一种回收金属锗装置及金属锗回收方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属锗回收技术，具体涉及一种回收金属锗的装置以及利用这种装置从废旧锗锭中二次回收锗的工艺方法。
【背景技术】
[0002]锗是一种重要的稀有金属，是除硅以外最重要的半导体材料，锗系产品广泛应用于半导体工业，航天航空，光迀通讯，化学催化剂，太阳能电池等领域。锗分散于很多种矿物及岩石中，但其含量不足以直接从矿物中提取，因此锗的生产包括锗精矿制备、锗的提取、锗提纯三个阶段。目前锗的来源主要通过锗褐煤的火法冶炼提取，或是来自重金属冶炼过程中的副产物。同时，在锗生产过程中，有大量的废金属锗产生，其中以单晶锗锭，区熔锗锭，红外光学锗片为主。
[0003]传统回收金属锗的方法主要为是将废金属锗打碎筛分磨细后，加过量氢氧化钠在高温下焙烧生成锗酸钠，加入盐酸蒸馏生成四氯化锗气体；或是利用加入三氯化铁和盐酸反应，蒸馏生成四氯化锗气体，经冷凝后收集四氯化锗液体。
[0004]中国专利公开号CN1465728A公开了一种从从提锗煤渣中回收锗的方法。该方法是将提锗后含锗0.015%?0.030%的煤渣，在1150?1250°C的炉温下，在炉中造成C0210%?15%，CO 1%?4%，02 2%?5%的弱还原气氛，使锗挥发收集于烟尘中。但该方法的锗富集率，回收成本高。
[0005]中国专利公开号CN103334011A公开了一种从提锗煤渣和提锗酸渣中二次回收锗的工艺方法。该工艺包括了洗涤脱酸和脱氯、破碎配料、冶炼、收集锗精矿和二氧化锗制备的工艺步骤，其也是通过盐酸蒸馏回收。该工艺回收率和富集率较高，但是工艺复杂。
[0006]根据上述，目前对金属锗的回收工艺主要是通过加入三氯化铁或氢氧化钠，再利用盐酸蒸馏出四氯化锗。工艺复杂，回收率和富集率低，成本高。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术中的不足之处，本发明提供一种回收金属锗装置，该装置设计简单，工艺简洁，操作方便，成本低。
[0008]本发明还提供一种利用回收金属锗装置从废旧锗锭中二次回收锗的工艺方法，采用氯气燃烧法对金属锗进行燃烧蒸发，工艺简单，无需钢衬搪瓷等诸多付属设备，回收率高，生产成本低。
[0009]一种回收金属锗装置，包括有反应釜，反应釜由隔板分隔为燃烧室和冷凝室；隔板上设有出气孔，所述的反应釜和隔板材料均为石英。
[0010]所述燃烧室设有进气口和进料口，进料口可用密封塞进行密封。
[0011]所述燃烧室下部设有加热器，所述加热器对燃烧室进行加热，可随时对加热进行控制，安全方便。
[0012]所述冷凝室中设有螺旋管，螺旋管一端与出气孔连接，另一端与出料口连接；燃烧室中产生的四氯化锗气体通过出气孔进入冷凝室中螺旋管，被冷凝为液体流出，通过出料口进行收集。
[0013]所述冷凝室设有出水管，进水管和出料口，在螺旋管外部空间充满了冷凝介质，冷凝介质可通过进水管和出水管的流动，对螺旋管中四氯化锗气体进行冷凝，冷凝后的液体通过出料口收集。
[0014]本发明还提供一种利用回收金属锗装置从废旧锗锭中回收金属锗的方法，包括以下方法步骤:将废旧锗锭装入反应釜的燃烧室中，利用加热器将燃烧室中温度升至400—6000C时，通入由液氯汽化后产生的氯气，发生燃烧反应，产生的四氯化锗气体经冷凝室中的冷凝介质冷凝后生成液体收集。
[0015]所述的冷凝室中冷凝介质为_8°C的盐水，能够使四氯化锗气体快速冷凝为液体，进行收集。
[0016]所述的加热器设置在燃烧室下，对燃烧室直接加热升温，使燃烧室内温度达到400—600 °C，引发氯气和废旧锗锭燃烧。
[0017]所述燃烧室内的燃烧温度控制在400--600°C，可防止燃烧温度过低时产生二氯化锗；进气口设置有流量调节阀和流量计，可对氯气流量进行观察和调节，温度通过氯气流量来控制，通入氯气流量越大燃烧温度越高，氯气流量过大时会造成浪费。可观查燃烧室隔板上的出气孔处没有白色烟雾产生，燃烧室内有明亮的蓝色火焰时为最佳温度和氯气流量。
[0018]所述的加热器在通入氯气进行燃烧反应时，切断电源，退出工作。
[0019]所述的废旧锗锭无粒度要求，同时在燃烧室同一段面堆积三块以上即可。
[0020]本发明所涉及的化学反应式如下:
[0021]Ge+2C12= GeCl 4
[0022]本发明有益效果为:
[0023]本发明采用氯气燃烧法直接对废旧锗锭进行燃烧蒸发，再进行冷凝后收集，工艺流程简单；利用加热器对反应釜中的燃烧室进行升温后，在燃烧反应阶段加热器退出工作，降低了能耗；进气口设置有流量调节阀和流量计，可对氯气流量进行调节和观察，进而将温度控制在400—6000C，提高了金属锗的回收率，金属锗的回收率可达到99 %以上，还避免了氯气的浪费；整个过程在反应釜中进行，不增加钢衬搪瓷等诸多设备，降低生产成本。
【附图说明】
[0024]附图1是本发明一种回收金属锗装置的示意图。
[0025]1-燃烧室，2-冷凝室，3-加热器，4-进气口，5-进料口，6_密封塞，7_出气孔，8_隔板，9-螺旋管，10-进水管，11-出水管，12-出料口，13-反应藎。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体实施例及附图1对回收金属锗装置及利用这种装置进行金属锗回收方法进一步详细说明。
[0027]一种回收金属锗装置，如图1所示，包括反应釜13和加热器3，其中反应釜13由隔板8分隔为燃烧室I和冷凝室2，其中隔板8上设有出气孔7，加热器3设置在燃烧室I下部，可对燃烧室I进行加热，燃烧室I设有进气口 4和进料口 5，进料口 5可用密封塞6进行密封。冷凝室2中设有螺旋管9，螺旋管9 一端与出气孔7连接，另一端与出料口 12连接，燃烧室I中的气体可通过出气孔7进入冷凝室2中的螺旋管9，冷凝室2设有进水管10和出水管11，螺旋管9外部空间充满了冷凝介质，冷凝介质可通过进水管10进入冷凝室2，出水管11流出冷凝室2，冷凝介质在冷凝室2中进行流动，对螺旋管9中的气体进行冷凝，冷凝后的液体通过冷凝室2中的出料口 12出料收集。
[0028]利用回收金属锗装置对废旧锗锭进行金属锗回收方法的步骤为:将废旧锗锭通过进料口 5装入燃烧室I中，利用加热器3将燃烧室I中温度升至400—600°C时，最优温度为450°C，由进气口 4通入由液氯汽化后产生的氯气，发生燃烧反应，产生的四氯化锗气体经出气孔7进入冷凝室2中的螺旋管9。在冷凝室2中，由进水管10通入冷凝介质_8°C的盐水，对四氯化锗气体进行冷凝，冷凝后生成液体由出料口 12出料进行收集。
[0029]所述的加热器3设置在燃烧室I下，对燃烧室I直接加热，使燃烧室I内温度达到400—6000C，引发氯气和废旧锗锭燃烧。当燃烧反应发生时，加热器3退出工作。
[0030]加入燃烧室I的废旧锗锭无粒度要求，同时在燃烧室I同一段面堆积三块以上即可。燃烧室I内的燃烧温度控制在400--600°C，可防止燃烧温度过低时产生二氯化锗；温度控制由进气口 4上的流量调节阀进行调节，通入氯气流量越大燃烧温度越高，氯气流量过大造成浪费。可观察隔板8上的出气孔7处没有白色烟雾产生，燃烧室I内有明亮的蓝色火焰时为最佳温度和氯气流量。
[0031]本发明回收金属锗装置工艺简单，能耗低，锗回收率高；利用该装置对废旧锗锭进行金属锗的回收，步骤简单，降低生产成本。
【主权项】
1.一种回收金属锗装置，其特征在于:所述装置包括反应釜(13)和加热器(3)，所述反应釜(13)由隔板⑶分隔为燃烧室⑴和冷凝室(2);所述加热器设置在燃烧室⑴下部，隔板⑶上设有出气孔⑵，燃烧室⑴设有进料口(5)，冷凝室⑵设有出料口(12)。
2.根据权利要求1所述的一种回收金属锗装置，其特征在于:所述燃烧室(I)设有进气口(4)，所述进料口(5)设有密封塞(6)。
3.根据权利要求1所述的一种回收金属锗装置，其特征在于:所述冷凝室(2)设有出水管(11)，进水管(10)。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种回收金属锗装置，其特征在于:所述冷凝室(2)中设有螺旋管(9)，螺旋管(9) 一端与出气孔(7)连接，另一端与出料口(12)连接。
5.一种利用权利要求4所述的一种回收金属锗装置的金属锗回收方法，其特征在于:将废旧锗锭由进料口(5)装入反应釜(13)的燃烧室⑴中，用密封塞(6)密封，利用加热器(3)对燃烧室(I)加热升温后，通入氯气，发生燃烧反应，产生的四氯化锗气体在冷凝室(2)中的螺旋管(9)中，由螺旋管(9)外部空间充满的冷凝介质冷凝成液体收集。
6.根据权利要求5所述的金属锗回收方法，其特征在于:所述的冷凝介质为_8°C的盐水。
7.根据权利要求5所述的金属锗回收方法，其特征在于:所述的加热器(3)对燃烧室(I)加热升温至燃烧室(I)内温度达到400--600°C，引发氯气和废旧锗锭燃烧。
8.根据权利要求5所述的金属锗回收方法，其特征在于:所述的加热器(3)在通入氯气发生燃烧反应时，退出工作。
【专利摘要】本发明一种回收金属锗装置及金属锗回收方法，属于金属锗回收技术，是一种回收金属锗的装置及利用这种装置从废旧锗锭中二次回收锗的工艺方法。该装置包括反应釜和加热器，其中反应釜中设有燃烧室和冷凝室，加热器对燃烧室进行加热升温，通入氯气进行氯气燃烧反应，直接生成四氯化锗气体，冷凝为液体后收集。本发明整个过程在石英容器中进行，不增加反应釜等诸多设备，降低生产成本。同时金属锗回收工艺简单，能耗低，操作简单，提高了金属锗的回收率，可达到99％以上。
【IPC分类】C22B41-00, C22B7-00
【公开号】CN104862500
【申请号】CN201510299886
【发明人】李云昌
【申请人】云南天浩稀贵金属股份有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月3日