砷是一种非金属元素,单质有灰、黑和黄三种同素异形体,而灰砷是常见的单质形态,性脆而硬,具有金属般的光泽,导热、导电性能良好,易被捣成粉沫,常用于工业上,今天秋龙仪器就给大家分享一下高纯砷及白砷的生产工艺。
高纯砷的制取工艺
纯度在99.999%以上的高纯砷是制造砷化镓、砷化锗和硅半导体的掺杂材料,广泛用于半导体等工业部门。高纯砷的制取方法有两种,分别为以粗砷为原料和以白砷为原料。
以粗砷为原料制取高纯砷
一般以含砷95%~99%的粗砷为原料,该流程由真空升华、氯气194氯化、精馏提纯、氢还原等过程组成。
以白砷(三氧化二砷,俗称砒霜)为原料制取高纯砷
原料为含三氧化二砷99%以上的粗白砷。生产流程由升华提纯、盐酸溶解、三氯化砷精馏和水解后用高纯氢还原等过程组成。
白砷的制取工艺
白砷(As2O3 )俗称砒霜,有火法冶金和湿法冶金两类方法。白砷Z早采用雄黄氧化挥发法制取的,中国湖南石门雄黄矿曾用此法年产白砷5000吨。从20世纪70年代以来,世界许多有色金属冶炼厂开始使用火法冶金法生产白砷,80年代又发展到采用湿法冶金法。
1、火法冶金法
本方法适于处理预先焙烧砷精矿和含砷物料所得的高砷烟尘,主要利用三氧化二砷沸点低,容易挥发的性质,在回转窑、反射炉或电炉中焙烧高砷尘,获得的砷纯度为98%~99.5%,砷的直接回收率为60%~70%。
2、湿法冶金法
湿法冶金法分为常压水浸出和硫酸铜置换两种方法。
a. 常压水浸出法:本方法适用于处理预先焙烧砷精矿和含砷物料所得的含锡高砷烟尘,主要利用三氧化二砷在水中溶解度随温度升高而增加的特性。产品纯度为99%~99.5%,砷的直接回收率为73.2%。
b. 硫酸铜置换法:本方法适于处理含重金属杂质的硫化砷渣。该方法生产的白砷纯度为99.9%,砷的直接回收率为72%。
3、生产白砷的各种方法的优缺点对比
在生产白砷的方法中,应用范围Z广的是火法升华挥发法,该方法可用于处理各种含砷物料,具有生产流程短、投资少、成本低等优点,但是产品质量稍逊于湿法。湿法可用于处理含多种重金属的砷原料,产品质量好,但是存在流程长、设备多、投资和成本较高等问题。
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