高纯砷制取[精选].doc

高纯砷制取 以粗砷或白砷为原料，经过提纯和还原产出纯度在99.999％以上高纯砷的过程。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以粗砷为原料和以白砷为原料两种。 由粗砷制取高纯砷一般以含砷95％～99％的粗砷为原料，工艺流程如图1。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。升华在特制的升华炉中进行，控制温度888K以上，使粗砷中的砷升华与铁、锌等杂质分离。氯气氯化和精馏提纯主要是除杂质硫、硒和碲。氯气氯化是将粗砷置放在氯化柱中，于473～523K温度下与干燥氯气作用生成三氯化砷和硒分离。其反应为： 2As+3Cl2=2AsCl3 然后将三氯化砷放在以砷作填料的精馏柱中，利用三氯化砷和硫、碲氯化物挥发性的差异，控制一合适精馏条件，使三氯化砷与硫和碲的氯化物分离。将精馏制得的精三氯化砷放在管式还原炉中，于1123K温度下用氢还原为元素砷： 12AsCl3+3H2=1/2As4+6HCl 还原砷产品的纯度可达到99.999％。 由白砷制取高纯砷的工艺流程如图2，原料为含As2O399％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。这种方法亦能生产出纯度99.9999％的高纯砷。 附件列表 下载次数：0 →如果您认为本词条还有待完善，请 编辑词条 砷的基本知识 2009年02月19日 09:05????责任编辑：小王???? arsenic 元素符号As，又名砒，灰色半金属。在元素周期表中属ⅤA族，原子序数33，原子量74.9216。砷有多种同素异形体，室温下最稳定的形态是灰砷，属体心立方晶体。常见化合价为＋3、＋5和－3。 公元前四世纪希腊人亚里士多德 (Aristotle)的著作中已提到可能是雄黄的物质，称之为arsenikon,希腊文arsen为强烈的意思,说明当时的希腊人已知砷化物的强烈毒性。拉丁文arsenium和 arsenic正是由这一词演变而来。中国古代文献中称剧毒的三氧化二砷为砒石,砒字来源于“貔”，是古书上说的一种凶猛的野兽。1250年,欧洲的马格努斯(A.Magnus)用硫化砷与肥皂一起加热，首次制得元素砷。 砷在自然界的分布很广，大多以硫化物形式夹杂在铜、铅、锡、镍、钴、锌、金等矿中。常见的含砷矿物有斜方砷铁矿(FeAs2),雌黄(As2S3),辉钴矿(CoAsS),雄黄(AsS)，砷黄铁矿(又称毒砂FeAsS),辉砷镍矿(NiAsS)，硫砷铜矿(Cu3AsS4)等。砷的主要来源是冶炼金属硫化物矿时的副产品。中国湖南、广西、云南等省区均有三氧化二砷的生产。 性质和用途 砷在空气中加热至200℃时,出现明显的磷光,温度更高(400℃)时燃烧,呈蓝色火焰,形成三氧化二砷(As2O3)烟雾，并放出持久的大蒜味。砷在613℃时升华。金属砷不溶于水，但溶于硝酸和热硫酸中。 金属砷主要用作合金添加剂，例如用于生产印刷用合金、黄铜(冷凝器和蒸发器)、蓄电池栅板（硬化剂）、耐磨合金、高强度结构钢以及耐海水腐蚀用钢等。高纯砷主要用于生产化合物半导体如砷化镓、砷化铟、镓砷磷、镓铝砷等以及用作半导体掺杂剂。这些材料广泛用于制作二极管、发光二极管、隧道二极管、红外线发射管、激光器以及太阳能电池等。砷的化合物用于制造农药、防腐剂、染料、医药等。 近年来砷及其化合物的世界年产量 (以As2O3计)约5万吨，其中金属砷约千吨。美国砷产量最大,其次是墨西哥、法国、瑞典、秘鲁、苏联、菲律宾等国。1980年美国市场砷的价格(As99％)为300美分/磅，三氧化二砷(95％)33.25美分/磅。 砷的制取 氧化砷的制取 通常是将含砷高(As0.3％以上) 的硫化物精矿在回转窑、多膛炉或流态化炉内于600～700℃焙烧，砷以As2O3挥发,挥发率可达90～95％。含砷烟气应在进入收尘器以前，迅速通过175～250℃温度区，以免冷凝成玻璃砷而粘结堵塞管道。收集到的烟尘一般含As2O31～30％,把它和煤、黄铁矿或方铅矿混合，在反射炉中于500～700℃焙烧,得到含As2O390％的粗白砷。粗白砷在反射炉内再升华一次，得到 As2O3含量为99％的精白砷。它是砷产品中用量最大的。中国炼锡厂是将冶炼收集的砷尘，放在电热回转窑内，间接加热至800℃，使As2O3挥发，在收尘器内回收。 金属砷的制取 一般采用As2O3碳还原法。将白砷与焦炭混合，放入钢罐内，用电炉或其他工业炉，加热至700～800℃，使砷蒸发，冷凝回收，可得纯度超过99％的金属砷。 高纯砷的制备 半导体材料（如硅）所需的掺杂剂用砷，为99.999％的高纯砷，而化合物半导体（如砷化镓）则要求砷的纯度达到 99.9999～99.9999