[发明专利]一种靶向涡流强化区域熔炼制备高纯碲的区熔装置及方法

说明书

本发明公开了一种靶向涡流强化区域熔炼制备高纯碲的区熔装置，包括：封闭管，用于提供密封环境，所述封闭管中设有反应舟用于承载碲原料；加热管，可滑动套设于所述封闭管上用于加热熔化所述碲原料；涡轮转子，设于所述反应舟中；磁力涡轮发生器，用于产生磁场并带动所述涡轮转子转动；所述磁力涡轮发生器与所述加热管固接，且所述磁力涡轮发生器可与所述加热管同步运动，所述磁力涡轮发生器、加热管与涡轮转子的数量保持相同且一一对应。本发明还提供一种利用上述的区熔装置制备高纯碲的方法。本发明的区熔装置以及方法具有产量高、纯度高、区域熔炼次数少等优势，有利于工业化规模生产。

技术领域

本发明属于金属提纯领域，尤其涉及一种制备高纯碲的装置及方法。

背景技术

碲被国家誉为“国家安全、尖端技术、现代工业中的维生素”，是当今高科技产业中最重要的半导体材料，在各个行业中都起到了重要的作用。碲的纯度是决定碲材料性能的重要因素，电子行业和半导体行业对碲纯度的要求极高，要求其纯度必须达5-6N。目前，碲被广泛应用到电气电子、冶金、化学、石油、玻璃、陶瓷、国防等相关领域。目前，国内外一般采用电解精炼法、熔融结晶法、化学法、真空蒸馏法和区域熔炼法制备高纯碲产品。

目前电解精炼法、熔融结晶法、化学法、真空蒸馏法多用于制备4N或4N以下高纯碲材料，制备纯度高达5-6N的高纯碲材料多采用区域熔炼法，其中区域熔炼装置是区域熔炼法制备高纯碲材料过程的重要一环。论文《碲的真空蒸馏-区域熔炼提纯的研究》公开了一种高纯碲的制备方法和真空管式碲区域熔炼提纯炉，其具有机械控制系统、抽真空系统、感应加热系统、电路控制系统和冷却系统，该装置生产高纯碲过程中区域熔炼次数多，所耗时间长，首末端切除量多致使高纯碲产量降低；该装置用于生产高纯碲过程中，对原料适用性差，若含杂质固溶体熔点与碲熔点接近，当区域熔炼一定次数后，固溶体杂质含量逐渐减小，当杂质的平衡分配系数接近1时，常规的增加区域熔炼次数无法将杂质高效脱除，致使生产成本增加，高纯碲纯度和产率均有不利影响。专利CN206843068U对制备高纯碲区域熔炼装置中加热管进行改造，其优点是提高了熔炼区域升温速率，熔区较传统区域熔炼装置变窄，但该装置应用于高纯碲制备过程中存在区域熔炼次数多，生产效率低，熔区宽度可控范围小，制备6N高纯碲产品原料适用性差等问题。专利CN101148702A中将区域熔炼和电磁复合厂相结合用于高纯金属制备，其优点是在磁场和电场的协同作用下，使杂相金属元素往阴极方向迁移，最终获得高纯金属，但存在能耗高、电场效率低、杂相金属迁移速度慢等问题。

因此，目前已公开的高纯碲区域熔炼装置及制备方法得到的高纯碲的产量、纯度和生产效率有待进一步提高，区域熔炼次数有待进一步减少，仍难以满足大规模制备高纯碲工业生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种高纯碲的产量、纯度和生产效率高，区域熔炼次数少的靶向涡流强化区域熔炼制备高纯碲的区熔装置及方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种靶向涡流强化区域熔炼制备高纯碲的区熔装置，包括：

封闭管，用于提供密封环境，所述封闭管中设有反应舟用于承载碲原料；

加热管，可滑动套设于所述封闭管上用于加热熔化所述碲原料；

涡轮转子，设于所述反应舟中；

磁力涡轮发生器，用于产生磁场并带动所述涡轮转子转动；

所述磁力涡轮发生器与所述加热管固接，且所述磁力涡轮发生器可与所述加热管同步运动，所述磁力涡轮发生器、加热管与涡轮转子的数量(如数量为3)保持相同且一一对应。

上述区熔装置中，优选的，所述区熔装置还包括用于调节所述封闭管倾斜角度的倾角调整组件，所述倾角调整组件包括顶板，所述顶板下部设有用于调节所述顶板倾斜角度的液压升降系统(如液压四柱升降系统)，所述顶板上设有支座，所述封闭管通过所述支座与所述顶板连接。