La purification du sélénium de haute pureté (≥ 99,999 %) fait appel à une combinaison de méthodes physiques et chimiques pour éliminer les impuretés telles que le tellure (Te), le plomb (Pb), le fer (Fe) et l'arsenic (As). Voici les principaux procédés et paramètres :
1. Distillation sous vide
Flux de processus :
1. Placer le sélénium brut (≥99,9%) dans un creuset en quartz à l'intérieur d'un four de distillation sous vide.
2. Chauffer à 300-500°C sous vide (1-100 Pa) pendant 60 à 180 minutes.
3. La vapeur de sélénium se condense dans un condenseur à deux étages (étage inférieur avec des particules de Pb/Cu, étage supérieur pour la collecte du sélénium).
4. Collecter le sélénium du condenseur supérieur ; le 碲(Te) et d'autres impuretés à point d'ébullition élevé restent dans l'étage inférieur.
Paramètres :
- Température : 300-500 °C
- Pression : 1-100 Pa
- Matériau du condenseur : Quartz ou acier inoxydable.
2. Purification chimique + distillation sous vide
Flux de processus :
1. Combustion par oxydation : Faire réagir le sélénium brut (99,9 %) avec O₂ à 500 °C pour former des gaz SeO₂ et TeO₂.
2. Extraction par solvant : Dissoudre SeO₂ dans une solution d'éthanol-eau, filtrer le précipité de TeO₂.
3. Réduction : Utiliser l'hydrazine (N₂H₄) pour réduire le SeO₂ en sélénium élémentaire.
4. Dé-Te en profondeur : oxyder à nouveau le sélénium en SeO₄²⁻, puis extraire le Te par extraction au solvant.
5. Distillation sous vide finale : Purifier le sélénium à 300-500°C et 1-100 Pa pour atteindre une pureté de 6N (99,9999 %).
Paramètres :
- Température d'oxydation : 500 °C
- Dosage d'hydrazine : Excès pour assurer une réduction complète.
3. Purification électrolytique
Flux de processus :
1. Utilisez un électrolyte (par exemple, l'acide sélénieux) avec une densité de courant de 5 à 10 A/dm².
2. Le sélénium se dépose sur la cathode, tandis que les oxydes de sélénium se volatilisent à l'anode.
Paramètres :
- Densité de courant : 5-10 A/dm²
- Électrolyte : solution d'acide sélénieux ou de sélénate.
4. Extraction par solvant
Flux de processus :
1. Extraire le Se⁴⁺ de la solution en utilisant du TBP (phosphate de tributyle) ou du TOA (trioctylamine) dans un milieu d'acide chlorhydrique ou sulfurique.
2. Extraire et précipiter le sélénium, puis recristalliser.
Paramètres :
- Extractant : TBP (milieu HCl) ou TOA (milieu H₂SO₄)
- Nombre d'étapes : 2-3 .
5. Fusion de zone
Flux de processus :
1. Fusionner à plusieurs reprises les lingots de sélénium par zones pour éliminer les impuretés à l'état de traces.
2. Convient pour obtenir une pureté >5N à partir de matières premières de haute pureté.
Remarque : Nécessite un équipement spécialisé et est énergivore.
Suggestion de figure
Pour référence visuelle, reportez-vous aux figures suivantes issues de la littérature :
- Installation de distillation sous vide : Schéma d'un système de condenseur à deux étages.
- Diagramme de phase Se-Te : illustre les difficultés de séparation dues à des points d'ébullition proches.
Références
- Distillation sous vide et méthodes chimiques :
- Extraction électrolytique et par solvant :
- Techniques avancées et défis :
Date de publication : 21 mars 2025