效果較差，廢液產生量較大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種從碲錠中脫硒的方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種從碲錠中脫硒的方法，包括以下步驟：

(1)在氫氣氣氛中，將碲錠加熱熔化并對碲熔體控溫脫硒；其中，控溫過程包括以下三個階段：

ⅰ)第一階段控制溫度在500-520℃；

ⅱ)第二階段控制溫度在530-550℃；