CN111924811A - 一种超高纯碲的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高纯碲的制备方法，属于高纯金属材料领域。本发明将原料碲置于内部设有挡板的容器内，并使原料碲位于挡板的一侧，然后在保护气保护下将原料碲加热至完全熔化，控制原料碲所处侧的碲熔体的液面位于挡板的通孔的上方，以使原料碲内所含杂质碳粉和氧化物被拦截在挡板的一侧，确保通过通孔流向另一侧的碲熔体的杂质含量降低，将这部分碲熔体冷凝后用于制备超高纯碲，不仅提高了提纯效率，还使所得超高纯碲表面光亮，无氧化物，无需进行后续处理。
Description
技术领域
本发明属于高纯金属材料领域，涉及一种超高纯碲的制备方法。
背景技术
超高纯碲纯度达到99.99999％(7N)，由超高纯碲制备的碲锌镉(CZT)核辐射探测器及碲镉汞(MCT)红外探测器衬底材料在国防、安防、定位、制导的红外探测等领域有着广泛应用。碲中的杂质直接影响CZT和MCT晶体材料的使用性能，进而影响这两种探测器的探测范围及探测精度，因此研究制备一种纯度超高、质量性能稳定的超高纯碲产品具有重大意义。
目前超高纯碲的主要制备方法采用区域熔炼法，将物料放置在石墨舟内，通过感应加热或电阻加热方式进行生产，该方法的主要缺陷为：(1)目前石墨舟的纯度最高只能达到5ppm，对于生产7N超高纯碲影响较大；(2)CTZ、MCT晶体对材料中的C、O含量要求较高，在生产过程中，石墨舟很容易脱碳进入产品中，进而影响产品纯度，这样生产出来的产品表面碳粉较多，需要对产品进行后续处理；(3)石墨舟易吸收空气中的水汽，易氧化碲原料，对提纯效果影响较大。
中国发明专利CN103183322B提供了一种高纯碲的制备方法，具体为将碲物料放置于石英舟内，石英舟放入区熔炉石英管，通入还原性气体，采用感应加热方式进行区熔生产。该方法有以下缺陷：(1)采用的加热方式为感应式加热，但碲属于非金属材料，本身被感应的效率比较低，且石英舟完全不能被感应，如果需要将石英舟内的碲物料熔化，需要很大的加热功率，这样就会造成电能消耗过大，增加生产成本，同时，感应加热设备功率越高，周围的磁场越大，对生产作业人员的身心健康有一定的危害；(2)该方法无法生产7N超高纯碲产品。
因此，有必要开发一种采用的仪器对碲的纯度影响小、感应加热效率高的超高纯碲制备方法。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种超高纯碲的制备方法。
一种超高纯碲的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将原料碲置于容器中，所述容器的内部设有挡板，所述挡板上设有通孔，所述原料碲位于所述挡板的一侧，再将所述原料碲在保护气保护下加热至完全熔化，控制位于所述挡板的一侧的碲熔体的液面位于所述通孔的上方，之后冷却，收集位于所述挡板的另一侧的固体，得到预处理后的碲；
(2)将所述预处理后的碲用于制备超高纯碲。
原料碲熔化后，其内所含杂质碳粉和氧化物会悬浮在碲熔体的表面，控制位于所述挡板的一侧的碲熔体的液面位于所述通孔的上方，使碳粉和氧化物被拦截在所述挡板的一侧，从而使流向所述挡板的另一侧的碲熔体的杂质含量降低，即使预处理后的碲的杂质含量降低。原料碲经过上述预处理后再用于制备超高纯碲，能够提高提纯效率，易于得到纯度7N以上的碲产品。
上述保护气可以选择氮气、惰性气体、还原性气体或其中任意两种以上的混合气体。惰性气体包括氦气、氖气、氩气，还原性气体包括氢气。
优选地，所述通孔位于所述挡板的下半部分。当所述通孔位于所述挡板的下半部分时，易于控制位于所述挡板的一侧的碲熔体的液面位于所述通孔的上方，尤其当所述通孔位于所述挡板的底端时，更易控制。
优选地，所述挡板设置于偏向所述容器的任一侧，这样可以增加通过通孔流向所述挡板的另一侧的碲熔体的量，提高预处理后的碲的得率。
优选地，所述容器为挡板石英舟；在进行所述加热时，所述挡板石英舟置于第一区熔石墨舟内，所述第一区熔石墨舟置于区熔料管内，并以感应加热线圈作为热源。
优选地，所述步骤(2)制备超高纯碲的处理方法为：将所述预处理后的碲置于区熔石英舟内，将所述区熔石英舟置于第二区熔石墨舟内，并以区熔车的感应加热线圈作为热源，在还原气气氛下采用区域熔炼法制备超高纯碲。采用石英舟作为区熔舟，避免了以石墨舟作为区熔舟所产生的区熔舟脱碳以及物料氧化问题。另外，采用感应式加热时，石英舟无法被感应，且碲属于准金属或半金属，被感应的效率也很低，所以将区熔石英舟置于第二区熔石墨舟内来改善感应效果，提高设备的加热效率，减少能耗。同时，在还原气气氛下进行区域熔炼，可以很好地防止碲被氧化，且部分金属杂质会形成气体，如在氢气气氛中，硒可以与氢气反应生成硒化氢气体，提高提纯效果。上述超高纯碲的处理方法工艺成本低、安全经济环保，提纯效果好。
优选地，所述步骤(2)中，所述区熔车的感应加热线圈在进行加热时，先从所述区熔石英舟内物料的头部进行加热，使物料形成熔区后移动区熔车，当所述区熔车的感应加热线圈移至所述区熔石英舟内物料的尾部时，即完成一次区熔作业，然后将所述区熔车返回原点并重复区熔作业1次以上，之后冷却，即得所述超高纯碲。该方法利用感应加热线圈对区熔石墨舟的感应，实现对物料加热。
优选地，所述区熔车具有2个以上的感应加热线圈，移动速率为30-50mm/h，每个熔区的长度为8～10cm，区熔作业的次数为12次以下。采用2个以上的感应加热线圈，在区域熔炼的提纯过程中，能够形成多段彼此不相连的熔区，一次区熔的过程相当于其他区熔设备多次区熔的效果，缩短了提纯的时间，提高了生产效率。
优选地，所述区熔车具有2个感应加热线圈，区熔作业的次数为10～12次。
优选地，所述第二区熔石墨舟的内表面与所述区熔石英舟的外表面贴合。
优选地，所述第二区熔石英舟的表面镀有碳膜。在石英舟表面镀碳，石英舟内的杂质不会进入碲产品中，可以减少交叉污染。进一步优选地，所述第二区熔石英舟的灰度小于5ppm，以进一步减少交叉污染。
优选地，所述原料碲的纯度为5N以上。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明在制备超高纯碲时，先将原料碲进行预处理以除去碳粉和氧化物，提高了产品的提纯效率，还使所得超高纯碲表面光亮，无氧化物，无需进行后续处理。
附图说明
图1为各实施例所用挡板石英舟的示意图，(a)挡板石英舟的横截面图，(b)挡板的示意图；
图2为各实施例所用区熔石英舟的示意图，(a)俯视图，(b)左视图；
图3为各实施例所用区熔石墨舟的示意图，(a)俯视图，(b)左视图，(c)主视图；
图4为各实施例所用区熔炉的示意图；
其中，1-第一感应加热线圈，2-第二感应加热线圈，3-石英管，4-密封法兰，5-冷却水进口，6-冷却水出口，7-气体进口，8-气体出口，9-第一感应加热线圈的电源，10-第二感应加热线圈的电源，11-供气装置，12-气体流量计，13-尾气净化装置，14-移动装置。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，本发明通过下列实施例进一步说明。显然，下列实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例为本发明超高纯碲的制备方法的一种实施方式，本实施例超高纯碲的制备方法包括以下步骤：
(1)将区熔石英舟用硝酸和氢氟酸混合液(硝酸质量浓度10％～15％，氢氟酸质量浓度2～5％)浸泡8h以上，除去表面的杂质，浸泡完成后，用纯水清洗干净，最后使用镀碳炉按镀碳工艺在区熔石英舟表面进行镀膜操作；
(2)将挡板石英舟、区熔石英舟、区熔石墨舟、区熔炉石英管等用UP级无水乙醇清洗并用无尘布擦拭干净，待用；
(3)将5N原料碲投入到挡板石英舟(如图1所示)右侧室，再将挡板石英舟放入区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(图4)的石英管3内，第一感应加热线圈1位于挡板石英舟右侧室的正中心，关闭炉盖；
(4)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量2～4L/min，通气时间1～2h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量2～4L/min；
(5)打开区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，使挡板石英舟内物料熔化后经挡板下的孔流到挡板左侧，物料全部熔完后，关闭加热，使物料自然冷却；
(6)物料冷却后，关闭氢气阀门，取出物料，原料碲内的碳粉及氧化物被挡板挡住留在右侧，该部分物料不能使用，挡板左侧的物料为下一步区熔使用的物料；
(7)将处理好的碲原料投入到区熔石英舟(如图2所示)内并铺满区熔石英舟的底面，投料重量为5～6kg，区熔石英舟放入内表面与其外表面贴合的区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(如图4所示)的石英管3内，第一感应线圈1与区熔石英舟的虚线(如图2所示)在同一垂直面，关闭炉门；
(8)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量2～4L/min，通气时间4～6h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量2～4L/min；
(9)开启区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，待线圈处出现熔区，设置移动装置14的移动速度为30～50mm/h，生产过程中通过调节第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，保持两个熔区长度为8～10cm；
(10)当移动装置14行至区熔石英舟尾部时，停止加热，将移动装置14返回至原点，进行第二次区熔作业，重复进行10～12次区熔作业；
(11)区熔作业10～12次后，停止加热，待物料冷却后，关闭氢气阀门，打开炉盖，将区熔石英舟中的碲取出，头尾各去掉10～12cm，剩余部分(表面光亮)送GDMS检测分析，确定为7N碲产品。
实施例2
本实施例为本发明超高纯碲的制备方法的一种实施方式，本实施例超高纯碲的制备方法包括以下步骤：
(1)将区熔石英舟用硝酸和氢氟酸混合液(硝酸质量浓度10％～15％，氢氟酸质量浓度2～5％)浸泡8h以上，除去表面的杂质，浸泡完成后，用纯水清洗干净，最后使用镀碳炉按镀碳工艺在区熔石英舟表面进行镀膜操作；
(2)将挡板石英舟、区熔石英舟、区熔石墨舟、区熔炉石英管等用UP级无水乙醇清洗并用无尘布擦拭干净，待用；
(3)将5N原料碲投入到挡板石英舟(如图1所示)右侧室，再将挡板石英舟放入区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(图4)的石英管3内，第一感应加热线圈1位于挡板石英舟右侧室的正中心，关闭炉盖；
(4)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量4L/min，通气时间2h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量4L/min；
(5)打开区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，使挡板石英舟内物料熔化后经挡板下的孔流到挡板左侧，物料全部熔完后，关闭加热，使物料自然冷却；
(6)物料冷却后，关闭氢气阀门，取出物料，原料碲内的碳粉及氧化物被挡板挡住留在右侧，该部分物料不能使用，挡板左侧的物料为下一步区熔使用的物料；
(7)将处理好的碲原料投入到长度700mm的区熔石英舟(如图2所示)内并铺满区熔石英舟的底面，投料重量为6kg，区熔石英舟放入内表面与其外表面贴合的区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(如图4所示)的石英管3内，第一感应线圈1与区熔石英舟的虚线(如图2所示)在同一垂直面，关闭炉门；
(8)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量4L/min，通气时间6h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量4L/min；
(9)开启区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，待线圈处出现熔区，设置移动装置14的移动速度为30mm/h，生产过程中通过调节第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，保持两个熔区长度为8cm；
(10)当移动装置14行至区熔石英舟尾部时，停止加热，将移动装置14返回至原点，进行第二次区熔作业，重复进行12次区熔作业；
(11)区熔作业12次后，停止加热，待物料冷却后，关闭氢气阀门，打开炉盖，将区熔石英舟中的碲取出，头尾各去掉10cm，剩余部分(表面光亮)送GDMS检测分析，确定为7N碲产品，7N碲产品的收率为71.4％。
实施例3
本实施例为本发明超高纯碲的制备方法的一种实施方式，本实施例超高纯碲的制备方法包括以下步骤：
(1)将区熔石英舟用硝酸和氢氟酸混合液(硝酸质量浓度10％～15％，氢氟酸质量浓度2～5％)浸泡8h以上，除去表面的杂质，浸泡完成后，用纯水清洗干净，最后使用镀碳炉按镀碳工艺在区熔石英舟表面进行镀膜操作；
(2)将挡板石英舟、区熔石英舟、区熔石墨舟、区熔炉石英管等用UP级无水乙醇清洗并用无尘布擦拭干净，待用；
(3)将5N原料碲投入到挡板石英舟(如图1所示)右侧室，再将挡板石英舟放入区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(图4)的石英管3内，第一感应加热线圈1位于挡板石英舟右侧室的正中心，关闭炉盖；
(4)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量2L/min，通气时间1h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量2L/min；
(5)打开区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，使挡板石英舟内物料熔化后经挡板下的孔流到挡板左侧，物料全部熔完后，关闭加热，使物料自然冷却；
(6)物料冷却后，关闭氢气阀门，取出物料，原料碲内的碳粉及氧化物被挡板挡住留在右侧，该部分物料不能使用，挡板左侧的物料为下一步区熔使用的物料；
(7)将处理好的碲原料投入到长度700mm的区熔石英舟(如图2所示)内并铺满区熔石英舟的底面，投料重量为5kg，区熔石英舟放入内表面与其外表面贴合的区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(如图4所示)的石英管3内，第一感应线圈1与区熔石英舟的虚线(如图2所示)在同一垂直面，关闭炉门；
(8)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量2L/min，通气时间4h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量2L/min；
(9)开启区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，待线圈处出现熔区，设置移动装置14的移动速度为40mm/h，生产过程中通过调节第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，保持两个熔区长度为10cm；
(10)当移动装置14行至区熔石英舟尾部时，停止加热，将移动装置14返回至原点，进行第二次区熔作业，重复进行10次区熔作业；
(11)区熔作业10次后，停止加热，待物料冷却后，关闭氢气阀门，打开炉盖，将区熔石英舟中的碲取出，头尾各去掉12cm，剩余部分(表面光亮)送GDMS检测分析，确定为7N碲产品，7N碲产品的收率为65.7％。
实施例4
本实施例为本发明超高纯碲的制备方法的一种实施方式，本实施例超高纯碲的制备方法包括以下步骤：
(1)将区熔石英舟用硝酸和氢氟酸混合液(硝酸质量浓度10％～15％，氢氟酸质量浓度2～5％)浸泡8h以上，除去表面的杂质，浸泡完成后，用纯水清洗干净，最后使用镀碳炉按镀碳工艺在区熔石英舟表面进行镀膜操作；
(2)将挡板石英舟、区熔石英舟、区熔石墨舟、区熔炉石英管等用UP级无水乙醇清洗并用无尘布擦拭干净，待用；
(3)将5N原料碲投入到挡板石英舟(如图1所示)右侧室，再将挡板石英舟放入区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(图4)的石英管3内，第一感应加热线圈1位于挡板石英舟右侧室的正中心，关闭炉盖；
(4)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量3L/min，通气时间2h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量3L/min；
(5)打开区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，使挡板石英舟内物料熔化后经挡板下的孔流到挡板左侧，物料全部熔完后，关闭加热，使物料自然冷却；
(6)物料冷却后，关闭氢气阀门，取出物料，原料碲内的碳粉及氧化物被挡板挡住留在右侧，该部分物料不能使用，挡板左侧的物料为下一步区熔使用的物料；
(7)将处理好的碲原料投入到长度700mm的区熔石英舟(如图2所示)内并铺满区熔石英舟的底面，投料重量为5.5kg，区熔石英舟放入内表面与其外表面贴合的区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(如图4所示)的石英管3内，第一感应线圈1与区熔石英舟的虚线(如图2所示)在同一垂直面，关闭炉门；
(8)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量3L/min，通气时间5h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量3L/min；
(9)开启区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，待线圈处出现熔区，设置移动装置14的移动速度为50mm/h，生产过程中通过调节第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，保持两个熔区长度为10cm；
(10)当移动装置14行至区熔石英舟尾部时，停止加热，将移动装置14返回至原点，进行第二次区熔作业，重复进行10次区熔作业；
(11)区熔作业10次后，停止加热，待物料冷却后，关闭氢气阀门，打开炉盖，将区熔石英舟中的碲取出，头尾各去掉12cm，剩余部分(表面光亮)送GDMS检测分析，确定为7N碲产品，7N碲产品的收率为65.7％。
实施例5
本实施例为本发明超高纯碲的制备方法的一种实施方式，本实施例超高纯碲的制备方法包括以下步骤：
(1)将区熔石英舟用硝酸和氢氟酸混合液(硝酸质量浓度10％～15％，氢氟酸质量浓度2～5％)浸泡8h以上，除去表面的杂质，浸泡完成后，用纯水清洗干净，最后使用镀碳炉按镀碳工艺在区熔石英舟表面进行镀膜操作；
(2)将挡板石英舟、区熔石英舟、区熔石墨舟、区熔炉石英管等用UP级无水乙醇清洗并用无尘布擦拭干净，待用；
(3)将5N原料碲投入到挡板石英舟(如图1所示)右侧室，再将挡板石英舟放入区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(图4)的石英管3内，第一感应加热线圈1位于挡板石英舟右侧室的正中心，关闭炉盖；
(4)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量2L/min，通气时间2h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量4L/min；
(5)打开区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，使挡板石英舟内物料熔化后经挡板下的孔流到挡板左侧，物料全部熔完后，关闭加热，使物料自然冷却；
(6)物料冷却后，关闭氢气阀门，取出物料，原料碲内的碳粉及氧化物被挡板挡住留在右侧，该部分物料不能使用，挡板左侧的物料为下一步区熔使用的物料；
(7)将处理好的碲原料投入到长度700mm的区熔石英舟(如图2所示)内并铺满区熔石英舟的底面，投料重量为5.4kg，区熔石英舟放入内表面与其外表面贴合的区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(如图4所示)的石英管3内，第一感应线圈1与区熔石英舟的虚线(如图2所示)在同一垂直面，关闭炉门；
(8)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量4L/min，通气时间5h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量3L/min；
(9)开启区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，待线圈处出现熔区，设置移动装置14的移动速度为30mm/h，生产过程中通过调节第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，保持两个熔区长度为10cm；
(10)当移动装置14行至区熔石英舟尾部时，停止加热，将移动装置14返回至原点，进行第二次区熔作业，重复进行11次区熔作业；
(11)区熔作业11次后，停止加热，待物料冷却后，关闭氢气阀门，打开炉盖，将区熔石英舟中的碲取出，头尾各去掉11cm，剩余部分(表面光亮)送GDMS检测分析，确定为7N碲产品，7N碲产品的收率为68.6％。
实施例6
本实施例为本发明超高纯碲的制备方法的一种实施方式，本实施例超高纯碲的制备方法包括以下步骤：
(1)将区熔石英舟用硝酸和氢氟酸混合液(硝酸质量浓度10％～15％，氢氟酸质量浓度2～5％)浸泡8h以上，除去表面的杂质，浸泡完成后，用纯水清洗干净，最后使用镀碳炉按镀碳工艺在区熔石英舟表面进行镀膜操作；
(2)将挡板石英舟、区熔石英舟、区熔石墨舟、区熔炉石英管等用UP级无水乙醇清洗并用无尘布擦拭干净，待用；
(3)将5N原料碲投入到挡板石英舟(如图1所示)右侧室，再将挡板石英舟放入区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(图4)的石英管3内，第一感应加热线圈1位于挡板石英舟右侧室的正中心，关闭炉盖；
(4)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量4L/min，通气时间4h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量2L/min；
(5)打开区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，使挡板石英舟内物料熔化后经挡板下的孔流到挡板左侧，物料全部熔完后，关闭加热，使物料自然冷却；
(6)物料冷却后，关闭氢气阀门，取出物料，原料碲内的碳粉及氧化物被挡板挡住留在右侧，该部分物料不能使用，挡板左侧的物料为下一步区熔使用的物料；
(7)将处理好的碲原料投入到长度700mm的区熔石英舟(如图2所示)内并铺满区熔石英舟的底面，投料重量为5.8kg，区熔石英舟放入内表面与其外表面贴合的区熔石墨舟(石墨舟灰分小于5ppm，如图3所示)内，再放入区熔炉(如图4所示)的石英管3内，第一感应线圈1与区熔石英舟的虚线(如图2所示)在同一垂直面，关闭炉门；
(8)往石英管3内通入高纯气体(氮气或氩气，6N或以上)，通气流量4L/min，通气时间6h，通气结束后，关闭上述气体阀门，打开氢气阀门，往石英管3内通入高纯氢气(6N或以上)，通气流量4L/min；
(9)开启区熔炉的电源9和电源10，设置第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，待线圈处出现熔区，设置移动装置14的移动速度为30mm/h，生产过程中通过调节第一加热线圈1和第二加热线圈2的加热功率，保持两个熔区长度为8cm；
(10)当移动装置14行至区熔石英舟尾部时，停止加热，将移动装置14返回至原点，进行第二次区熔作业，重复进行12次区熔作业；
(11)区熔作业12次后，停止加热，待物料冷却后，关闭氢气阀门，打开炉盖，将区熔石英舟中的碲取出，头尾各去掉10cm，剩余部分(表面光亮)送GDMS检测分析，确定为7N碲产品，7N碲产品的收率为71.4％。
实施例2-6制得的7N碲产品的GDMS分析结果如表1所示。
表1超高纯碲杂质情况统计表(单位：ppbw)
| 元素 | Ag | Al | Ca | Cd | Cu | Fe | Se | Mg | Ni | Pb | Zn | Ga | C | O |
| 5N原料 | 95 | 85 | 78 | 181 | 145 | 91 | 854 | 92 | 201 | 54 | 42 | 68 | / | / |
| 国标 | <5 | <5 | <10 | <5 | <5 | <10 | <20 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | / | / |
| 实施例2 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <100 | <100 |
| 实施例3 | <5 | <5 | 7 | <5 | <5 | 8 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <100 | <100 |
| 实施例4 | <5 | <5 | 6 | <5 | <5 | <5 | 7 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <100 | <100 |
| 实施例5 | <5 | <5 | 5 | <5 | <5 | 6 | 7 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <100 | <100 |
| 实施例6 | <5 | <5 | 6 | <5 | <5 | <5 | <8 | <5 | <5 | <5 | <5 | <5 | <100 | <100 |
由表1可以看出，5N碲经过若干次区熔提纯后，产品符合7N碲国标，其中国标中未明确的C、O的含量也可以控制在100ppb(GDMS仪器检出限)以下，符合生产CTZ、MCT晶体对材料中C、O含量的要求。其中最佳的工艺参数为：所需石英舟用硝酸和氢氟酸混合液(硝酸质量浓度10％～15％，氢氟酸质量浓度2～5％)浸泡8h以上，处理原料时通氮气流量4L/min，氮气通气时间2h，通氢气流量4L/min，区熔时通氮气流量4L/min，氮气通气时间6h，通氢气流量4L/min，区熔车移动速度为30mm/h，区熔次数12次，去除产品头尾12cm。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种超高纯碲的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将原料碲置于容器中，所述容器的内部设有挡板，所述挡板上设有通孔，所述原料碲位于所述挡板的一侧，再将所述原料碲在保护气保护下加热至完全熔化，控制位于所述挡板的一侧的碲熔体的液面位于所述通孔的上方，之后冷却，收集位于所述挡板的另一侧的固体，得到预处理后的碲；
(2)将所述预处理后的碲用于制备超高纯碲。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述通孔位于所述挡板的下半部分。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述通孔位于所述挡板的底端。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述容器为挡板石英舟；在进行所述加热时，所述挡板石英舟置于第一区熔石墨舟内，所述第一区熔石墨舟置于区熔料管内，并以感应加热线圈作为热源。
5.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)制备超高纯碲的处理方法为：将所述预处理后的碲置于区熔石英舟内，将所述区熔石英舟置于第二区熔石墨舟内，并以区熔车的感应加热线圈作为热源，在还原气气氛下采用区域熔炼法制备超高纯碲。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述区熔车的感应加热线圈在进行加热时，先从所述区熔石英舟内物料的头部进行加热，使物料形成熔区后移动区熔车，当所述区熔车的感应加热线圈移至所述区熔石英舟内物料的尾部时，即完成一次区熔作业，然后将所述区熔车返回原点并重复区熔作业1次以上，之后冷却，即得所述超高纯碲。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述区熔车具有2个以上的感应加热线圈，移动速率为30-50mm/h，每个熔区的长度为8～10cm，区熔作业的次数为12次以下。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述区熔车具有2个感应加热线圈，区熔作业的次数为10～12次。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述区熔石英舟的灰度小于5ppm，表面镀有碳膜。
10.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，所述原料碲的纯度为5N以上。
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