碲是重金属和稀有金属,用于钢合金和太阳能电池技术中的光敏半导体。
属性
- 原子符号:Te
- 原子序数:52
- 元素分类:准金属
- 密度:6.24g / cm 3
- 熔点:841.12°F(449.51°C)
- 沸点:1810°F(988°C)
- 莫氏硬度:2.25
特点
碲实际上是一种准金属 。 类金属或半金属是具有金属和非金属性质的元素。
纯碲是银色,脆而且有毒。 食入可能导致困倦以及消化道和中枢神经系统问题。 碲中毒是由它在受害者身上产生的有效的大蒜样气味确定的。
该准金属是一种半导体,当暴露在光线下并且取决于其原子排列时显示更大的导电性。
自然产生的碲比金更稀有,在地壳中难以找到任何铂族金属 (PGM),但由于其存在于可提取的铜矿体内,并且其有限数量的最终用途碲的价格远低于比任何贵重金属。
碲不会与空气或水发生反应,并且以熔融形式对铜, 铁和不锈钢具有腐蚀性
历史
尽管他没有发现他的发现,Franz-Joseph Mueller von Reichenstein在1782年研究并描述了他最初认为是锑的碲,同时研究了特兰西瓦尼亚的金样。
二十年后,德国化学家马丁·海因里希·克拉普罗斯孤立了碲,并将它命名为拉丁文“地球”。
碲能够与金形成化合物 - 这是一种独特的属性 - 导致它在西澳大利亚19世纪淘金热中的作用。
Calaverite是一种碲和金的混合物,在高峰开始时被误认为是一种无价值的“傻瓜黄金”,导致其被用于填充坑洼。
一旦意识到黄金可能 - 实际上很容易 - 从该化合物中提炼出来,那么探矿者就会在卡尔古利的街道上挖掘废弃的钙银矿。
1887年,哥伦比亚,科罗拉多州在该地区的矿石中发现黄金后更名为特柳赖德。 具有讽刺意味的是,这些金矿不是钙银矿或任何其他含碲化合物。
然而,碲的商业应用还没有发展到接近一个世纪。
在20世纪60年代,热电半导体化合物铋 -碲化物开始用于制冷设备。 而且,大约与此同时,碲也开始用作钢铁和金属合金的冶金添加剂。
对20世纪50年代的碲化镉(CdTe)光伏电池(PVC)的研究在20世纪90年代开始取得商业进展。 由于2000年以后对替代能源技术的投资,对元素的需求日益增加,导致人们对该元素供应有限表示担忧。
生产
在电解铜精炼期间收集的阳极污泥是碲的主要来源,其仅仅作为铜和贱金属的副产物而产生。
其他来源可能包括铅 ,铋,金, 镍和铂冶炼过程中产生的烟尘和气体。
这种含有硒化物(硒的主要来源)和碲化物的阳极污泥通常具有超过5%的碲含量,并且可以在932°F(500℃)下用碳酸钠进行焙烧以将碲化物转化为钠亚碲酸盐。
使用水,然后从剩余的材料中浸出亚碲酸盐并转化为二氧化碲(TeO 2 )。
二氧化碲通过使氧化物与二氧化硫在硫酸中反应而被还原为金属。 然后可以使用电解来纯化金属。
关于碲生产的可靠统计数字很难得出,但全球炼油厂的产量估计每年在600公吨左右。
最大的生产国包括美国,日本和俄罗斯。
直到2009年La Oroya矿山和冶金设施关闭之前,秘鲁才是大型碲生产商。
主要的碲精炼厂包括:
- Asarco(美国)
- Uralectromed(俄罗斯)
- Umicore(比利时)
- 5N Plus(加拿大)
由于其用于耗散应用(即那些不能有效或经济地收集和处理的应用),碲的回收仍然非常有限。
应用
碲的主要最终用途,占每年生产的碲总量的一半多,用于钢铁合金,可提高机加工性。
不降低电导率的碲也与铜合金用于相同的目的,并导致抗疲劳性的提高。
在化学应用中,碲被用作橡胶生产中的硫化剂和促进剂,以及合成纤维生产和炼油中的催化剂。
如上所述,碲的半导体和光敏性质也导致其在CdTe太阳能电池中的使用。 但高纯度碲也有许多其他电子应用,包括:
- 热成像(汞 - 碲化镉)
- 相变记忆芯片
- 红外传感器
- 热电冷却装置
- 热寻的导弹
其他碲使用包括:
- 爆炸帽
- 玻璃和陶瓷颜料(它增加了蓝色和棕色的色调)
- 可重写的DVD,CD和蓝光光盘(低温氧化碲)