CN103803510A

CN103803510A - 一种高纯二氧化碲粉体的制备方法

Info

Publication number: CN103803510A
Application number: CN201410046634.0A
Authority: CN
Inventors: 梁文正
Original assignee: ZHANGJIAGANG LVNENG MATERIALS Ltd
Current assignee: ZHANGJIAGANG LVNENG MATERIALS Ltd
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明提供一种高纯二氧化碲粉体的制备方法，包括研磨原料碲粉，采用浓硝酸在加热条件下氧化碲粉，然后用去离子水清理沉淀物并调节pH值，在高温脱水后，进行煅烧，得到高纯度的二氧化碲，然后将煅烧充分的物料装入磨粉机中磨粉，最后将用200目不锈钢震动筛进行筛分，可得粒径在75～150μm的3N、4N高纯二氧化碲粉体。本发明的二氧化碲制备步骤减少、所用化学试剂减少，能耗降低、效率得以提高，其工艺流程简化、设备简单、有利于工业化生产以及环境保护。

Description

一种高纯二氧化碲粉体的制备方法

技术领域

本发明涉及高纯二氧化碲粉体制备工艺的方法创新。

背景技术

二氧化碲是重要的稀有化工原料，目前工业上二氧化碲的制备方法,但都存在着工艺步骤复杂,能耗大,对学试剂原料使用浪费,副产物多,对环境有污染的缺点。中国专利申请号201210412763.8中介绍二氧化碲提纯方法，包括碱浸、中和、水洗、烘干等步骤，而且还需要在碱浸和碱浸过滤液中和的过程中加入除杂剂，不仅工艺复杂，而且试剂使用多，不方便工业生产，也不利于环境保护。

中国专利申请号201310264501.6介绍一种高纯二氧化碲分体的制备方法、采用浓硝酸或含有浓硝酸的混合酸使单质Te氧化为二氧化碲初料，然后用浓盐酸将其转化为四氯化碲，滤除未反应的单质Te，再用碱与其反应过滤、烘干得到纯的二氧化碲粉料，后面还要将二氧化碲粉料再次清洗、烘干、煅烧去除低熔点杂质猜得到高纯二氧化碲粉体。以及中国专利申请号200910167643.4介绍一种以粗碲为原料制备二氧化碲的方法，都将原料碲用双氧水氧化后，盐酸还原，最后碱中和生产二氧化碲。

综上所述，传统二氧化碲制备方法，单质Te和硝酸、双氧水反应，二氧化碲粉体中都会包裹单质Te，降低产品纯度，而不得不增加盐酸反应生成四氯化碲，滤除不反应的单质Te，然后用碱中和生产二氧化碲。

为了克服以上所述之技术问题，本发明提供了一种高纯二氧化碲粉体的制备方法，二氧化碲制备步骤减少、所用化学试剂减少，能耗降低、效率得以提高，其工艺流程简化、设备简单、有利于工业化生产以及环境保护。

发明内容

为了解决目前二氧化碲生产工艺步骤复杂，能耗大，对学试剂原料使用浪费，对环境有污染等问题，本发明公开了一种高纯二氧化碲粉体的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）将原料碲粉细磨至粒径≤150μm；

（2）硝酸氧化

将浓度为65～68%的硝酸加入反应釜中，加热至温度60～70℃，加入步骤（1）的碲粉，在75～85℃恒温下，搅拌1.5～2.5小时至反应完全，反应式为：

Te+HNO₃→Te₂O₃（OH）NO₃+TeO₂+NO₂+H₂O

（3）调节pH值

待温度降至≤50℃，分离上清液和物料沉淀,用去离子水洗涤步骤（2）的物料沉淀至pH值为6～7；

（4）脱水和煅烧

控制物料温度为200℃进行烘干2～3小时，再控制温度为650℃，煅烧1.5～2.5小时；反应式为：

Te₂O₃（OH）NO₃→TeO₂+NO₂+H₂O

（5）磨粉和筛分

将步骤(4)所得物料用磨粉机磨粉,再用200目不锈钢震动筛进行筛分。

发明使用5个步骤，制备高纯二氧化碲粉体，制备步骤简单，所用化学试剂少，能耗低，设备简单方便。本发明的原理如下：

原料碲粉研磨成细粉粒径≤150μm，和浓硝酸在75～85℃恒温下搅拌，充分反应，单质Te被氧化为二氧化碲沉淀及碱式硝酸盐结晶体Te₂O₃（OH）NO₃，经过脱水后，在低于二氧化碲熔点的温度下煅烧，Te₂O₃（OH）NO₃分解为二氧化碲。在这个过程中，由于原料碲粉与硝酸反应接触面积大，生成的二氧化碲中不会再包裹Te单质，减少了杂质的存在，因而不需要增加浓盐酸将Te单质转化为四氯化碲，然后再用碱中和的步骤。生产的Te₂O₃（OH）NO₃经过高温煅烧后也得到高纯度的二氧化碲粉体，使得最终获得的产品纯度高。本发明反应完沉淀后，上清液可以回收再利用，可用于电解二氧化碲，筛分后，筛上物料也可用于电解二氧化碲，回收利用率高，对环境污染大大减少。

优选地，步骤(3)中所述上清液通过虹吸法吸出。虹吸法可以最大程度的移出上清液而不扰动沉淀，提高反应的产率，也避免化学损耗。

优选地，步骤（2）的原料碲粉投料速度是90～150g/min。再次投料速度范围内，反应最快速最充分，即避免了二氧化碲包裹碲单质，反应有效进行。

优选地，所述原料碲粉酸不溶物质量分数≤0.05%，硒质量分数≤0.05%，其他杂质总和≤0.05%。所得高纯二氧化碲粉末的粒径为约75～150μm（100目～200目），纯度为3N（Te的质量分数≥99.96%）级别，晶体的尺寸均匀，纯度高。原料碲的纯度越高，二氧化碲产物的纯度也会越高。

优选地，所述原料碲粉酸不溶物质量分数为0，硒质量分数≤0.01%，其他杂质总和≤0.01%。所得高纯二氧化碲粉末的粒径为约75～150μm（100目～200目），纯度为4N（Te的质量分数≥99.99%）级别，晶体的尺寸均匀，纯度高。原料碲的纯度越高，二氧化碲产物的纯度也越高。

本发明的有益效果是：

1、本发明先将碲粉磨细，再与浓硝酸反应，能够提高原料间的接触面积，反应生成的二氧化碲不会包裹Te单质，减少了杂质的存在，也就减少了使用浓盐酸将Te单质转化为四氯化碲，然后再用碱中和的步骤，大大简化了生产工艺，也提高了产品的纯度。

2、本发明将碲粉与特定高浓度的硝酸在特定温度范围内反应，直接生成了二氧化碲沉淀物及碱式硝酸盐结晶体Te₂O₃（OH）NO₃，反应后只需要脱水煅烧，即可得到高纯度的二氧化碲，简化生产工艺，有利于工业化生产以及环境保护，产品纯度达3N或4N级别。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

具体实施例1

在500升的钛反应釜中，加入68%工业硝酸350L、加热至反应釜温度为70℃，以150g/min投入研磨的原料碲粉100kg，原料碲粉的粒径为的粒径为150μm，酸不溶物质量分数0.05%，硒质量分数0.05%，其他杂质总和0.05%，投料完毕后，继续在80℃下恒温搅拌2小时，停止搅拌和加热，待温度降低到50℃，虹吸将上清液吸出，用去离子水100L洗涤沉淀，调节pH值为6，停止洗涤，将物料放置于煅烧盘上，炉温200℃，恒温3小时，待水分烘干后，在650℃恒温煅烧2小时，将煅烧后的二氧化碲装入磨粉机，磨粉完后用200目不锈钢震动筛进行筛分。得到高纯二氧化碲粉末的粒径为约75～150μm（100目～200目），纯度为3N（Te的质量分数≥99.96%）级别，晶体的尺寸均匀，纯度高。

具体实施例2

在500升的钛反应釜中，加入65%工业硝酸300L、加热至反应釜温度为65℃，以90g/min投入研磨的原料碲粉80kg，原料碲粉的粒径为的粒径为150μm，酸不溶物质量分数0.02%，硒质量分数0.03%，其他杂质总和0.04%，投料完毕后，继续在75℃下恒温搅拌1.5小时，停止搅拌和加热，待温度降低到45℃，将上清液用导管排出，用去离子水80L洗涤沉淀，调节pH值为7，停止洗涤，将物料放置于煅烧盘上，炉温200℃，恒温2小时，待水分烘干后，在650℃恒温煅烧1.5小时，将煅烧后的二氧化碲装入磨粉机，磨粉完后用200目不锈钢震动筛进行筛分。得到高纯二氧化碲粉末的粒径为约75～150μm（100目～200目），纯度为3N（Te的质量分数≥99.96%）级别，晶体的尺寸均匀，纯度高。

具体实施例3

在500升的钛反应釜中，加入66%工业硝酸400L、加热至反应釜温度为60℃，以120g/min投入研磨的原料碲粉150kg，原料碲粉的粒径为的粒径为100μm，酸不溶物质量分数0，硒质量分数0.01%，其他杂质总和0.01%，投料完毕后，继续在85℃下恒温搅拌2.5小时，停止搅拌和加热，待温度降低到40℃，将上清液倒出，用去离子水100L洗涤沉淀，调节pH值为6.5，停止洗涤，将物料放置于煅烧盘上，炉温200℃，恒温2.5小时，待水分烘干后，在650℃恒温煅烧2.5小时，将煅烧后的二氧化碲装入磨粉机，磨粉完后用200目不锈钢震动筛进行筛分。得到高纯二氧化碲粉末的粒径为约75～150μm（100目～200目），纯度为4N（Te的质量分数≥99.99%）级别，晶体的尺寸均匀，纯度高。

具体实施例4

在500升的钛反应釜中，加入67%工业硝酸350L、加热至反应釜温度为63℃，以150g/min投入研磨的原料碲粉110kg，原料碲粉的粒径为的粒径为100μm，酸不溶物质量分数0，硒质量分数0.008%，其他杂质总和0.007%，投料完毕后，继续在80℃下恒温搅拌2小时，停止搅拌和加热，待温度降低到35℃，虹吸将上清液吸出，用去离子水100L洗涤沉淀，调节pH值为6.2，停止洗涤，将物料放置于煅烧盘上，炉温200℃，恒温2.8小时，待水分烘干后，在650℃恒温煅烧2小时，将煅烧后的二氧化碲装入磨粉机，磨粉完后用200目不锈钢震动筛进行筛分。得到高纯二氧化碲粉末的粒径为约75～150μm（100目～200目），纯度为4N（Te的质量分数≥99.99%）级别，晶体的尺寸均匀，纯度高。

具体实施例5

在500升的钛反应釜中，加入68%工业硝酸350L、加热至反应釜温度为78℃，以90g/min投入研磨的原料碲粉120kg，原料碲粉的粒径为的粒径为120μm，酸不溶物质量分数0.01%，硒质量分数0.02%，其他杂质总和0.03%，投料完毕后，继续在75℃下恒温搅拌1.5小时，停止搅拌和加热，待温度降低到45℃，虹吸将上清液吸出，用去离子水100L洗涤沉淀，调节pH值为7，停止洗涤，将物料放置于煅烧盘上，炉温200℃，恒温2小时，待水分烘干后，在650℃恒温煅烧1.5小时，将煅烧后的二氧化碲装入磨粉机，磨粉完后用200目不锈钢震动筛进行筛分。得到高纯二氧化碲粉末的粒径为约75～150μm（100目～200目），纯度为3N（Te的质量分数≥99.96%）级别，晶体的尺寸均匀，纯度高。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种高纯二氧化碲粉体的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）将原料碲粉细磨至粒径≤150μm；

（2）硝酸氧化

将浓度为65～68%的硝酸加入反应釜中，加热至温度60～70℃，加入步骤（1）的碲粉，在75～85℃恒温下，搅拌1.5～2.5小时至反应完全；

（3）调节pH值

（4）脱水和煅烧

控制物料温度为200℃进行烘干2～3小时，再控制温度为650℃，煅烧1.5～2.5小时；

（5）磨粉和筛分。

2.根据权利要求1所述的一种高纯二氧化碲粉体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述上清液通过虹吸法吸出。

3.根据权利要求1所述的一种高纯二氧化碲粉体的制备方法，其特征在于，步骤（2）的原料碲粉投料速度是90～150g/min。

4.根据权利要求1所述的一种高纯二氧化碲粉体的制备方法，其特征在于，所述原料碲粉酸不溶物质量分数≤0.05%，硒质量分数≤0.05%，其他杂质总和≤0.05%。

5.根据权利要求1所述的一种高纯二氧化碲粉体的制备方法，其特征在于，所述原料碲粉酸不溶物质量分数为0，硒质量分数≤0.01%，其他杂质总和≤0.01%。