DE2618395A1

DE2618395A1 - Verfahren zum herstellen von chemisch reinem tellurdioxid

Info

Publication number: DE2618395A1
Application number: DE19762618395
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Heyer; Ulrich Dr Wiese
Original assignee: Preussag AG Metall
Current assignee: Preussag AG Metall
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1976-04-27
Publication date: 1977-11-10
Also published as: DE2618395C3; DE2618395B2

Description

"Verfahren zum Herstellen von chemisch reinem Tellurdioxid"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von chemisch reinem Tellurdioxid durch Oxidation von handelsüblichem metallischem Tellur.
Das Interesse für reines Tellur und seine Verbindungen ist im Laufe der letzten Jahre durch Erschließung neuer Anwendungsmöglichkeiten gestiegen. Unter anderem wird Tellur in Form bestimmter Telluride als Halbleiterwerkstoff eingesetzt.
Des weiteren wurden Cadmiumtellurit zum Gewinnen von Sonnenenergie und zum selektiven Lihtübertragen sowie Indiumtellurit für wärme empfindliche Halbleiterwiderstände mit negativen Temperaturkoeffizienten verwendet. Derartige Telluride lassen sich u.a. durch Reduktion des Metalloxids in Gegenwart von Tellurdioxid herstellen. Es besteht daher ein steigender Bedarf an reinem Tellur bzw. Tellurdioxid.
Es sind bereits Verfahren zum Herstellen von Tellurdioxid bekannt. So wird nach dem Verfahren der britischen Patentschrift 784 869 pulverförmiges Tellur, das zuvor durch mehrfache Destillation gereinigt wird, mit verdünnter Salpetersäure zu basischem Tellurnitrat oxidiert, das sich nach dem Waschen und Trocknen bei einem anschließenden Erhitzen auf eine Temperatur von 400 bis 4300C in Tellurdioxid umsetzt. Dieses Verfahren ist infolge der erforderlichen hohen Temperaturen sowie des großen Apparateaufwands sehr kostenintensiv. In der deutschen Offenlegungsschrift 2 109 650 wird ferner die Herstellung von Tellurdioxid aus pulverförmigem Tellur durch Oxidation mit konzentrierter Salpetersäure in einer Stufe beschrieben. Dabei entstehen größere Mengen nitroser Gase, was aus Gründen der Arbeitshygiene und des Umweltschutzes nachteilig ist. Beide Verfahren erfordern die Verwendung pulverförmigen Tellurs, das über die menschliche Haut und die Atemorgane inkorporiert werden kann und unter Bildung knoblauchartig übelriechender Verbindungen aus dem menschlichen Körper ausgeschieden wird.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen chemisch reinen Tellurdioxids durch Oxidation von metallischem Tellur zu schaffen, das nicht den Einsatz von feinstem Tellurpulver erfordert, um die Bildung von tellurhaltigen Dämpfen oder Stäuben weitgehend zu unterbinden. Darüber hinaus soll die Bildung des Tellurdioxids zur Gewährleistung einer vollständigen Oxidation über eine lösliche Stufe führen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf eine Teilchengröße über 1 mm zerkleinertes Tellur in reine konzentrierte, auf eine Temperatur über 1000C erhitzte Schwefelsäure eingetragen, nach beendeter Reaktion die überstehende Flüssigkeit von dem gebildeten weißen Kristallbrei aus basischem Tellursulfat getrennt, der Kristallbrei ohne weitere Reinigung in eine, zur Uberführung des Tellursulfats in Alkalitellurit unter gleiche zeitiger Lösung ausreichende Menge an Alkalilauge eingetragen, vom Unlöslichen abfiltriert, das klare Filtrat mit etwa dem gleichen Volumen eines Fällungsmittels verdünnt, gegebenenfalls zum besseren Absitzen erwärmt, das quantitativ ausfallende Tellurdioxid nach einem Waschen mit destilliertem Wasser abfiltriert und getrocknet wird.
Zum Einsatz kommt handelsübliches Tellur, das bis zu etwa Reiskorngröße zerkleinert wird. Bevorzugt kommt Tellur mit einer Korngröße im Bereich von 2 bis 5 mm zur Verwendung.
Das Tellur wird in reine konzentrierte Schwefelsäure eingetragen, die zuvor auf eine Temperatur über 1000C erhitzt worden ist. Vorzugsweise wird die Oxidation mit Schwefelsäure bei einer Temperatur von 180 bis 2000C durchgeführt.
Zweckmäßigerweise wird hierbei gerührt.
Die auftretende intensive Rotfärbung wird durch die lösliche Tellurverbindung erzeugt und verschwindet, sobald diese in weißes kristallines basisches Tellursulfat umgewandelt worden ist. Die Oxidation des Tellurs ist beendet, wenn nach der Sedimentation des weißen Niederschlags die überstehende Schwefelsäure gelb bis grün erscheint.
Da die Sedimentation sehr schnell erfolgt, läßt sich das basische Tellursulfat Te203S04 von der Schwefelsäure u.a.
durch Dekantieren trennen. Der Kristallbrei wird dann von Resten nicht umgesetzten Tellurs befreit, indem der Kristallbrei in gerade so viel chemisch reine Alkalilauge eingetragen wird, daß er völlig gelöst wird. Gleichzeitig wird hierbei das basische Tellursulfat in Natriumtellurit umgewandelt.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kommt als Alkalilauge Natronlauge zur Verwendung.
Dann wird von un-gelösten metallischen Tellurteilchen und anderen in Alkalilauge nicht löslichen Verunreinigungen abfiltriert und das klare Filtrat mit dem gleichen Volumen eines Fällungsmittels verdünnt, wobei Tellurdioxid quantitativ ausgefällt wird. Als Fällungsmittel dient vorzugsweise Wasser.
Zum besseren Absitzen des ausgefällten Tellurdioxids kann die Suspensiontuf etwa 60 0C erwärmt werden.
Nach dem Abtrennen der Mutterlauge durch Filtration, anschließendem Waschen und Trocknen bei 100 bis 1200C ergibt sich ein weißes, chemisch reines, nahezu selenfreies Tellurdioxid.
Beispiel 1 100 g Tellur eines Reinheitsgrades von 99,9 mit 0,04% Selen und einer Telchengröße von 1 bis 3 mm wurden in 500 ml auf 180 0C erhitzte konzentrierte Schwefelsäure unter Ruhren eingetragen. Aufgrund der Reaktionswärme stieg die Temperatur auf 2000C an. Die Reaktion war nach etwa drei Stunden beendet.
Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die überstehende klare Schwefelsäure scharf abdekandiert und der am Boden befindliche weiße Kristallbrei langsam in 500 ml 20%ige Natronlauge eingetragen, wobei sich bis auf eine geringe Menge eines schwarzen Rückstandes alles löste.
Der unlösliche Rückstand wurde abfiltriert, dem Filtrat 500 ml destilliertes Wasser zugesetzt und zum besseren Absetzen des Niederschlags zehn Minuten lang auf 600C erhitzt.
Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die klare, überstehende Lösung abdekantiert und und der Bodenkörper fünfmal mit destilliertem Wasser gewaschen, wobei das Waschwasser jedesmal abdekantiert wurde. Der Kristallbrei wurde auf eine Nutsche gebracht, nochmals mit wenig destilliertem Wasser durchgespült und anschließend trockengesaugt. Zum Schluß wurde das so hergestellte Tellurdioxid im Trockenschrank bei 1200C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
Die Ausbeute betrug 121 g TeO2 (97% des Tellureinsatzes).
Das Te02 enthielt 79,54% Tellur (theoretisch 79,9596) und < 0,01% S02-. Der Gehalt an Selen lag unter der Nachweisgrenze.
Beispiel 2 250 g Tellur eines Reinheitsgrades von 99,9% mit 0,0496 Selen und einer Teilchengröße von 2 bis 5 mm wurden in 500 ml auf 180 0C erhitzte konzentrierte Schwefelsäure unter Rühren eingetragen. Nach vier Stunden war als Zeichen dafür, daß die Reaktion beendet war, die anfänglich rote Färbung der Lösung verschwunden. Nach Absitzen des Niederschlages wurde die auf Raumtemperatur abgekühlte, überstehende Lösung scharf abdekantiert. Der Niederschlag wurde in 1200 ml 20%iger Natronlauge aufgelöst und die Lösung filtriert. Dem Filtrat wurden 1000 ml destilliertes Wasser zugesetzt und die Lösung auf 600c erwärmt.
Das ausgefällte Tellurdioxid wurde mehrmals mit destilliertem Wasser gewaschen und nach Filtration bei 1000C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
Die Ausbeute betrug 287 g TeO2 (92% des Tellureinsatzes) mit einem Telluranteil von 97,80% (theoretisch 97,9596) und einem S04 -Gehalt von < 0,01%. Der Gehalt an Selen lag unterhalb der Nachweisgrenze.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen von. chemisch reine Tellurdioxid durch Oxidation von metallischem Tellur, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , , daß auf eine Teilchengröße über 1 mm zerkleinertes Tellur in reine, konzentrierte, auf eine Temperatur über 100°C bis zum Sicdepunkt erhitzte Schwefelsäure eingetragen, nach beendeter Reaktion die überstehende Flüssigkeit von dem weißen Kristallbrei aus basischem Tellursulfat scharf abdekantiert, der Kristallbrei ohne weitere Reinigung in eine zur Überführung des Tcrlursulfats in Alkelitellurit unter gleichzeitiger Lösung ausreichende Menge an Alkalileuge eingetragen, vom Unlöslichen abfiltriert, was klare Filtrat rt etwa dem gleichen Volumen eines Fällungsmittels verdünnt und das quantitativ ausfallende Teilurdioxid nach Waschen mit destilliertem Wasser abiiltriert und getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß Tellur mit einer Teilchengröße von 2 bis 5 mm eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Oxidation mit konzentrierter Schwefelsäure bei einer Temperatur von 180 bis 2000C durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Alkalilauge Natronlauge dient.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Fällungsmittel Wasser dient.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daa die Tellurdioxid-Suspension auf etwa 60°C erwärmt wird.