提純過程中,可能會損失一定量的鍺,且成本相對較高。在回收時,需準確檢測鍺錠的來源和雜質含量,依據后續用途來選擇合適的回收方式和處理工藝,以實現資源的回收和再利用。
預處理與破碎:為提純做準備
收集分類后的鍺廢錠在進入核心冶金回收工序前,多元化經過細致的預處理。這一階段的目標是使原料滿足后續化學或冶金處理的要求。
進行物理清潔。通過機械刷洗、噴砂或適度的酸洗浸泡,去除廢錠表面的氧化層、附著物及可見污漬。清潔后的廢料需用去離子水充分沖洗并干燥。
還原與鑄錠:重獲金屬形態
獲得高純度的鍺化合物(通常是高純二氧化鍺)后,下一步是將其還原為金屬鍺。這一過程通常在高溫還原爐中進行。
將高純二氧化鍺粉末置于石墨舟或石英反應器中,在高溫(通常超過600攝氏度)和還原性氣氛(常用高純氫氣)下,二氧化鍺被還原為金屬鍺。發生的化學反應本質上是氧被移除的過程。還原產生的金屬鍺在高溫下熔融,匯集在反應器的底部。
還原得到的鍺熔體,在受控的惰性氣氛保護下,被澆注到特定的模具中,冷卻凝固,形成再生鍺錠。這時的鍺錠純度已經很高,但可能在某些物理性能(如晶體結構均勻性)上還需進一步提升。
區域提純與最終成型:邁向高品級材料
對于要求的應用,再生鍺錠還需經過區域熔煉提純這一經典工藝。該工藝利用雜質在鍺的固相和液相中溶解度不同的原理,使一個狹窄的熔區沿著鍺錠緩慢移動。雜質會隨著熔區的移動而被“驅趕”到鍺錠的一端或兩端。經過多次重復這一過程,鍺錠的主體部分純度得到先進提升,而富集了雜質的頭尾部分則被切除,可作為下一輪回收的原料。
