一种镓的提纯方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种镓的提纯方法，包括：提供镓的提纯装置；将籽晶镓液投入所述籽晶凹槽中，冷却所述籽晶镓液至凝固；将粗镓液倒入所述结晶槽中，进行结晶，得到结晶镓；所述结晶过程中，所述风机的风速为0.3～0.8m/s；所述控温设备的温度为28～36℃；所述热交换液的温度为20～28℃。采用提纯装置控制上述特定的结晶条件，能够有效使粗镓提纯至高纯镓，相比于现有技术，将粗镓液重复提纯较少次数即可获得较高纯度的镓，省时省耗，效率高，操作简便易控，适于大批量工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及贵金属
，尤其涉及一种镓的提纯方法及装置。
技术介绍
镓(Ga)是一种贵重的稀散金属，由于具有高沸点、良好的超导性、延展性等物理化学性能而被广泛应用到半导体、太阳能、合金和化工等领域，如：可与铟、铊、锡、铋、锌等组成一系列低熔合金；可用作温度测控、仪表中的代汞物；可用于金属涂层；可用于制作光学玻璃、真空管等；此外，镓的化合物更是广泛应用于电子与微电子工业、红外探测器、微波通讯、微波集成、发光二极管等等；镓盐可作为催化剂，用于制备治疗癌症及骨质疏松等病症的药物；且其还有一重要用途是与As、Sb、P等组成二元化合物，用作半导体材料。因此，镓已成为工业技术中非常重要的一种原料，其消费量和市场需求也日益增强。尽管我国金属镓储量丰富，但其很少单独成矿，多为伴生矿，使用时往往需要从伴生矿中将镓提取出来，得到低纯粗镓，然而，大部分应用领域中如半导体领域要求必须采用6N(99.9999％)以上的高纯度镓，因此，金属粗镓的提纯便具有十分重要的意义。现有技术中镓的提纯方法通常有萃取法、电解法、减压蒸馏法、结晶法等，其中，结晶法由于环保、周期短而备受研究人员重视。但是，现有技术中的结晶提纯技术，有些难以获得高纯度，而有些则需要多次重复提纯操作才能获得高纯度，耗能耗时，不利于规模化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种镓的提纯方法及装置，按照本申请的提纯方法，重复提纯较少次数便可获得较高纯度的镓，简单方便，节能节时，便于规模化生产。本申请提供了一种镓的提纯方法，包括：A)提供镓的提纯装置，包括：结晶系统和冷热循环系统；所述结晶系统包括结晶槽，控温设备和风机；所述控温设备用于控制所述结晶槽内的结晶温度；所述结晶槽底部设置有籽晶凹槽；所述冷热循环系统设置在所述结晶槽外围；所述冷热循环系统包括冷热循环管和热交换液，所述热交换液位于冷热循环管外部；B)将籽晶镓液投入所述籽晶凹槽中，冷却所述籽晶镓液至凝固；C)将粗镓液倒入所述结晶槽中，进行结晶，得到结晶镓；所述结晶过程中，所述风机的风速为0.3～0.8m/s；所述控温设备的温度为28～36℃；所述热交换液的温度为20～28℃。优选的，所述步骤C)还包括：结晶至固液体积比为70％～95％，将剩余粗镓液去除，得到结晶镓。优选的，所述步骤C)后还包括：向所述冷热循环管中通入热液，使所述结晶镓融化，得到结晶镓液；将所述结晶镓液取出，重复步骤B)～C)的操作。优选的，所述步骤C)中，所述控温设备的温度与所述热交换液的温度差为8～12℃。优选的，所述步骤B)具体包括：将籽晶镓液投入所述籽晶凹槽中，向所述冷热循环管中通入冷液，冷却所述籽晶镓液至凝固。优选的，所述步骤B)中，所述籽晶镓液的纯度为6～7N。优选的，所述步骤C)中，所述粗镓液的纯度为4N。本申请还提供了一种镓的提纯装置，包括：结晶系统和冷热循环系统；所述结晶系统包括结晶槽，控温设备和风机；所述控温设备用于控制所述结晶槽内的结晶温度；所述结晶槽底部设置有籽晶凹槽；所述冷热循环系统设置在所述结晶槽外围；所述冷热循环系统包括冷热循环管和热交换液，所述热交换液位于冷热循环管外部。与现有技术相比，本申请提供的提纯方法包括：A)提供镓的提纯装置，包括：结晶系统和冷热循环系统；所述结晶系统包括结晶槽，控温设备和风机；所述控温设备用于控制所述结晶槽内的结晶温度；所述结晶槽底部设置有籽晶凹槽；所述冷热循环系统设置在所述结晶槽外围；所述冷热循环系统包括冷热循环管和热交换液，所述热交换液位于冷热循环管外部；B)将籽晶镓液投入所述籽晶凹槽中，冷却所述籽晶镓液至凝固；C)将粗镓液倒入所述结晶槽中，进行结晶，得到结晶镓；所述结晶过程中，所述风机的风速为0.3～0.8m/s；所述控温设备的温度为28～36℃；所述热交换液的温度为20～28℃。采用本申请的工艺方法对粗镓进行提纯，只需重复提纯较少次数，便能够获得高纯度镓，操作简单方便，省时省耗，节约成本，便于规模化应用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的镓的提纯装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请提供了一种镓的提纯装置，包括：结晶系统和冷热循环系统；所述结晶系统包括结晶槽，控温设备和风机；所述控温设备用于控制所述结晶槽内的结晶温度；所述结晶槽底部设置有籽晶凹槽；所述冷热循环系统设置在所述结晶槽外围；所述冷热循环系统包括冷热循环管和热交换液，所述热交换液位于冷热循环管外部。参见图1，图1为本申请实施例提供的镓的提纯装置的结构示意图。其中，(1)为风机，(2)为控温设备，(3)为结晶槽，(4)为籽晶凹槽，(5)为冷热循环管，(6)为热交换液。本申请提供的提纯装置包括结晶系统；所述结晶系统包括结晶槽(3)，控温设备(2)和风机(1)。在本专利技术的某些实施例中，所述结晶槽(3)可以为半球形槽体。所述结晶槽(3)底部设置有籽晶凹槽(4)；即所述结晶槽(3)的底部向外凸起，形成籽晶凹槽(4)。所述控温设备(2)用于控制所述结晶槽(3)内的结晶温度。所述风机(1)能够为结晶槽(3)提供一定的风速，有利于结晶槽(3)内传温均匀；在本专利技术的某些实施例中，所述风机(1)可以为万级洁净过滤风机。本申请提供的提纯装置包括冷热循环系统；所述冷热循环系统设置在所述结晶槽(3)外围；即所述冷热循环系统将所述结晶槽(3)的外表面包裹，通过结晶槽(3)的外表面向结晶槽(3)传温。所述冷热循环系统包括冷热循环管(5)和热交换液(6)，所述热交换液(6)位于冷热循环管(5)外部；即所述冷热循环系统中包括若干冷热循环管(5)，所述冷热循环管(5)之间的空腔以及冷热循环管(5)与冷热循环系统的周壁之间的空腔填满热交换液(6)，可以通过向所述冷热循环管(5)内通入冷、热流体，控制冷热循环管(5)外部的热交换液(6)的温度，从而向所述结晶槽(3)外壁传温。在本专利技术的某些实施例中，所述热交换液(6)可以为水。本申请提供了一种提纯装置，包括结晶系统和冷热循环系统，结晶系统内设置有结晶槽，控温设备和风机，所述冷热循环系统包括冷热循环管和热交换液，通过控温设备和风机来精准控制结晶槽内的结晶氛围，通过冷热循环系统向结晶槽外壁传温，使结晶时形成特定的温度梯度和环境氛围，从而提高提纯效果，使粗镓液重复提纯较少次数即可获得较高纯度镓，省时省耗，效率高，适于大批量工业生产。本申请还提供了一种镓的提纯方法，包括：A)提供镓的提纯装置，包括：结晶系统和冷热循环系统；所述结晶系统包括结晶槽，控温设备和风机；所述控温设备用于控制所述结晶槽内的结晶温度；所述结晶槽底部设置有籽晶凹槽；所述冷热循环系统设置在所述结晶槽外围；所述冷热循环系统包括冷热循环管和热交换液，所述热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镓的提纯方法，其特征在于，包括：A)提供镓的提纯装置，包括：结晶系统和冷热循环系统；所述结晶系统包括结晶槽，控温设备和风机；所述控温设备用于控制所述结晶槽内的结晶温度；所述结晶槽底部设置有籽晶凹槽；所述冷热循环系统设置在所述结晶槽外围；所述冷热循环系统包括冷热循环管和热交换液，所述热交换液位于冷热循环管外部；B)将籽晶镓液投入所述籽晶凹槽中，冷却所述籽晶镓液至凝固；C)将粗镓液倒入所述结晶槽中，进行结晶，得到结晶镓；所述结晶过程中，所述风机的风速为0.3～0.8m/s；所述控温设备的温度为28～36℃；所述热交换液的温度为20～28℃。

【技术特征摘要】
1.一种镓的提纯方法，其特征在于，包括：A)提供镓的提纯装置，包括：结晶系统和冷热循环系统；所述结晶系统包括结晶槽，控温设备和风机；所述控温设备用于控制所述结晶槽内的结晶温度；所述结晶槽底部设置有籽晶凹槽；所述冷热循环系统设置在所述结晶槽外围；所述冷热循环系统包括冷热循环管和热交换液，所述热交换液位于冷热循环管外部；B)将籽晶镓液投入所述籽晶凹槽中，冷却所述籽晶镓液至凝固；C)将粗镓液倒入所述结晶槽中，进行结晶，得到结晶镓；所述结晶过程中，所述风机的风速为0.3～0.8m/s；所述控温设备的温度为28～36℃；所述热交换液的温度为20～28℃。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C)还包括：结晶至固液体积比为70％～95％，将剩余粗镓液去除，得到结晶镓。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C)后还包括：向所述冷热循环管中通入热液，使所述结晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：文崇斌，朱刘，胡智向，何志达，李琴香，
申请(专利权)人：广东先导稀材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44