RU3445U1 - DEVICE FOR REFINING LIGHT-MELTING SUBSTANCES - Google Patents

DEVICE FOR REFINING LIGHT-MELTING SUBSTANCES Download PDF

Info

Publication number
RU3445U1
RU3445U1 RU95113510/20U RU95113510U RU3445U1 RU 3445 U1 RU3445 U1 RU 3445U1 RU 95113510/20 U RU95113510/20 U RU 95113510/20U RU 95113510 U RU95113510 U RU 95113510U RU 3445 U1 RU3445 U1 RU 3445U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
refining
filter chamber
inert material
chamber
height
Prior art date
Application number
RU95113510/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Павлович Шепатковский
Original Assignee
Олег Павлович Шепатковский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Павлович Шепатковский filed Critical Олег Павлович Шепатковский
Priority to RU95113510/20U priority Critical patent/RU3445U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU3445U1 publication Critical patent/RU3445U1/en

Links

Abstract

Устройство для рафинирования легкоплавких веществ, содержащее герметичную камеру с узлом рафинирования, изготовленным из инертного материала и выполненным в виде фильтрующей камеры с перфорированным дном, установленной над материалоприемником, и систему нагрева, отличающееся тем, что система нагрева расположена с внешней стороны герметичной камеры, изготовленной из инертного материала, и выполнена в виде резистивных или индукционных нагревателей: равномерного, размещенного в области фильтрующей камеры, и градиентного, размещенного в области материалоприемника, в узле рафинирования между фильтрующей камерой и материалоприемником установлено переходное перфорированное кольцо, высота которого составляет 10 - 20% высоты последнего, а в качестве инертного материала использован кварц, или карбонитрид бора, или стеклоуглерод.A device for refining fusible materials, comprising a sealed chamber with a refining unit made of inert material and made in the form of a filter chamber with a perforated bottom mounted above the material receiver, and a heating system, characterized in that the heating system is located on the outside of the sealed chamber made of inert material, and made in the form of resistive or induction heaters: uniform, placed in the area of the filter chamber, and gradient, placed in the area of the material receiver, in the refining unit between the filter chamber and the material receiver, a transitional perforated ring is installed, the height of which is 10 - 20% of the height of the latter, and quartz, or boron carbonitride, or glassy carbon is used as an inert material.

Description

J J

МПК с 22 в 9/00IPC from 22 to 9/00

Устройство для рафинирования Refining device

Полезная модель относится к области металлургии, в частности, к устройствам для очистки легкоплавких веществ { с температурой плавления до 1100 С, например, сера, теллур, сурьма, свинец, золото, теллурид свинца и т.д.) методом фильтрации расплава с последующей направленной кристаллизацией.The utility model relates to the field of metallurgy, in particular, to devices for cleaning low-melting substances (with a melting point up to 1100 C, for example, sulfur, tellurium, antimony, lead, gold, lead telluride, etc.) by melt filtration followed by directed crystallization.

Известные современные устройства для рафинирования металлов содержат следующие общие конструктивные элементы:Known modern devices for refining metals contain the following common structural elements:

-систему нагрева;- heating system;

-камеру плавления с фильтром;- melting chamber with a filter;

-металлоприемник.-metal receiver.

см., например, а.с. СССР N1295762, МПК С 22 В 9/00, заяв. 12.09.84, не публ.; а.с. СССР N1486530, МПК С 22 Б 9/10, заяв. 25.07.86, опубл. 15.06.89.see, for example, A.S. USSR N1295762, IPC С 22 В 9/00, application. 09/12/84, not public .; A.S. USSR N1486530, IPC S 22 B 9/10, application. 07/25/86, publ. 06/15/89.

Указанные устройства не обеспечивают высокой степени чистоты рафинируемых металлов (более 99,99%) и качества получаемого слитка.These devices do not provide a high degree of purity of refined metals (more than 99.99%) and the quality of the ingot obtained.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является устройство для рафинирования полупроводниковых материалов и их соединений, содержащее герметичную камеру с узлом рафинирования,изготовленным из инертного материала и вьтолненным в виде фильтрующей камеры с перфорированным дном, установленной над материалоприемником,и легкоплавких веществ.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed utility model is a device for refining semiconductor materials and their compounds, containing a sealed chamber with a refining unit made of an inert material and filled in the form of a filter chamber with a perforated bottom mounted above the material receiver, and fusible substances .

систему нагрева. Узел рафинирования помещен в контейнер,который в свою очередь установлен в герметичной камере с расположенной в ней системой нагрева, а в качестве инертного материала использован стеклоуглерод.heating system. The refining unit is placed in a container, which in turn is installed in a sealed chamber with a heating system located in it, and glassy carbon is used as an inert material.

см. п. СССР N 1836463, МПК С 22 В 9/00, заяв. 09.04.92, опубл. 23.08.93.see p. USSR N 1836463, IPC C 22 V 9/00, application. 04/09/92, publ. 08/23/93.

Недостатки прототипа заключаются в:The disadvantages of the prototype are:

-ограниченности степени очистки (не более 99,9999%);- limited degree of purification (not more than 99.9999%);

-невысоком качестве получаемого слитка из-за наличия усадочных раковин,трещин и оксидных пленок, содержащих растворенные газообразные примеси.- low quality of the obtained ingot due to the presence of shrinkage shells, cracks and oxide films containing dissolved gaseous impurities.

Задачей настоящей полезной модели является повышение степени очистки легкоплавких веществ с одновременным улучщением качества слитка.The objective of this utility model is to increase the degree of purification of fusible substances while improving the quality of the ingot.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для рафинирования легкоплавких веществ, содержащем герметичную камеру с узлом рафинирования, изготовленным из инертного материала и выполненным в виде фильтрующей камеры с перфорированным дном, установленной над материалоприемником, и систему нагрева, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, с внешней стороны герметичной камеры, изготовленной из инертного материала, расположена система нагрева, выполненная в виде резистивных или индукционных нагревателей: равномерного, размещенного в области фильтрующей камеры, и градиентного, размещенного в области материалоприемника; в узле рафинирования между фильтрующей камерой и материалоприемником установлено переходное перфорированное кольцо, высота которого составляет 10-20% высоты последнего, а в качестве инертного материала использован кварц, или карбонитрид бора, или стеклоуглерод.The problem is achieved in that in the known device for refining low-melting substances, containing a sealed chamber with a refining unit made of inert material and made in the form of a filter chamber with a perforated bottom mounted above the material receiver, and a heating system, ACCORDING TO THE USEFUL MODEL, from the outside a sealed chamber made of inert material, there is a heating system made in the form of resistive or induction heaters: uniform, placed the area of the filter chamber, and the gradient, located in materialopriemnika; in the refining unit between the filter chamber and the material receiver, a transitional perforated ring is installed, the height of which is 10-20% of the height of the latter, and quartz, or boron carbonitride, or glassy carbon are used as an inert material.

Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод о том, что заявляемая полезная модель не известна из уровня исследуемой техники и, следовательно, соответствует критерию новизна.Analysis of the known technical solutions allows us to conclude that the claimed utility model is not known from the level of the technology being studied and, therefore, meets the criterion of novelty.

Возможность использования заявляемого Устройства для рафинирования легкоплавких веществ в отечественной металлургической промышленности позволяет сделать вывод о его соответствии критерию промышленная применимость.The possibility of using the inventive device for refining fusible substances in the domestic metallurgical industry allows us to conclude that it meets the criterion of industrial applicability.

На фиг. схематично изображено заявляемое устройство для рафинирования легкоплавких веществ.In FIG. schematically depicts the inventive device for refining fusible substances.

Обозначения на фигуре:Designations on a figure:

1- герметичная камера1- sealed chamber

2- фильтрующая камера2- filter chamber

3- перфорированное дно3- perforated bottom

4- материвилоприемник4- material receiver

5- переходное перфорированное кольцо.5-transition perforated ring.

6- равномерный резистивный или индукцраонный нагреватель6- uniform resistive or induction heater

7 градиентный резистивный или индукционный нагреватель7 gradient resistive or induction heater

8- патрубок для ввода (или вывода) инертного газа8- pipe for inert gas inlet (or outlet)

Предлагаемое устройство для рафинирования легкоплавких веществ работает следующим образом.The proposed device for refining fusible substances works as follows.

В фильтрующую камеру 2, представляющую собой тигель из инертного материала (кварца или карбонитрида бора) объемом 1 дмЗ с диаметром перфорированного дна 4 70 мм загружали 0,8 дмЗ порошка или гранул очищаемого легкоплавкого вещества (например, теллур чистотой 99,5 вес.%, или селен чистотой 99,5 вес.%, или золото чистотой 99,9 вес.%).In the filter chamber 2, which is a crucible of inert material (quartz or boron carbonitride) with a volume of 1 dm3 with a diameter of a perforated bottom of 4 70 mm, 0.8 dm3 of powder or granules of a purified fusible substance (for example, tellurium with a purity of 99.5 wt.%, or selenium with a purity of 99.5 wt.%, or gold with a purity of 99.9 wt.%).

55//35У55 // 35U

Над материалоприемником 4, представляющим собой тигель из инертного материала (кварца или карбонитрида бора) объемом 1 дмЗ с диаметром днища 70 мм, размещали переходное перфорированное кольцо 5, изготовленное из инертного материала (кварца, карбонитрида бора или стеклоуглерода). Высота перфорированного кольца 5 составляла 10-20% высоты материалоприемника.Above the material receiver 4, which is a crucible of inert material (quartz or boron carbonitride) with a volume of 1 dm3 and a bottom diameter of 70 mm, a transitional perforated ring 5 made of an inert material (quartz, boron carbonitride or glassy carbon) was placed. The height of the perforated ring 5 was 10-20% of the height of the material receiver.

На переходное перфорированное кольцо 5 сверху устанавливали фильтрующую камеру 2 и весь узел рафинирования (поз.2, 3, 4, 5) помещали в герметичную камеру 1, изготовленную из инертного материала (кварца, карбонитрида бора или стеклоуглерода) .A filter chamber 2 was installed on top of the transitional perforated ring 5 and the entire refining unit (items 2, 3, 4, 5) was placed in a sealed chamber 1 made of an inert material (quartz, boron carbonitride or glassy carbon).

Из герметичной камеры 1 через патрубок 8 откачивали воздух до давления О,10 Па и в случае рафинирования легколетучих веществ (селен, теллур) заполняли ее очищенным инертным газом (аргоном или гелием).From the sealed chamber 1, air was pumped out through pipe 8 to a pressure of O, 10 Pa and, in the case of refining of volatile substances (selenium, tellurium), it was filled with purified inert gas (argon or helium).

Предварительно прогревали материалоприемник 4 с помощью резистивного или индукционного градиентного нагревателя 7, расположенного с внешней -стороны герметичной камеры 1 в области материалоприемника 4, для дополнительной очистки поверхности и обезгаживания объема материалоприемника.The material receiver 4 was preliminarily heated using a resistive or induction gradient heater 7 located on the outer side of the sealed chamber 1 in the region of the material receiver 4 for additional surface cleaning and degassing of the volume of the material receiver.

Затем осуществляли расплавление очищаемого вещества при помощи резистивного или индукционного равномерного нагревателя 6, размещенного с внещней стороны герметичной камеры 1 в области фильтрующей камеры 2.Then, the substance to be purified was melted using a resistive or induction uniform heater 6 located on the outside of the sealed chamber 1 in the region of the filter chamber 2.

В фильтрующей камере 2 происходил процесс интенсивного плавления и рафинирования, при котором содержащиеся в материале примеси и газы всплывали на поверхность расплава.In the filter chamber 2, a process of intensive melting and refining took place, in which impurities and gases contained in the material floated to the surface of the melt.

Расплавленный материал, проходя через перфоЕ)Ированное дно 3, рафинировался и интенсивно прокапывал в материалоприемник 4,The molten material passing through the perforated E) bottom 3 was refined and intensively dug into the material receiver 4,

при этом в зоне переходного перфорированного кольца 5 происходило дополнительное вьщеление и отвод загрязняющих газообразных примесей из капель очищаемого материала.at the same time, in the zone of the transitional perforated ring 5, additional penetration and removal of polluting gaseous impurities from the droplets of the material to be cleaned took place.

При достижении критической высоты расплава в камере фильтрации 2 (2-15 мм, в зависимости от величины поверхностного натяжения и плотности расплава) процесс фильтрации практически останавливался. После этого равномерный нагреватель 6 отключали.When the critical height of the melt in the filtration chamber 2 (2-15 mm, depending on the magnitude of the surface tension and density of the melt) was reached, the filtration process practically stopped. After that, the uniform heater 6 was turned off.

Продолжающий работать градиентный нагреватель 7 переводили в режим медленного охлаждения до момента полной кристаллизации слитка. После завершения процесса кристаллизации и остывания всей системы инертный газ и содержащиеся в нем газообразные примеси откачивали через патрубок 8. Систему демонтировали, извлекали слиток и анализировали известным путем. Очищенный материал (теллур, селен или золото) имел степень чистоты 99,99994%.Continuing to work gradient heater 7 was transferred to slow cooling until the complete crystallization of the ingot. After completion of the crystallization process and cooling of the entire system, the inert gas and the gaseous impurities contained in it were pumped out through pipe 8. The system was dismantled, the ingot was removed and analyzed in a known manner. The purified material (tellurium, selenium or gold) had a purity of 99.99994%.

Из-за специально созданного градиента температур (50 С на 5 см высоты материалоприемника) слиток материала застывал снизу вверх, что позволило получить его без пустот, трещин, усадочных раковин монолитной гомогенной структуры.Due to a specially created temperature gradient (50 C per 5 cm of the height of the material receiver), the ingot solidified from bottom to top, which made it possible to obtain it without voids, cracks, or shrinkage shells of a monolithic homogeneous structure.

Использование заявляемого устройства обеспечивает по сравнению с известным устройством, взятым за прототип (п. СССР N1836463), следующие технические преимущества:The use of the claimed device provides, in comparison with the known device, taken as a prototype (p. USSR N1836463), the following technical advantages:

-повыщение качества рафинирования (до 99,99994%);-improving the quality of refining (up to 99.99994%);

-улучщение качества слитка;-improving the quality of the ingot;

-улучшение атмосферы внутри герметичной камеры с одновременным сохранением работоспособност нагревателей в связи с отсутствием контакта нагревателей и их элементов (токовводов, прокладок, деталей крепления и т.д.) с легкоплавкими веществами и газообразными примесями в процессе рафинирования.-improvement of the atmosphere inside the sealed chamber while maintaining the operability of the heaters due to the lack of contact between the heaters and their elements (current leads, gaskets, fasteners, etc.) with fusible substances and gaseous impurities during the refining process.

(j5-jib 0(j5-jib 0

Общественно-полезные преимущества заявляемого устройства заключаются в:Public benefits of the claimed device are:

-простоте, легкости монтажа и демонтажа системы;-simplicity, ease of installation and dismantling of the system;

-возможности использования стандартных элементов оборудования, выпускаемого отечественной промышленностью;-the possibility of using standard elements of equipment manufactured by domestic industry;

-обеспечении экологической чистоты процесса рафинирования, воспроизводимости и стабильности его;-ensuring the environmental cleanliness of the refining process, its reproducibility and stability;

-возможности многоразового использования инертных практически нерасходуемых конструктивных материалов.- the possibility of reusable inert practically non-consumable structural materials.

Claims (1)

Устройство для рафинирования легкоплавких веществ, содержащее герметичную камеру с узлом рафинирования, изготовленным из инертного материала и выполненным в виде фильтрующей камеры с перфорированным дном, установленной над материалоприемником, и систему нагрева, отличающееся тем, что система нагрева расположена с внешней стороны герметичной камеры, изготовленной из инертного материала, и выполнена в виде резистивных или индукционных нагревателей: равномерного, размещенного в области фильтрующей камеры, и градиентного, размещенного в области материалоприемника, в узле рафинирования между фильтрующей камерой и материалоприемником установлено переходное перфорированное кольцо, высота которого составляет 10 - 20% высоты последнего, а в качестве инертного материала использован кварц, или карбонитрид бора, или стеклоуглерод.A device for refining fusible materials, comprising a sealed chamber with a refining unit made of inert material and made in the form of a filter chamber with a perforated bottom mounted above the material receiver, and a heating system, characterized in that the heating system is located on the outside of the sealed chamber made of inert material, and made in the form of resistive or induction heaters: uniform, placed in the area of the filter chamber, and gradient, placed in the area of the material receiver, in the refining unit between the filter chamber and the material receiver, a transitional perforated ring is installed, the height of which is 10 - 20% of the height of the latter, and quartz, or boron carbonitride, or glassy carbon is used as an inert material.
RU95113510/20U 1995-08-17 1995-08-17 DEVICE FOR REFINING LIGHT-MELTING SUBSTANCES RU3445U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95113510/20U RU3445U1 (en) 1995-08-17 1995-08-17 DEVICE FOR REFINING LIGHT-MELTING SUBSTANCES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95113510/20U RU3445U1 (en) 1995-08-17 1995-08-17 DEVICE FOR REFINING LIGHT-MELTING SUBSTANCES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU3445U1 true RU3445U1 (en) 1997-01-16

Family

ID=48265691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95113510/20U RU3445U1 (en) 1995-08-17 1995-08-17 DEVICE FOR REFINING LIGHT-MELTING SUBSTANCES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU3445U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111924811A (en) * 2020-07-02 2020-11-13 清远先导材料有限公司 Preparation method of ultra-high-purity tellurium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111924811A (en) * 2020-07-02 2020-11-13 清远先导材料有限公司 Preparation method of ultra-high-purity tellurium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2017265111B2 (en) Process and apparatus for vacuum distillation of high-purity magnesium
US4747906A (en) Process and apparatus for purifying silicon
EP0007063B1 (en) Process and device for the manufacture of polycrystalline silicon
US3671229A (en) Process for purification of metals
GB1327282A (en) Method of filtering molten metal
US2482127A (en) Apparatus for refining metals
US3843355A (en) Method for melting and purifying magnesium
NZ203682A (en) Purifying metals by segregation
CA1121604A (en) Fractional crystallization process
US4242175A (en) Silicon refining process
RU2234545C2 (en) Method and apparatus for purifying of aluminum by segregation process
RU3445U1 (en) DEVICE FOR REFINING LIGHT-MELTING SUBSTANCES
EP1135660A1 (en) Improved apparatus and process for separating aluminium from a mixture of aluminium and aluminium dross
EP1441983B1 (en) Apparatus for continuous slag treatment of silicon
RU2159213C2 (en) Method of silicon purification and device for its embodiment
US4231755A (en) Process for purifying solid substances
RU2139363C1 (en) Method and installation for refining lithium
US4294612A (en) Fractional crystallization process
JP3809544B2 (en) Metal purification equipment
RU2778933C1 (en) Device for granulation of substances
RU1836463C (en) Device for refining of semiconductor materials and their compaunds
JPS59170227A (en) Refining method of aluminum
SE448164B (en) PROCEDURE FOR PROVIDING A BED OF PURE SILICONE CRYSTALS
JPH0596266A (en) Method for melting filter dust
JPH0449171Y2 (en)