[发明专利]高纯二氧化锗连续还原为锗锭的方法

说明书

技术领域

本发明属于稀散金属的冶金领域，具体涉及用高纯二氧化锗连续还原锗锭的一种新方法。

背景技术

高纯二氧化锗还原成锗锭时，一般都用纯氢作还原剂其化学反应为：

GeO₂+H₂＝GeO+H₂O

GeO+H₂＝Ge+H₂O

现有技术的还原过程分为上述的二个阶段，因GeO蒸气压高，较难进行控制，当工艺参数稍不合理时，GeO将会大量挥发损失。常用的方法是将一定量的二氧化锗装入石英舟内，放置在石英加热管中，通入氢气，赶走石英管内的空气，分时段升温，并不断通入氢气，经过一定时间，断电、降温，直至接近室温后，取出锗锭。因此，采用传统方法存在产能小，电能消耗大，操作复杂的不足。

发明内容

本发明的目的是针对现常用的还原方法，提出一种连续还原的工艺，从而操控容易、降低能耗、提高产能、减小氢气用量。

实现本发明目的所采用的技术方案是：在石墨舟内装入纯度大于99.99％的二氧化锗，石墨舟从石英管的预热段推入进行三段加热，预热段加热温度为550～650℃，还原段加热温度为700～750℃，铸锭段加热温度为980～1000℃，纯度大于99％的氢气由铸锭段进入，进入的氢气流量为0.2～0.3M³/H，每隔30分钟推入推入一舟GeO₂，经10小时还原后，取出石墨舟中锗锭。

所述的石英管是装入缠绕电阻丝的高铝螺纹管中加热，采用闭环比例-积分-微分控制，电阻加热用晶闸管调压加热电压在160～200V区间。

石英管壁厚3～4mm，石英管长度5～6m，石英管外径为100mm，预热段长度为1～1.5m，还原段长度为2.5～3m，铸锭段长度为1～1.5m，加热的高铝螺纹管内径为110mm；石墨舟截面为半园孤型，长250～300mm，内装500～600g GeO₂。

石英管预热段和铸锭段的端盖为不锈钢材质，内装水套，通水冷却。

本发明的有益效果：由于石英管连续分段加热，因此容易控制还原反应，减少GeO挥发损失，也减少了能耗；具有操作方便，产能可大可小，有效地节约氢气用量和电能消耗的优点。

具体实施方式

实施例1：由铸锭区内通入氢气15分钟，采用闭环比例-积分-微分控制器使电阻加热电压调整在160～200V，通电升温使石英管各加热段当达到设定温度后，开始进料，每隔30分钟推入一舟500g纯度99.99％的GeO₂，同时由铸锭段通入纯度99％的氢气，氢气流量为0.2M³/H，经10小时后，取出石墨舟，得到合格的锗锭337g。

实施例2：在石墨舟内装入600g纯度为99.995％的GeO₂，通入纯度99.1％的氢气，氢气流量为0.3m³/H，每隔30分钟推入一舟径10小时后，取出石墨舟，得到合格的锗锭403g。

实施例3：装入500g纯度为99.998％的GeO₂，预热段温度定为550℃，还原段温度设定为700℃，铸锭段温度定为980℃，氢气纯度99.5％，流量为0.2m³/H，隔30分钟推舟一次，10小时后得到锗锭335g。