[发明专利]一种高汞硒制备高纯硒的方法及设备

说明书

本发明公开了一种高汞硒制备高纯硒的方法及设备，由两部分组成，其第一段常压蒸馏脱汞直接制粒，通过利用高温分解高汞硒中的硒化汞，将汞元素转换为单质进而实现硒汞分离，解决了高汞硒脱汞的生产难题；并采用开路设计，能够有效避免在连续生产中出现汞元素在装置中富集污染产品的问题且结构简单、易于操作、故障率低。第二段减压精馏，利用一段产出脱汞硒中残留各杂质沸点差异，在真空条件下精馏提纯。整套方法将一段常压蒸馏脱汞与二段减压精馏工艺两部分混用，实现二者优势互补，最终制得6N高纯硒。

技术领域

本发明专利涉及高纯材料制备领域，尤其是一种高汞硒制备高纯硒的方法及设备。

背景技术

硒是一重要半导体材料，其对光非常敏感，据测定，在充足阳光照射下，硒的导电率比黑暗时大一千倍。硒主要用于电子和医疗领域，如半导体器件、光电及热电器件、激光和红外光导材料等。随着相关应用技术的进步，下游产业对高纯硒的纯度要求也愈发严苛。

目前绝大多数工业精硒均提取自铜冶炼物料。本发明所涉及的高汞硒，指从铅冶炼烟气制得酸泥中所回收的粗硒再经精炼制得工业精硒，相较于提取自铜冶炼物料的工业精硒，其汞元素较高，部分是以硒化汞的形式稳定分布在高汞硒中。

硒化汞，化学式HgSe，分子量279.55。灰黑色正方晶体，比重8.266。不溶于水，溶于硒氢酸铵溶液。可由汞和硒在封管内加热至550～600℃而得，是一种半导体材料，可用于制造太阳能电池、薄膜晶体管、红外检波器和超声放大器。

在目前采用减压或常压蒸馏原理生产高纯硒的各技术路线中，均尚不能有效解决高汞硒原料脱汞的问题以及连续生产伴随的汞元素在装置中富集污染产品的问题。

如公开号为CN207680074U的中国发明专利“一种高纯硒减压精馏提纯装置”，其有效解决现有高纯硒减压精馏提纯装置无法有效分离低沸点杂质、生产效率低等技术难题；但其局限于使用低汞工业精硒为原料，不能有效处理高汞硒原料，并存在连续生产伴随的汞元素在装置中富集问题，且其自身也存在装置相对复杂，石英材质的放料嘴易损坏、操作繁琐等问题。

如公开号为CN 112340709A的中国发明专利“高纯硒制备设备”所公开的高纯硒制备设备能够有效除去硒原料中含有的碲元素等高沸点杂质，并能连续稳定的生产高纯硒，但其也存在无法高效分离低沸物、连续生产汞富集、设备复杂、操作繁琐等问题。

目前未见能够以含硒化汞的硒原料制备高纯硒的公开资料。现有的减压精馏工艺的工作原理决定了其作业温度相对较低，而在此温度下硒化汞状态稳定，在生产中硒化汞与硒一同受热蒸发进入气相，随后冷凝污染产品，无法实现高汞硒脱汞。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种高汞硒制备高纯硒的方法，利用高温分解高汞硒中的硒化汞，将汞元素转换为单质进而实现硒汞分离，解决了高汞硒脱汞的生产难题；并采用开路设计，能够有效避免在连续生产中出现汞元素在装置中富集污染产品的问题且结构简单、易于操作、故障率低。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高汞硒制备高纯硒的方法，包括以下工艺步骤：

a、一段常压蒸馏脱汞直接制粒：

步骤1：称取适量高汞硒原料投入化料锅中化料，设定温度100-400℃预热原料釜、蒸馏柱、产品冷凝管；

步骤2：将液硒沿进料通气口加入原料釜，加装进料通气口转接头，连接恒压气源，设定正压10-100Pa，持续通入高纯惰性气体；

步骤3：将原料釜、蒸馏柱先升温至400℃预热，而后提升至800-1500℃并恒温保持8-10h至生产结束，依据电子秤的示数舍弃前15%产品；

步骤4：将原料釜、蒸馏管降至300-400℃，收集并处理产品收集桶内中间产品脱汞硒粒，产率控制在70%；