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高纯铋的生产

发布时间:2021-08-05


    高纯铋首要应用于核子工业、宇航工业、电子工业等部分。由于具有半导体特征,其电阻在低温时随温度升高而下降。在温差致冷与温差发电方面,Bi2Te3和Bi2Se3合金及Bi-Sb-Te三元合金最引人注意。In-Bi合金和Pb-Bi合金是超导材料,铋的熔点低、密度大,蒸气压小,中子吸收截面小,可用于高温型原子反应堆。

99.99%精铋提纯为99.999%高纯铋的办法较多,其间最有工业价值的是真空蒸馏与区域提纯。

    一、真空蒸馏

    精铋中还含有的微量杂质,可分为易蒸腾性杂质与难蒸腾性杂质两类。易蒸腾性杂质可用真空加热法除掉,难蒸腾性杂质可用真空蒸馏法除掉。

    真空过滤在笔直石英管内进行,在真空度为0.1333帕下,温度1000℃时加热4小时,使熔融金属在真空下经过2毫米窄孔,以除掉表面的氧化膜,真空过滤后,可除掉精铋中的锑。

    经真空过滤的铋装在石英管内,温度控制在950~1050℃,真空度坚持0.1333帕,进行真空蒸馏,在上述条件下铋的蒸气压为106.7~399.97帕,铋的蒸腾率达85%,蒸馏时刻2~6小肘。经过真空蒸馏,蒸馏残渣中富集了镍、钼,银、铜、锰等杂质,馏出物即为五九商纯铋,可用于半导体工业。

    由于铅与铋的饱满蒸气压较挨近,所以甩蒸馏法不能满意除铅要求。可是氯化铅的自由焓较氯化铋的自由焓更负,即铅的氯化物比铋的氯化物更安稳,所以常先选用氯化法除铅,再用真空蒸馏除掉银等难蒸腾杂质。

下降熔融铋中氯化物的含量可选用气冲洗法,或选用氯化物真空蒸馏,将真空度控制在0.6666帕,温度650℃,此刻BiCl3与PbCl2优先蒸腾,而与金属铋别离。

    二、区域提纯

    熔融铋在冷却结晶时,由于杂质较铋先冷凝,在容器的边际分出,因此铋锭中心的杂质,比铋锭边际的杂质少。区域提纯就是依据这个原理,对铋棒进行区域加温熔化,经过熔区缓慢移动,屡次返复运动,使杂质富集在铋棒头尾两头,而到达提纯的意图。

    为了事前除掉铋中氧化物,使铋在真空度约3.333帕下滴熔入耐温玻璃管或石墨舟中,滴熔后,在真空下关闭玻璃管,放入一玻璃套管中。

    区熔精炼炉一般拉制石墨舟不动,而选用主动往复运动的感应加热设备,由于高频感应加热具有天然的搅动效果。

    区熔提纯时,熔区长与棒长之比为1∶24,石墨舟平置后之倾角为l~3°。熔区移动速度与行程次数之断定与铋质料质量,舟截面积等要素有关,加热温度控制在600℃左右。   

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