[发明专利]一种金属镓纵向温度梯度凝固提纯装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提纯装置和方法，尤其涉及一种金属镓纵向温度梯度凝固提纯装置和方法。

背景技术

一种物质当其由液态部分凝固成固态时，由于杂质在其液态和固态中的溶解度不同，往往固态中的杂质浓度要低于液态中的杂质浓度，这种现象为分凝作用。利用这种现象可以把物质提纯，但凝固后的固相的重量，用肉眼不易控制，又由于镓具有较低的熔点，与常温相差不多，环境温度的变化对结晶的速度有较大的影响，生产时定量操作比较困难。目前还没有利用分凝作用实现定量提纯金属镓的装置和方法。现有技术中，金属镓的精炼提纯一般采用化学萃取、电解等传统工艺，由于工艺水平和成本的限制，生产的成品镓的纯度一般也只有4N，导致6N、7N这样高纯度金属镓的生产非常困难，生产成本也居高不下，严重制约了高纯度金属镓材料的应用。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种金属镓纵向温度梯度凝固提纯装置和方法。

本发明的技术方案如下：一种金属镓纵向温度梯度凝固提纯装置，包括生长区、放肩区、籽晶区三部分，所述生长区为一段圆柱形管筒，所述放肩区为与所述生长区下端连接的倒锥台形管筒，所述籽晶区为与所述放肩区下端连接的圆柱形盲管。

所述籽晶区设有冷却装置，所述冷却装置为冷盘。

所述提纯装置有非极性塑料制成，所述塑料为PE或者Teflon或者Nylon。

所述生长区管壁设有刻度线。

一种金属镓纵向温度梯度凝固提纯方法，包括如下步骤：将金属镓籽晶放入所述籽晶区；将液态金属镓注入所述提纯装置；对所述籽晶区进行冷却。

所述籽晶为高纯度金属镓。

所述液态金属镓温度为35℃到40℃。

所述籽晶区的冷却温度为0℃-5℃。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明可以把金属镓的纯度在4N的基础上进一步提纯到6N、7N的极高纯度；本发明装置机构简单、方法操作方便、提纯定量控制便捷，适合于大规模生产；大大降低了极高纯度金属镓的生产成本，提高了生产效率，奠定了极高纯度金属镓材料的未来广泛应用的基础。

附图说明：

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。

实施例1：如图1所示，一种金属镓纵向温度梯度凝固提纯装置，包括生长区3、放肩区5、籽晶区1三部分，所述生长区3为一段圆柱形管筒，所述放肩区5为与所述生长区3下端连接的倒锥台形管筒，所述籽晶区1为与所述放肩区5下端连接的圆柱形盲管。所述籽晶区1设有冷却装置，所述冷却装置为冷盘8，其中装有冷却液7。所述提纯装置由非极性塑料Nylon制成。所述生长区3管壁设有刻度线4。

一种金属镓纵向温度梯度凝固提纯方法，包括如下步骤：将金属镓籽晶6放入所述籽晶区1；将液态金属镓2注入所述提纯装置；对所述籽晶区1进行冷却。所述籽晶为高纯度金属镓。所述液态金属镓温度为35℃。所述籽晶区的冷却温度为0℃。通过籽晶区1的冷却，液态金属镓开始从籽晶区1向放肩区5、生长区3逐渐凝固，先凝固的固态镓纯度比后凝固的要高，根据生产需要，生长区3管壁设有刻度线4可以定量的选择金属镓凝固的比例，以调整镓的纯度。为了得到极高纯度的金属镓，需要对凝固的固态镓再次加热后使用上述装置凝固提纯，如此方法直到达到要求的纯度。

实施例2：其与实施例1不同之处在于，所述提纯装置由非极性塑料制成，所述塑料为PE，所述液态金属镓温度为37℃。所述籽晶区的冷却温度为3℃。

实施例3：其与实施例1不同之处在于，所述提纯装置由非极性塑料Teflon制成，所述液态金属镓温度为40℃。所述籽晶区的冷却温度为5℃。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围之内。