碲是重金屬和稀有金屬,用於鋼合金和太陽能電池技術中的光敏半導體。
屬性
- 原子符號:Te
- 原子序數:52
- 元素分類:準金屬
- 密度:6.24g / cm 3
- 熔點:841.12°F(449.51°C)
- 沸點:1810°F(988°C)
- 莫氏硬度:2.25
特點
碲實際上是一種準金屬 。 類金屬或半金屬是具有金屬和非金屬性質的元素。
純碲是銀色,脆而且有毒。 食入可能導致困倦以及消化道和中樞神經系統問題。 碲中毒是由它在受害者身上產生的有效的大蒜樣氣味確定的。
該準金屬是一種半導體,當暴露在光線下並且取決於其原子排列時顯示更大的導電性。
自然產生的碲比金更稀有,在地殼中難以找到任何鉑族金屬 (PGM),但由於其存在於可提取的銅礦體內,並且其有限數量的最終用途碲的價格遠低於比任何貴重金屬。
碲不會與空氣或水發生反應,並且以熔融形式對銅, 鐵和不銹鋼具有腐蝕性
歷史
儘管他沒有發現他的發現,Franz-Joseph Mueller von Reichenstein在1782年研究並描述了他最初認為是銻的碲,同時研究了特蘭西瓦尼亞的金樣。
二十年後,德國化學家馬丁·海因里希·克拉普羅斯孤立了碲,並將它命名為拉丁文“地球”。
碲能夠與金形成化合物 - 這是一種獨特的屬性 - 導致它在西澳大利亞19世紀淘金熱中的作用。
Calaverite是一種碲和金的混合物,在高峰開始時被誤認為是一種無價值的“傻瓜黃金”,導致其被用於填充坑洼。
一旦意識到黃金可能 - 實際上很容易 - 從該化合物中提煉出來,那麼探礦者就會在卡爾古利的街道上挖掘廢棄的鈣銀礦。
1887年,哥倫比亞,科羅拉多州在該地區的礦石中發現黃金後更名為特柳賴德。 具有諷刺意味的是,這些金礦不是鈣銀礦或任何其他含碲化合物。
然而,碲的商業應用還沒有發展到接近一個世紀。
在20世紀60年代,熱電半導體化合物鉍 -碲化物開始用於製冷設備。 而且,大約與此同時,碲也開始用作鋼鐵和金屬合金的冶金添加劑。
對20世紀50年代的碲化鎘(CdTe)光伏電池(PVC)的研究在20世紀90年代開始取得商業進展。 由於2000年以後對替代能源技術的投資,對元素的需求日益增加,導致人們對該元素供應有限表示擔憂。
生產
在電解銅精煉期間收集的陽極污泥是碲的主要來源,其僅僅作為銅和賤金屬的副產物而產生。
其他來源可能包括鉛 ,鉍,金, 鎳和鉑冶煉過程中產生的煙塵和氣體。
這種含有硒化物(硒的主要來源)和碲化物的陽極污泥通常具有超過5%的碲含量,並且可以在932°F(500℃)下用碳酸鈉進行焙燒以將碲化物轉化為鈉亞碲酸鹽。
使用水,然後從剩餘的材料中浸出亞碲酸鹽並轉化為二氧化碲(TeO 2 )。
二氧化碲通過使氧化物與二氧化硫在硫酸中反應而被還原為金屬。 然後可以使用電解來純化金屬。
關於碲生產的可靠統計數字很難得出,但全球煉油廠的產量估計每年在600公噸左右。
最大的生產國包括美國,日本和俄羅斯。
直到2009年La Oroya礦山和冶金設施關閉之前,秘魯才是大型碲生產商。
主要的碲精煉廠包括:
- Asarco(美國)
- Uralectromed(俄羅斯)
- Umicore(比利時)
- 5N Plus(加拿大)
由於其用於耗散應用(即那些不能有效或經濟地收集和處理的應用),碲的回收仍然非常有限。
應用
碲的主要最終用途,佔每年生產的碲總量的一半多,用於鋼鐵合金,可提高機加工性。
不降低電導率的碲也與銅合金用於相同的目的,並導致抗疲勞性的提高。
在化學應用中,碲被用作橡膠生產中的硫化劑和促進劑,以及合成纖維生產和煉油中的催化劑。
如上所述,碲的半導體和光敏性質也導致其在CdTe太陽能電池中的使用。 但高純度碲也有許多其他電子應用,包括:
- 熱成像(汞 - 碲化鎘)
- 相變記憶芯片
- 紅外傳感器
- 熱電冷卻裝置
- 熱尋的導彈
其他碲使用包括:
- 爆炸帽
- 玻璃和陶瓷顏料(它增加了藍色和棕色的色調)
- 可重寫的DVD,CD和藍光光盤(低溫氧化碲)