Таким образом, в проекте предлагается технология переработки германиевых концентратов, включающая четыре стадии: 1) получение технического тетрахлорида германия из германиевых концентратов, 2) очистку тетрахлорида германия, 3)получение диоксида германия их очищенного тетрахлорида и 4)восстановление диоксида германия с получением монокристаллических или поликристаллических слитков чистого металла. Важной отличительной особенностью данной технологии является применение нового окислителя на переделе разложения – хлората натрия.
В данном дипломном проекте предлагается усовершенствование технологии переработки германиевого концентрата путем применения нового окислителя на переделе разложения - хлората натрия (бертолетовой соли). Далее полученный технический тетрахлорид германия направляется на переработку по стандартной технологической схеме: очистку тетрахлорида германия, получение диоксида германия из очищенного тетрахлорида и восстановление диоксида германия с получением поликристаллических слитков чистого металла.
Извлечение германия из концентрата основано на обработке их соляной кислотой, пульпу медленно нагревают до 110°С, германий при этом переходит в тетрахлорид по реакции:
GeO2 + 4HCl = GeCl4 + 2H2O (1.23)
При концентрации соляной кислоты более 6,5N равновесие в этой системе сдвинуто в сторону образования тетрахлорида германия. Процесс разложения концентратов обычно начинают в 11¸12N HCl при весовом соотношении Т:Ж = 1:5 с тем, чтобы конечная кислотность не оказалась ниже 6,5¸7N. Для растворения же диоксида германия и перевода его в тетрахлорид не требуется большого количества кислоты. Значительный ее избыток обусловлен составом концентратов, в которых основная доля приходит на окислы (Fe2O3, Al2O3, CaO, MgO, As2O3 и др.). В конце процесса для поддержания оптимальной кислотности добавляют серную кислоту, которая связывает хлориды металлов в сульфаты, повышая при этом концентрацию соляной кислоты:
2FeCl3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+6HCl (1.24)
или
2AlCl3+3H2SO4=Al2(SO4)3+6HCl (1.25)
Повышение концентрации соляной кислоты в реакторе также способствует увеличению давления паров тетрахлорида германия, которое во время процесса должно быть достаточно большим и постоянным.
При 60 °С уже начинают отделяться пары GeCl4 основное же количество тетрахлорида дистиллирует при 80¸85 °С со скоростью 4¸6 л/ч.
Отгонка тетрахлорида германия из реактора позволяет отделить его от значительной части примесей хлоридов металлов, имеющих температура кипения выше (t кип.GeCl4=83 °С). При отгонке происходит расслоение: слой GeCl4 внизу, а слой HCl вверху.
Наибольшие трудности представляет очистка GeCl4 от примесей мышьяка.
Для уменьшения летучести AsCl3 его связывают хлором в более высоко кипящее соединение H3AsO4. Хлор в данном случае получается при взаимодействии соляной кислоты и хлората натрия по реакции 1.11. Далее мышьяк взаимодействует по реакции 1.3.
Благодаря применению хлората натрия содержание мышьяка в получаемом хлориде можно снизить до 10-4¸10-5%.
Разложение осуществляется в герметично закрытых реакторах емкостью 2м3 с механическим перемешиванием и электрообогревом.
Внутренняя поверхность чаши реакторов гуммирована и футерована кислотостойкой плиткой на арзолитовой замазке. Крышка реактора только гуммирована. Электрообогрев осуществляется с помощью двух графитовых электродов.
ПГС из реактора поступает в графитовый, охлаждаемый оборотной водой, холодильник с площадью теплообмена 5м3. Основное количество GeCl4 конденсируется и сливается в приемные емкости из стекла «Пирекс», установленные под холодильником. Остатки несконденсированного хлорида улавливаются в отдельно установленном холодильнике, охлаждаемым рассолом с температурой -15¸-20°С. Затем газовый поток отправляется в колонны орошения и далее на газоочистку[6].
Дальнейшая переработка технического тетрахлорида германия происходит по стандартной технологической схеме, представленной на рисунке 1.1.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.