1.5 Восстановление диоксида германия

Назначение - получение поликристаллического германия. Осуществляется в трубчатых печах с двумя температурными зонами: зона восстановления - температура 680-800°С, зона плавления - температура 1050-1100°С (рисунок 1.8).

Восстановление ведется в среде водорода, избыток его сжигается на выходе из печи под вытяжным зонтом. Жидкие продукты реакции собираются в специальную емкость-барботер, растворы из барботера периодически передаются на осаждение. Водород подается навстречу движению лодочек под давлением не менее 0,3 атм. Расход водорода при проведении процесса 0,9-1,0 м/час на каждой трубе. В качестве рабочих контейнеров используются лодочки длиной 500 мм из графита. Скорость движения лодочек в трубе 2-3 мм/мин. Единовременная загрузка двуокиси в лодочку 1700-2000 г. Загрузка и выгрузка печи производится периодически с интервалом в 4 часа.

В зоне восстановления диоксида германия, взаимодействуя с газообразным водородом, восстанавливается до металлического германия по реакциям

GeO₂ + H₂ = GeO + H₂O, (1.13)

GeO + H₂ = Ge + H₂O. (1.14)

Суммарная реакция

GeO₂ + 2H₂ = Ge + 2H₂O. (1.15)

Восстановленный германий расплавляется, подвергается направленной кристаллизации, охлаждается и выгружается из печи.

Полученный слиток поликристаллического германия является конечным продуктом гидрометаллургического участка. Слитки восстановленного германия передаются на измерение удельного сопротивления. На каждом слитке наносят метки, разделяющие слиток на части с удельным сопротивлением выше 30 Ом•см и ниже 5 Ом•см.

В случае если часть королька с удельным сопротивлением менее 5 Ом•см составляет только металлургический "выпор", метки не наносятся. Корольки разрезают на части с удельным сопротивлением выше 30 Ом•см и ниже 30 Ом•см. Части с удельным сопротивлением выше 30 Ом•см направляются на зонную очистку. Остальные части возвращаются на гидрометаллургический участок: с удельным сопротивлением менее 5 Ом•см на хлорирование; от 5 до 30 Ом•см - на направленную кристаллизацию.

Направленная кристаллизация проводится в специально выделенной трубе при тех же температурных режимах, что и процесс восстановления, но при уменьшенном расходе водорода - 0,3 мі/час.

Загрузка предварительно протравленного материала в одну лодочку составляет 1100-1300 г.

Части слитков, полученных после направленной кристаллизации, с удельным сопротивлением менее 30 Ом•см направляются на хлорирование, выше

30 Ом•см на предварительную зонную очистку.