高纯砷制取.doc

高纯砷制取 以粗砷或白砷为原料，经过提纯和还原产出纯度在99.999以上高纯砷的过程。高纯砷是制造砷化镓、砷化锗和硅半导体的掺杂材料，广泛用于半导体等工业部门。高纯砷的制取方法有以粗砷为原料和以白砷为原料两种。由粗砷制取高纯砷一般以含砷9599的粗砷为原料，工艺流程如图1。该流程由真空升华、氯气194氯化、精馏提纯、氢还原等过程组成。升华在特制的升华炉中进行，控制温度888K以上，使粗砷中的砷升华与铁、锌等杂质分离。氯气氯化和精馏提纯主要是除杂质硫、硒和碲。氯气氯化是将粗砷置放在氯化柱中，于473523K温度下与干燥氯气作用生成三氯化砷和硒分离。其反应为：2As+3Cl2=2AsCl3然后将三氯化砷放在以砷作填料的精馏柱中，利用三氯化砷和硫、碲氯化物挥发性的差异，控制一合适精馏条件，使三氯化砷与硫和碲的氯化物分离。将精馏制得的精三氯化砷放在管式还原炉中，于1123K温度下用氢还原为元素砷：12AsCl3+3H2=1/2As4+6HCl还原砷产品的纯度可达到99.999。由白砷制取高纯砷的工艺流程如图2，原料为含As2O399以上的粗白砷。生产流程由升华提纯、盐酸溶解、三氯化砷精馏和水解后用高纯氢还原等过程组成。这种方法亦能生产出纯度99.9999的高纯砷。附件列表下载次数：0 如果您认为本词条还有待完善，请 编辑词条砷的基本知识 2009年02月19日 09:05责任编辑：小王砷 arsenic 元素符号As，又名砒，灰色半金属。在元素周期表中属A族，原子序数33，原子量74.9216。砷有多种同素异形体，室温下最稳定的形态是灰砷，属体心立方晶体。常见化合价为3、5和3。 公元前四世纪希腊人亚里士多德 (Aristotle)的著作中已提到可能是雄黄的物质，称之为arsenikon,希腊文arsen为强烈的意思,说明当时的希腊人已知砷化物的强烈毒性。拉丁文arsenium和 arsenic正是由这一词演变而来。中国古代文献中称剧毒的三氧化二砷为砒石,砒字来源于“貔”，是古书上说的一种凶猛的野兽。1250年,欧洲的马格努斯(A.Magnus)用硫化砷与肥皂一起加热，首次制得元素砷。 砷在自然界的分布很广，大多以硫化物形式夹杂在铜、铅、锡、镍、钴、锌、金等矿中。常见的含砷矿物有斜方砷铁矿(FeAs2),雌黄(As2S3),辉钴矿(CoAsS),雄黄(AsS)，砷黄铁矿(又称毒砂FeAsS),辉砷镍矿(NiAsS)，硫砷铜矿(Cu3AsS4)等。砷的主要来源是冶炼金属硫化物矿时的副产品。中国湖南、广西、云南等省区均有三氧化二砷的生产。 性质和用途 砷在空气中加热至200时,出现明显的磷光,温度更高(400)时燃烧,呈蓝色火焰,形成三氧化二砷(As2O3)烟雾，并放出持久的大蒜味。砷在613时升华。金属砷不溶于水，但溶于硝酸和热硫酸中。 金属砷主要用作合金添加剂，例如用于生产印刷用合金、黄铜(冷凝器和蒸发器)、蓄电池栅板（硬化剂）、耐磨合金、高强度结构钢以及耐海水腐蚀用钢等。高纯砷主要用于生产化合物半导体如砷化镓、砷化铟、镓砷磷、镓铝砷等以及用作半导体掺杂剂。这些材料广泛用于制作二极管、发光二极管、隧道二极管、红外线发射管、激光器以及太阳能电池等。砷的化合物用于制造农药、防腐剂、染料、医药等。 近年来砷及其化合物的世界年产量 (以As2O3计)约5万吨，其中金属砷约千吨。美国砷产量最大,其次是墨西哥、法国、瑞典、秘鲁、苏联、菲律宾等国。1980年美国市场砷的价格(As99)为300美分/磅，三氧化二砷(95)33.25美分/磅。 砷的制取 氧化砷的制取 通常是将含砷高(As0.3以上) 的硫化物精矿在回转窑、多膛炉或流态化炉内于600700焙烧，砷以As2O3挥发,挥发率可达9095。含砷烟气应在进入收尘器以前，迅速通过175250温度区，以免冷凝成玻璃砷而粘结堵塞管道。收集到的烟尘一般含As2O3130,把它和煤、黄铁矿或方铅矿混合，在反射炉中于500700焙烧,得到含As2O390的粗白砷。粗白砷在反射炉内再升华一次，得到 As2O3含量为99的精白砷。它是砷产品中用量最大的。中国炼锡厂是将冶炼收集的砷尘，放在电热回转窑内，间接加热至800，使As2O3挥发，在收尘器内回收。金属砷的制取 一般采用As2O3碳还原法。将白砷与焦炭混合，放入钢罐内，用电炉或其他工业炉，加热至700800，使砷蒸发，冷凝回收，可得纯度超过99的金属砷。 高纯砷的制备 半导体材料（如硅）所需的掺杂剂用砷，为99.999的高纯砷，而化合物半导体（如砷化镓）则要求砷的纯度达到 99.999999.99999。中国制备高纯砷的工艺流程为：粗砷氯化精馏三氯化砷氢还原。主要提纯过程是精馏。特别是采用砷填料精馏塔，可有效地除去硫和硒等难除的杂质。 三氯化砷可在850900，以氢气还原成为金属砷，其反应如下： 上式在不同温度下的平衡常数为34(750),120(900),252(1000)，431(1100)，因此反应可进行得很完全。产出的砷蒸气在冷凝器内冷凝，控制适当的冷凝温度和氢气流量，可以制备具有金属光泽的高纯砷(99.999999.99999)。砷毒 所有可溶砷化物都有毒。砷和硫化砷是不溶物质，毒性小，但刺激皮肤。无机砷比有机砷毒性更大，三价砷比五价砷毒性大20倍。砷毒和铅毒有相辅作用，一般这两种金属共存于同一生物中时，其毒性都会有所增加。生产中严禁用喷水来冷却含砷的热渣和把含砷废渣露天堆放。要有严格的劳动保护措施。车间内空气中的含砷量，一般规定为0.004毫克/米3。砷化氢是剧毒的气体，在制备化合物半导体如镓砷磷时，要防止砷化氢中毒。砷化氢在空气中的最大容许浓度为0.05ppm。 砷 声母:s 字头:砷 四笔号码:1667 注音:shn 摘要:shen 笔画:10画 部首画:05 部首:石部 释义:非金属元素，符号As。砷和砷的可溶性化合物有毒，可用以制合金、杀虫剂等。旧称砒（p）。 部首查询:05石部 砷 arsenic 一种化学元素 。 化学符号 As ，原子序数 33 ， 原子量74.92159，属周期系A族 。古代罗马人和希腊人都把雄黄（As2S2）称为砷 ， 中国的炼丹 家则把雄黄和雌黄视为炼丹的必备药剂 。1250 年德意志 A.马格努斯用雄黄和肥皂共热，制得砷 。砷在地壳中的含量为 510-4， 在自然界分布很广，大多以硫化物的形式夹杂在铜 、铅 、锡 、镍 、钴、锌、金矿中，主要砷矿有斜方砷铁矿（FeAs2）、雌黄（As2S3）、辉钴矿（CoAsS）、雄黄（As2S2）、砷黄铁矿( FeAsS )、辉砷镍矿（NiAsS）、硫砷铜矿（Cu3AsS4）等。 砷有3种同素异形体：灰砷 。在常温下稳定 ，是脆的晶体，有金属性，能传热和导电，密度5.727克厘米3，在空气中不易被氧化。黄砷。淡黄色晶体，由灰砷的蒸气迅速冷却后形成，密度2.026克厘米3，在室温下暴露在空气中即被氧化为As4O6，比灰砷不稳定 。 黑砷 。将砷化氢加热而得，密度4.7克厘米3，灰砷蒸气缓慢冷却也可得黑砷，它是无定形物质。砷的熔点817（2.8106帕 )，613升华，在干燥的空气中稳定，在潮湿的空气中能生成黑色的氧化物薄膜，砷与水、非氧化性酸和碱不起作用，但能溶于硝酸和浓硫酸中。砷的氧化态为3、3 、5 。砷的重要化合物有：砷化氢（AsH3）是无色、有大蒜味的剧毒气体 。砷的氧化物有As4O6和As4O10。砷的含氧酸有亚砷酸（HAsO2）和砷酸（H3AsO4）。砷及其化合物都有剧毒 ，从古至今，砒霜（氧化砷）一直被认为是能致人死命的毒药。砷的制法为先将砷的硫化物矿氧化为氧化砷，然后再用碳还原，即可得到单质砷。高纯度的砷是半导体材料硅的掺杂剂，提纯方法是先将粗砷转变为氯化砷，再通过精馏提纯，最后用氢气将三氯化砷还原为高纯砷。砷主要用作合金添加剂，用于生产印刷用合金、黄铜、耐磨合金、耐海水腐蚀钢。高纯砷用于制造半导体硅和砷化镓。三氧化二砷和砷酸盐用作杀虫剂和木材防腐剂。也用于玻璃和媒染剂生产。 砷是一种化学元素，它的化学符号是As，它的原子序数是33，是一种类金属。 发现公元317年，中国古代的炼丹家葛洪用雄黄、松脂、硝石三种物质制得到。 性状分布大部分海产品都含有毒性很低的五价砷；砷可以从砷黄铁矿中提炼出来。 制