[实用新型]一种高纯镓的制备装置

说明书

本实用新型提供一种高纯镓的制备装置，包括结晶槽、介质循环槽和放置装置。结晶槽底部为锥形，锥形底部设置有流通孔；介质循环槽包括从下至上依次分布在结晶槽外部n个独立的介质循环槽，其中n为整数，5≤n≤10，每个介质循环槽都有独立的进口和出口，n个介质循环槽的体积和与结晶槽体积比例为0.4～0.7:1，第n介质循环槽与结晶槽的高度比例为0.01～0.1:1；放置装置包括放置开关、放置管和推进器，放置开关设置在放置管的上部，推进器位于放置管内；流通孔与放置管连接，流通孔的孔径小于晶种尺寸，流通孔下部与放置开关上部的空间能够容纳晶种；放置开关打开时能够使推进器将晶种推入到流通孔下部；所述结晶槽、放置装置均为非极性塑料材质。

技术领域

本实用新型涉及高纯镓制备装置领域，特别是涉及一种高纯镓的制备装置。

背景技术

高纯镓是一种用于制备GaAs，GaN和Cu(InGa)Se2等半导体化合物的关键基础材料。这些半导体化合物广泛应用于半导体产业和光伏产业等。中国是全球最大的镓生产国，供应全球需求的70％以上。粗镓由于杂质含量高，应用受到限制，附加值低。为提高镓的附加价值，扩展其应用范围，工业上利用粗镓为原料，通过不同的提纯方法制备高纯镓(6N以上)。目前，制备高纯镓的技术主要可分为两大类：间接提纯法和直接提纯法。

三氯化镓提纯法(专利US 4666575)和有机化合物热分解法(专利CN 103114214A)是间接提纯法。间接提纯法操作过程复杂，不易控制，容易受制于试剂的纯度，生产过程有毒副产品，环境不友好。

直接提纯法相对于间接提纯法而言，具有工艺较简单，效率较高，在工业生产中最为常用。其中，真空蒸馏法(专利US 4362560A1和专利CN 206783742U)利用了镓金属的高沸点(2400℃) 特性，能较好地去除易挥发杂质，但设备能耗高(800～1000℃)，一般多用于处理含镓废料和次品镓。电解精炼法(专利CN16190818A和专利CN 107338455A)是比较常用的提纯原生镓的方法。一般而言，2N镓经过两次电解精炼可得到5N～6N高纯镓，但受限于电解精炼法的本身缺陷，对一些与镓的还原电位相近的杂质(比如Zn和Si)难以分离。结晶法是利用杂质元素在不同的金属凝固态和熔融态中分布不同，使杂质元素在液态镓和固态镓中重新分布而达到提纯镓的目的。该方法对设备要求简单，操作过程简便，生产周期短，有利于实现超高纯镓的工业化生产。

目前已经公开的技术和发明提供了很多结晶法制备高纯镓的方法及装置，但现有的结晶法技术存在一些缺点：1.经过多次结晶后的高纯镓液用吸管吸出或通过某种手段倒出，或者单独开设出液孔，不利于简化操作过程，例如专利CN106636682B。2.晶种放置过程复杂，难以将晶种固定于一处，且有些方法在二次添加晶种时甚至需要将镓液倒出，不方便连续生产，如专利CN104878224B。3.每次结晶的凝固率无法有效控制，只能通过观察或者对结晶时间的估计及时进行残镓的排出来实现，不利于工业生产，例如专利CN106048262A。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种高纯镓的制备装置。