RU2644213C1 - Method of vacuum cleaning tellurium from carbon-containing nanoscale hetero-inclusions - Google Patents
Method of vacuum cleaning tellurium from carbon-containing nanoscale hetero-inclusions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644213C1 RU2644213C1 RU2016144428A RU2016144428A RU2644213C1 RU 2644213 C1 RU2644213 C1 RU 2644213C1 RU 2016144428 A RU2016144428 A RU 2016144428A RU 2016144428 A RU2016144428 A RU 2016144428A RU 2644213 C1 RU2644213 C1 RU 2644213C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tellurium
- plasma
- gas
- carbon
- mixture
- Prior art date
Links
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 238000010407 vacuum cleaning Methods 0.000 title claims 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 28
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 15
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 abstract 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 14
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- SRRYZMQPLOIHRP-UHFFFAOYSA-L dipotassium;tellurate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Te]([O-])(=O)=O SRRYZMQPLOIHRP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000007713 directional crystallization Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- FXADMRZICBQPQY-UHFFFAOYSA-N orthotelluric acid Chemical compound O[Te](O)(O)(O)(O)O FXADMRZICBQPQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000002061 vacuum sublimation Methods 0.000 description 1
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B61/00—Obtaining metals not elsewhere provided for in this subclass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/04—Refining by applying a vacuum
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к плазмохимии, а именно к производству халькогенидных световодов и стекол, и может быть использовано при производстве полупроводниковых и оптических элементов для микроэлектроники, оптики и нанофотоники.The invention relates to plasma chemistry, namely to the production of chalcogenide fibers and glasses, and can be used in the manufacture of semiconductor and optical elements for microelectronics, optics and nanophotonics.
Поскольку высокочистый теллур является одним из основных макрокомпонентов полупроводниковых материалов, большинство свойств оптических элементов, прозрачных в среднем и ближнем инфракрасном диапазоне с его использованием, существенным образом зависят от компонентов исходного сырья, веществ, используемых в качестве реагентов, а также продуктов их взаимодействия с материалом аппаратуры и окружающей средой. Поэтому, как правило, очистка теллура от примесей, многостадийна и включает химические, физико-химические и механические процессы.Since high-purity tellurium is one of the main macrocomponents of semiconductor materials, most of the properties of optical elements transparent in the middle and near infrared range with its use substantially depend on the components of the feedstock, the substances used as reagents, and also the products of their interaction with the equipment material and the environment. Therefore, as a rule, the purification of tellurium from impurities is multi-stage and includes chemical, physicochemical and mechanical processes.
Кроме того, известные на сегодняшний день способы очистки теллура имеют ограниченные возможности в плане его очистки от наноразмерных гетеровключений, которые являются причиной неселективного рассеивания и поглощения в световодах.In addition, the currently known methods for purifying tellurium have limited possibilities in terms of purifying it from nanoscale heteroinclusions, which are the cause of non-selective scattering and absorption in optical fibers.
Например, известен «Способ очистки теллура от примесей (RU 1777371)», включающий растворение технического теллура в перекиси водорода, кипячение полученной теллуровой кислоты при добавлении теллура, приготовление раствора теллурата калия и выделение очищенного теллура из него электролизом.For example, the “Method for the purification of tellurium from impurities (RU 1777371)” is known, including dissolving technical tellurium in hydrogen peroxide, boiling the obtained telluric acid with the addition of tellurium, preparing a solution of potassium tellurate and isolating the purified tellurium from it by electrolysis.
Основным недостатком данного способа, как и других способов химической очистки теллура от примесей, является недостаточная эффективность очистки от наноразмерных гетеровключений.The main disadvantage of this method, as well as other methods of chemical purification of tellurium from impurities, is the insufficient efficiency of purification from nanoscale heteroinclusions.
К способам физической очистки теллура от растворенных примесей относится также возгонка в вакууме в атмосфере водорода или инертных газов, зонная плавка и направленная кристаллизация (D.S. Prasad et al.Tellurium purification: various techniques and limitations. Bull. Mater. Sci. Vol. 25. №6. 2002, pp. 545-547).Other methods of physical purification of tellurium from dissolved impurities include vacuum sublimation in an atmosphere of hydrogen or inert gases, zone melting and directional crystallization (DS Prasad et al. Tellurium purification: various techniques and limitations. Bull. Mater. Sci. Vol. 25. No. 6. 2002, pp. 545-547).
Основным недостатком данного способа, как и других способов физической очистки теллура, является загрязнение материалами аппаратуры из-за высокой температуры, длительности и непрерывного контакта очищаемого теллура со стенками реактора (Ежелева А.Е. и др. «Газохроматографическое исследование растворенных газов и других летучих веществ халькогенах и халькогенидах» // Ж. аналитической химии. 1982. Т. 37. Вып. 8. С. 1502-1504).The main disadvantage of this method, as well as other methods of physical purification of tellurium, is the contamination of equipment materials due to the high temperature, duration and continuous contact of the purified tellurium with the walls of the reactor (Yezheleva A.E. et al. "Gas chromatographic study of dissolved gases and other volatile substances chalcogenes and chalcogenides ”// J. Analytical Chemistry. 1982. T. 37. Issue 8. P. 1502-1504).
Кроме того, известные способы физической очистки также не обеспечивают очистки теллура от наноразмерных гетеровключений.In addition, the known methods of physical purification also do not provide purification of tellurium from nanoscale heteroinclusions.
Способ очистки теллура от наноразмерных гетеровключений (Churbanov et al. Behavior of impurity inclusions during vacuum distillation of tellurium. Inorganic Materials. Vol. 37. №10. 2001. pp. 11970-1200) является на сегодняшний день наиболее эффективным способом.A method for purifying tellurium from nanoscale heteroinclusions (Churbanov et al. Behavior of impurity inclusions during vacuum distillation of tellurium. Inorganic Materials. Vol. 37. No. 10. 2001. pp. 11970-1200) is by far the most effective method.
Данный способ основан на вакуумной дистилляции теллура в условиях медленного выпаривания (при низкой скорости) в токе водорода. Суть способа прототипа - использование «эффективного коэффициента разделения» между теллуром и углеродсодержащими гетерофазными включениями. При этом величина «эффективного коэффициента разделения» является функцией скорости испарения.This method is based on the vacuum distillation of tellurium under conditions of slow evaporation (at low speed) in a stream of hydrogen. The essence of the prototype method is the use of an “effective separation coefficient” between tellurium and carbon-containing heterophase inclusions. Moreover, the value of the "effective separation coefficient" is a function of the evaporation rate.
Для осуществления способа по прототипу используют устройство, содержащее дистиллятор с внешним стационарным нагревателем, обогреваемые линии и приемник с градиентным нагревом, в котором теллур испаряется из дистиллятора при температуре 600-680°С и переносится потоком водорода в приемник, нагретый до 450°С.To implement the prototype method, a device is used that contains a distiller with an external stationary heater, heated lines and a gradient heating receiver, in which tellurium is evaporated from the distiller at a temperature of 600-680 ° C and transferred by a stream of hydrogen to a receiver heated to 450 ° C.
Эффективность способа в плане очистки теллура от частиц углерода размером от 0,07 до 0,12 микрон составляет менее 85%.The effectiveness of the method in terms of purifying tellurium from carbon particles ranging in size from 0.07 to 0.12 microns is less than 85%.
Кроме того, при использовании данного способа и устройства потери исходного вещества доходят до 90%.In addition, when using this method and device, the loss of the starting material reaches 90%.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа глубокой очистки теллура от углеродсодержащих загрязняющих примесей, повышение выхода конечного продукта при снижении потерь исходного вещества.The problem to which the invention is directed, is to develop a method for deep purification of tellurium from carbon-containing contaminants, increasing the yield of the final product while reducing the loss of the starting material.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение количества углеродсодержащих примесей за счет перевода их в летучие гидриды с последующим удалением в условиях динамического вакуума.The technical result of the invention is to reduce the amount of carbon-containing impurities by converting them to volatile hydrides, followed by removal under dynamic vacuum.
Поставленная задача решается с помощью способа вакуумной очистки теллура от наноразмерных углеродсодержащих гетеровключений, который включает:The problem is solved using the method of vacuum purification of tellurium from nanoscale carbon-containing heteroinclusions, which includes:
помещение теллура в загрузочную кварцевую емкость;placing tellurium in a loading quartz container;
нагревание загрузочной кварцевой емкости внешним нагревательным элементом этой емкости до температуры 600-680°С с получением газообразной фазы теллура;heating the loading quartz tank with an external heating element of this tank to a temperature of 600-680 ° C to obtain a gaseous phase of tellurium;
продувку транспортного газа через загрузочную кварцевую емкость с полученной газообразной фазой теллура посредством подачи транспортного газа с непрерывным направлением полученной парогазовой смеси в проточный кварцевый плазмохимический реактор;purging transport gas through a quartz loading container with the obtained tellurium gas phase by supplying transport gas with a continuous direction of the resulting vapor-gas mixture into a flowing quartz plasma-chemical reactor;
инициация в проточном кварцевом плазмохимическом реакторе реакции взаимодействия углеродсодержащих гетеровключений с плазмообразующим газом с помощью высокочастотного плазменного разряда в условиях неравновесной плазмы с образованием летучих гидридов углеродсодержащих гетеровключений;initiation of a reaction of interaction of carbon-containing heteroinclusions with a plasma-forming gas in a flowing quartz plasma-chemical reactor using a high-frequency plasma discharge in a nonequilibrium plasma with the formation of volatile hydrides of carbon-containing heteroinclusions;
удаление летучих гидридов углеродсодержащих гетеровключений в условиях динамического вакуума через систему откачки продуктов плазмохимической дистилляции;removal of volatile hydrides of carbon-containing heteroinclusions in a dynamic vacuum through a system for pumping plasma-chemical distillation products;
осаждение высокочистого теллура на внутренней поверхности ресивера, нагреваемого внешним нагревательным элементом ресивера до температуры 430-480°С.deposition of high-purity tellurium on the inner surface of the receiver, heated by the external heating element of the receiver to a temperature of 430-480 ° C.
При этом в качестве транспортного и плазмообразующего газа используют водород или смесь водорода с инертным газом, где соотношение теллур:транспортный газ в парогазовой смеси составляет 1:50. Скорость подачи смеси обеспечивают величиной 15 мл/мин. Рабочее давление в системе подачи транспортного газа и проточном кварцевом плазмохимическом реакторе поддерживают равным 1,9 тор.In this case, hydrogen or a mixture of hydrogen with an inert gas is used as the transport and plasma-forming gas, where the ratio of tellurium: transport gas in the gas-vapor mixture is 1:50. The feed rate of the mixture is 15 ml / min. The operating pressure in the transport gas supply system and flowing quartz plasma-chemical reactor is maintained equal to 1.9 torr.
Новизна заявляемого способа подтверждается тем, что по доступной научной и практической информации для решения поставленной задачи предлагаемое техническое решение не использовалось, а так как предлагаемое решение обеспечивает наличие свойств, не совпадающих со свойствами известных решений, то оно обладает изобретательским уровнем.The novelty of the proposed method is confirmed by the fact that according to the available scientific and practical information, the proposed technical solution was not used to solve the problem, and since the proposed solution provides properties that do not match the properties of the known solutions, it has an inventive step.
Упомянутые признаки являются существенными, т.к. они необходимы и достаточны для решения поставленной задачи - повысить выход конечного продукта и снизить в нем содержание загрязняющих примесей с размерами менее 0.07 микрон.The mentioned features are significant, because they are necessary and sufficient to solve the problem - to increase the yield of the final product and reduce the content of contaminants in it with sizes less than 0.07 microns.
Предлагаемое изобретение отвечает требованию научно-технического уровня, поскольку для решения поставленной задачи проведены специальные научные и экспериментальные исследования.The present invention meets the requirement of a scientific and technical level, since special scientific and experimental studies have been carried out to solve the problem.
В результате был разработан способ, который позволяет за счет плазменного разряда, используемого вместе с термическим нагревом, обеспечить активацию химических связей за счет высокой концентрации «нагретых» электронов, способных снять кинетические ограничения химической реакции.As a result, a method was developed that allows, due to the plasma discharge used with thermal heating, the activation of chemical bonds due to the high concentration of “heated” electrons that can remove the kinetic limitations of the chemical reaction.
Это дает не только высокий выход конечного продукта, но и его высокую чистоту, в том числе за счет того, что температура стенок реактора во время плазменного разряда выбирается из интервала температур от 19°С до 750°С, например 550°С.This gives not only a high yield of the final product, but also its high purity, including due to the fact that the temperature of the walls of the reactor during the plasma discharge is selected from the temperature range from 19 ° C to 750 ° C, for example 550 ° C.
При этом конечный продукт - высокочистый теллур - это не результат отбора какой-то одной фракции, как в способе очистки теллура от наноразмерных гетеровключений (Churbanov et al. Behavior of impurity inclusions during vacuum distillation of tellurium. Inorganic Materials. Vol. 37. №10. 2001. pp. 11970-1200), а практически 100% очищенный исходный теллур.In this case, the final product - high-purity tellurium - is not the result of the selection of any one fraction, as in the method of purifying tellurium from nanoscale heteroinclusions (Churbanov et al. Behavior of impurity inclusions during vacuum distillation of tellurium. Inorganic Materials. Vol. 37. No. 10. . 2001. pp. 11970-1200), and almost 100% purified source tellurium.
Достижение такого результата авторы могут объяснить тем, что в предлагаемом способе очистки теллура от наноразмерных гетеровключений исходный теллур постоянно поступает в проточный плазмохимический реактор, происходит инициирование реакции взаимодействия водорода с наноразмерными гетеровключениями плазменным разрядом, и полученные гидриды примесных элементов удаляются в условиях динамического вакуума.The authors can explain the achievement of such a result by the fact that in the proposed method for purifying tellurium from nanoscale heteroinclusions, the initial tellurium constantly enters a flow plasma-chemical reactor, the reaction of hydrogen interacting with nanoscale heteroinclusions by a plasma discharge is initiated, and the obtained hydrides of impurity elements are removed under dynamic vacuum.
Плазменный разряд, используемый вместе с термическим нагревом, обеспечивает активацию химических связей за счет высокой концентрации «нагретых» электронов, способных снять кинетические ограничения химической реакции. В условиях плазменного разряда при пониженном давлении агломераты Те4 разбиваются под действием электронного удара активных электронов, что способствует удалению ассоциированных наноразмерных частиц, также происходит полимеризация углерода, находящегося в виде низкомолекулярных органических соединений, что делает процесс дальнейшего разделения более эффективным.A plasma discharge used in conjunction with thermal heating ensures the activation of chemical bonds due to the high concentration of “heated” electrons, which can remove the kinetic limitations of the chemical reaction. Under conditions of a plasma discharge under reduced pressure, Te 4 agglomerates break down under the action of an electron impact of active electrons, which helps to remove the associated nanosized particles, and polymerization of carbon in the form of low molecular weight organic compounds occurs, which makes the further separation process more efficient.
Достижение указанных результатов обеспечивается также тем, что ресивер имеет проточную конфигурацию, что позволяет уменьшить потери основного вещества, связанные с отбором целевой фракции.The achievement of these results is also ensured by the fact that the receiver has a flow-through configuration, which allows to reduce the loss of the main substance associated with the selection of the target fraction.
На фиг. 1 показана схема установки плазмохимической вакуумной очистки теллура, где цифрами обозначены:In FIG. 1 shows a diagram of the installation of a plasma-chemical vacuum purification of tellurium, where the numbers denote:
1 - загрузочная кварцевая емкость,1 - loading quartz capacity,
2 - ресивер (кварцевая емкость),2 - receiver (quartz capacity),
3 - поток газа-носителя,3 - carrier gas stream,
4 - выход на систему откачки,4 - exit to the pumping system,
5 - внешней нагревательный элемент загрузочной кварцевой емкости 1,5 - external heating element of the loading quartz tank 1,
6 - внешней нагревательный элемент ресивера,6 - external heating element of the receiver,
7 - ВЧ индуктор,7 - RF inductor,
8 - зона ВЧ разряда с проточным кварцевым плазмохимическим реактором.8 - RF discharge zone with a flowing quartz plasma-chemical reactor.
Способ осуществляют следующим образомThe method is as follows
Исходный теллур помещают в загрузочную кварцевую емкость 1, снабженную внешним нагревательным элементом 5, для поддержания температуры в интервале 600-680°С в соответствии с требуемой величиной давления насыщенного пара исходного теллура, в которой происходит получение газообразной фазы теллура путем нагрева кварцевой емкости внешним нагревательным элементом 5. Температуру нагрева ресивера (кварцевой емкости) 2 устанавливают 430-480°С. В качестве транспортного и плазмообразующего газа используют водород или смесь водорода с любым инертным газом, который с постоянным потоком 3 продувают через кварцевую емкость 1.The initial tellurium is placed in a loading quartz vessel 1 equipped with an external heating element 5 to maintain the temperature in the range of 600-680 ° C in accordance with the required saturated vapor pressure of the initial tellurium, in which the tellurium gas phase is obtained by heating the quartz vessel with an external heating element 5. The heating temperature of the receiver (quartz tank) 2 set 430-480 ° C. Hydrogen or a mixture of hydrogen with any inert gas, which is blown through a quartz vessel 1 with a constant flow of 3, is used as a transport and plasma-forming gas.
Парогазовую смесь исходного вещества из кварцевой емкости 1 непрерывно с помощью системы подачи транспортного газа направляют в проточный кварцевый плазмохимический реактор 8, в котором инициируют реакцию взаимодействия углеродсодержащих примесей и водорода высокочастотным плазменным разрядом, обеспечиваемым ВЧ индуктором 7, в условиях неравновесной плазмы с образованием летучих гидридов, которые непрерывно удаляют через систему откачки 4. При этом высокочистый теллур осаждается на внутренней поверхности кварцевой емкости (ресивера) 2 и находится на ней при температуре, например 450°С, в течение всей процедуры очистки теллура.The gas-vapor mixture of the starting material from the quartz tank 1 is continuously sent via a transport gas supply system to a flowing quartz plasma-chemical reactor 8, in which the reaction of carbon-containing impurities and hydrogen is initiated by the high-frequency plasma discharge provided by the
Использование плазменного разряда, обеспечиваемого ВЧ индуктором 7, вместе с термической дистилляцией в данном способе позволяет эффективно удалять субмикронные наноразмерные углеродсодержащие примеси, что и обеспечивает высокую чистоту конечного продукта, то есть позволяет решить поставленную задачу.Using the plasma discharge provided by the
Работоспособность и промышленная применимость заявляемого способа подтверждаются конкретным примером.The performance and industrial applicability of the proposed method are confirmed by a specific example.
Способ поясняется использованием устройства, изображенного на фиг. 1.The method is illustrated by using the device of FIG. one.
Конкретный пример осуществления способаA specific example of the method
Исходное вещество - технический теллур в количестве 10.2 граммов помещали в загрузочную кварцевую емкость 1, выполненную из особо чистого кварцевого стекла и снабженную внешним нагревательным элементом 5. Температура нагрева загрузочной кварцевой емкости 1 с исходным теллуром составляла 680°С, температура нагрева ресивера (кварцевой емкости) 2 с очищенным теллуром - 480°С. Соотношение теллур:водород в парогазовой смеси было постоянно и равно 1:50 при суммарной скорости подачи смеси 15 мл/мин. В качестве транспортного и плазмообразующего газа использовался водород марки ОСЧ, который с постоянной скоростью продувался через всю установку.The initial substance - technical tellurium in the amount of 10.2 grams was placed in a loading quartz tank 1 made of very pure quartz glass and equipped with an external heating element 5. The heating temperature of the loading quartz tank 1 with the initial tellurium was 680 ° С, the heating temperature of the receiver (quartz tank) 2 with purified tellurium - 480 ° C. The ratio of tellurium: hydrogen in the vapor-gas mixture was constant and equal to 1:50 at a total feed rate of the mixture of 15 ml / min. As a transport and plasma-forming gas, hydrogen of the OSCh grade was used, which was purged at a constant speed through the entire installation.
Газообразные продукты плазмохимической реакции (летучие гидриды углеродсодержащих примесей) через выход 4 удалялись в вакуумную систему, снабженную кварцевой ловушкой, охлаждаемой жидким азотом. Высокочистый теллур осаждался на внутренней поверхности кварцевой емкости 2 при температуре 480°С. Общее рабочее давление в системе подачи транспортного газа и проточном кварцевом плазмохимическом реакторе поддерживалось равным 1.9 тор.Gaseous products of the plasma-chemical reaction (volatile hydrides of carbon-containing impurities) through outlet 4 were removed into a vacuum system equipped with a quartz trap cooled by liquid nitrogen. High-purity tellurium was deposited on the inner surface of
Масса полученного образца высокочистого теллура составила 9.5 г, что соответствует выходу конечного продукта 93% в пересчете на Те.The mass of the obtained sample of high-purity tellurium was 9.5 g, which corresponds to a final product yield of 93% in terms of Te.
Концентрация и размеры примесей включений в исходном и высокочистом теллуре определялись растворением Те в смеси (1:2) концентрированной азотной и соляной кислоты, не содержащей субмикронные частицы (менее 104 см-3). Исходный теллур содержал 1×10-3 мас. % углерода и 106-107 см-3 углеродсодержащих частиц размерами 0.065-0.15 микрон. Суммарное содержание углерода в очищенном теллуре составило 1×10-5 мас. % углерода и 103-104 см-3 углеродсодержащих частиц размерами 0.065-0.15 микрон.The concentration and size of impurity impurities in the starting and high-purity tellurium was determined by dissolving Te in a mixture (1: 2) of concentrated nitric and hydrochloric acid that does not contain submicron particles (less than 10 4 cm -3 ). The initial tellurium contained 1 × 10 -3 wt. % carbon and 10 6 -10 7 cm -3 carbon-containing particles with dimensions of 0.065-0.15 microns. The total carbon content in the purified tellurium was 1 × 10 -5 wt. % carbon and 10 3 -10 4 cm -3 carbon-containing particles with dimensions of 0.065-0.15 microns.
Таким образом, заявляемый плазмохимический способ вакуумной очистки теллура от углеродсодержащих наноразмерных гетеровключений позволяет уменьшить количество углеродсодержащих примесей за счет перевода их в летучие гидриды с последующим удалением, что и обеспечивает высокую чистоту конечного продукта при минимальных потерях исходного теллура, то есть позволяет решить поставленную задачу.Thus, the inventive plasma-chemical method for vacuum purification of tellurium from carbon-containing nanoscale heteroinclusions allows to reduce the amount of carbon-containing impurities by converting them to volatile hydrides with subsequent removal, which ensures high purity of the final product with minimal loss of initial tellurium, that is, it allows to solve the problem.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144428A RU2644213C1 (en) | 2016-11-11 | 2016-11-11 | Method of vacuum cleaning tellurium from carbon-containing nanoscale hetero-inclusions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144428A RU2644213C1 (en) | 2016-11-11 | 2016-11-11 | Method of vacuum cleaning tellurium from carbon-containing nanoscale hetero-inclusions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2644213C1 true RU2644213C1 (en) | 2018-02-08 |
Family
ID=61173520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016144428A RU2644213C1 (en) | 2016-11-11 | 2016-11-11 | Method of vacuum cleaning tellurium from carbon-containing nanoscale hetero-inclusions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2644213C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117466257A (en) * | 2023-11-08 | 2024-01-30 | 中南大学 | A production device and production method for preparing 6N high-purity tellurium by horizontal vacuum distillation |
| RU2817809C1 (en) * | 2023-05-02 | 2024-04-22 | Акционерное общество "Уралэлектромедь" | Method for electrolytic refining of crude tellurium |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU169793A1 (en) * | 1962-10-19 | 1965-03-17 | Н.К. Бартосевич | Method for cleaning tellurium |
| RU2301197C1 (en) * | 2006-07-11 | 2007-06-20 | Институт химии высокочистых веществ Российской академии наук (ИХВВ РАН) | Method for purifying tellurium dioxide |
| UA66382U (en) * | 2011-10-28 | 2011-12-26 | Виктор Николаевич Биляков | Device for tellurium treatment by vacuum distillation method |
| CN203021300U (en) * | 2012-12-17 | 2013-06-26 | 云南铜业科技发展股份有限公司 | Device for precipitating and separating selenium and tellurium |
-
2016
- 2016-11-11 RU RU2016144428A patent/RU2644213C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU169793A1 (en) * | 1962-10-19 | 1965-03-17 | Н.К. Бартосевич | Method for cleaning tellurium |
| RU2301197C1 (en) * | 2006-07-11 | 2007-06-20 | Институт химии высокочистых веществ Российской академии наук (ИХВВ РАН) | Method for purifying tellurium dioxide |
| UA66382U (en) * | 2011-10-28 | 2011-12-26 | Виктор Николаевич Биляков | Device for tellurium treatment by vacuum distillation method |
| CN203021300U (en) * | 2012-12-17 | 2013-06-26 | 云南铜业科技发展股份有限公司 | Device for precipitating and separating selenium and tellurium |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CHURBANOV M.F. et al. Behavior of Impurity Inclusions during Vacuum Distillation of Tellurium. Inorganic Materials, vol. 37, No.10, 2001, pp. 1017-1020. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2817809C1 (en) * | 2023-05-02 | 2024-04-22 | Акционерное общество "Уралэлектромедь" | Method for electrolytic refining of crude tellurium |
| CN117466257A (en) * | 2023-11-08 | 2024-01-30 | 中南大学 | A production device and production method for preparing 6N high-purity tellurium by horizontal vacuum distillation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mochalov et al. | Preparation of gallium of the special purity for semiconductors and optoelectronics | |
| RU2338686C1 (en) | Method of obtaining carbon nanotubes | |
| WO2019112034A1 (en) | Method for producing astatine | |
| KR20160042108A (en) | Method for vacuum purification | |
| EA024476B1 (en) | Method for recovering transition metal tetrahalides and hydrocarbons from a waste stream | |
| TWI582045B (en) | Process and apparatus for preparation of polychlorosilanes | |
| KR20190019053A (en) | Polycrystalline silicon rod and manufacturing method thereof | |
| RU2644213C1 (en) | Method of vacuum cleaning tellurium from carbon-containing nanoscale hetero-inclusions | |
| CN107001044B (en) | Method of separating carbon structures from seed structures | |
| KR20110128179A (en) | Providing gas for use in forming a carbon nanomaterial | |
| KR102155727B1 (en) | Cyclohexasilane and method of preparing the same | |
| US7943109B2 (en) | Process for the production of Si by reduction of SiCl4 with liquid Zn | |
| EP0274283B1 (en) | Process for the plasma purification of divided silicon | |
| JPH10265216A (en) | Purification of boron trichloride | |
| WO2008034578A1 (en) | Process for the production of germanium-bearing silicon alloys | |
| US20060289289A1 (en) | Purification of organic compositions by sublimation | |
| Mochalov et al. | A Method for Deep Purification of Iodine for Semiconductor Applications | |
| RU2579096C1 (en) | Method production of high-purity chalco-iodide glass | |
| BE503063A (en) | ||
| Ali et al. | A novel in-situ technique of ultra purification of cadmium for electronic applications | |
| RU2415185C1 (en) | Procedure for production of metal lead | |
| JP2005161251A (en) | Purifying apparatus of organic material | |
| Munirathnam et al. | High purity tellurium production using dry refining processes | |
| JP2003128412A (en) | Method for purifying silicon tetrafluoride | |
| JPWO2006051989A1 (en) | Separation agent for alkali metal-encapsulated fullerenes, method for removing alkali metal and its compound from fullerenes, method for purifying alkali metal-encapsulated fullerenes, and method for producing the same |