鍺的提取方法

1、鍺的提取方法一、富集如果原料的品位不高，一般要進行富集，才能進行生產(chǎn)，不然成本太高的，一般用回 轉(zhuǎn)窯進行富集，也有用萃取方法的，不過目前國內(nèi)以回轉(zhuǎn)窯富集方法的較多。萃取的廠家 有株冶、南京鍺廠。用煤生產(chǎn)鍺的一般用煤發(fā)電，回收布袋塵、旋風(fēng)塵，再進行富集來得 到要求的品位。二、蒸餾蒸餾是利用四氯化鍺的沸點較低，約 84 度，將鍺蒸餾出來達到分離的效果。富集回收 鍺的制取第一步是從重有色金屬冶煉過程回收鍺的富集物。 以煉鋅為例 :在火法 煉鋅過程中 ,鋅精礦首先經(jīng)過氧化焙燒，然后加入還原劑和氯入鈉，在燒結(jié)機上燒結(jié)焙燒，鍺以氯化物或氧化物形態(tài)揮發(fā)進入煙塵。如不采用氯化燒結(jié)措施，鍺將富集于最后鋅蒸餾 的

2、殘留物中（見氯化冶金） 。在濕法煉鋅過程中，如鋅精礦含鍺不高 時，大部分鍺在硫酸 浸 出渣中，小部分鍺進入溶液。在鋅溶液凈化過程中,由于鍺的親鐵性質(zhì) , 氫氧化鐵沉淀時吸附鍺，鍺進入鐵渣。鋅溶液用鋅粉置換鎘時，殘留的鍺和鎘同時為鋅粉所 置換。如將浸 出渣熔化 ,然后用煙化爐揮發(fā)鉛、鋅 ,則鍺以一氧化鍺狀態(tài)揮發(fā)，富集于煙塵中。煙化爐可用 來處理含鍺的氧化鉛、鋅礦。將氧化礦在鼓風(fēng)爐內(nèi)熔煉， 再用煙化爐處理爐渣揮發(fā)鍺，揮 發(fā)率大于90%。現(xiàn)代煉鋅多用濕法，在處理含鍺較高的硫化鋅精礦（含鍺100150克/噸）時，首先使鍺富集于浸出渣中， 用煙化爐處理，煙塵含鍺 0.1,用酸浸出，溶液凈化后， 加丹寧（

3、 C76H52O46 ）沉淀，沉淀物中含鍺 3 5 %；經(jīng)烘干、煅燒 ,得到含鍺 1520% 的 鍺灰 ,作為提鍺原料。三 精餾四氯化鍺，再用鹽酸溶劑萃取法除去主要的雜質(zhì)砷，此名叫復(fù)蒸。然后經(jīng)石英塔精餾提純,得到高純四氯化鍺。用高純水使四氯化鍺水解，得高純二氧化鍺（GeO2）。一些雜質(zhì)會進入水解母液，所以水解過程也是提純過程。水解母液中的鍺可以返回進行鹽酸蒸餾。四 還原純二氧化鍺經(jīng)烘干煅燒，在還原爐的石英管內(nèi)用氫氣于650680C還原得到金屬鍺。還原終結(jié)時可逐漸升溫至10001100C，使鍺熔化，然后慢 慢冷卻，得到鍺錠。還原時間一般為 24 小時，時間比較長，既浪費時間有消耗大量的電供熱，針

4、對上面的現(xiàn)象，國 內(nèi)發(fā)明了連續(xù)還原爐，目前在南京鍺廠和馳宏鋅 鍺使用。在生產(chǎn)中大家也想出了不少方法 來減少時間：1、在冷卻過程中使用風(fēng)機對著爐子吹，可以是很有效的降低溫度。2、在還原結(jié)束后，直接升溫熔化，可以減少慢慢升溫的時間。不過總的趨勢還是要使用連續(xù)還原爐。五、區(qū)域熔煉提純法 以上方法生產(chǎn)的鍺錠只有 5 個九，電阻率，在 10 左右，遠不能滿足科研和生產(chǎn)的需要，必 須進行區(qū)域熔煉鍺單晶的制備方法有兩種：一種是直拉法，另一種是區(qū)熔勻平法。直拉法是將鍺錠 置于坩堝中熔化，然后用一固定在拉桿上的鍺晶體作籽晶，垂直浸入溫度略高于熔點的熔融鍺中 ,以一定的速度從熔體向上拉出 ,熔融鍺便按籽晶的結(jié)晶方

5、向凝固。通過控制拉速、坩 堝和籽晶轉(zhuǎn)速等措施，以及自動控制爐溫和單晶直徑等技術(shù)，可以制成 n 型電阻率為0.00340歐姆 厘米、p型電阻率為 0.00240歐姆厘米、位錯密度為 5003000厘米-2、 直徑為20300毫米的鍺單晶。區(qū)熔勻平法所用的爐子為水平式石英管加熱爐，能生產(chǎn) 電阻率均勻的鍺單晶，電阻率的徑向均勻度為±3，縱向均勻度為 ±7， 位錯密度為 103厘米-2，單晶截面為 512厘米 2。紅外器件所用鍺單晶為 n型，電阻率540歐姆 厘米,單晶直徑可達300毫米，多晶直徑 可達 600 毫米。探測器級鍺單晶用于制作鋰漂移探測器和高純鍺探測器。后者要求鍺單晶

6、 的凈雜質(zhì)含量更低（V 1010原子/厘米3）。鍺單晶的性能用型號、電阻率均勻性、位錯密 度、少數(shù)載流子壽命和載流子濃度等指標來表示。廢鍺回收 從鍺加工廢料中回收鍺很重要。自冶煉到制成鍺晶體管整個過程，特別是區(qū) 熔提純、拉制單晶、切片、磨片和拋光鍺片的加工過程中，會產(chǎn)生大量的含鍺廢料。這些 廢料的含鍺量為：切割粉 6070，碎片 8090,濾紙 20，腐蝕液 210。從廢料中 回收鍺的方法很多，主要有：用氯氣在石英容器內(nèi)使鍺氯化成四氯化鍺，然后蒸餾回收；用新鮮的NaOCI于80C處理鍺殘渣，生成鍺酸鈉（Na2GeO3）,然后加入氫氧化銨，生成鍺的 沉淀物 （Na2O）x（NH4）yGe2O3，

7、 回到四氯化鍺生產(chǎn)流程。 在處理含氫氟酸的腐蝕液時 ，加入氫 氧化銨 ，可生成氟化銨和鍺酸銨 （NH4）x Ge2O3 沉淀。在四氯化鍺水解過程中產(chǎn)生的水解液和 洗滌液中含有少量 （約 67 克/升）的鍺，回收的方法是用硫酸鎂和氫氧化銨使鍺沉淀為正鍺 酸鎂（見超 純金屬）。電工領(lǐng)域用于制作半導(dǎo)體器件的材料。是元素周期表中第4周期第"族的元素，化學(xué)符號 Ge,原子序數(shù)32，屬金剛石型結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)5.66 >10-10m ,熔點937.4 C，禁帶寬度為 0.803電子伏，是呈銀白色金屬光澤的半金屬材料。鍺于1948年即進入實用階段。由于鍺是稀有元素,資源不如硅豐富,價格較高,且鍺器件制作也不象 硅器件那樣能夠?qū)崿F(xiàn)平面工藝,故大部分半導(dǎo)體器件不選用鍺而選用硅作材料。但鍺的電 子遷移率和空穴遷移率比硅大,適用于超高速轉(zhuǎn)換開關(guān)電路,因而在高頻快速低噪聲的領(lǐng) 域,鍺器件的優(yōu)點是硅器件不能代替的。鍺常用來制造晶體二極管