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鍺作為稀散元素，從發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在已有100 多年的歷史。1948 年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了半導(dǎo)體鍺晶體管，鍺的應(yīng)用才逐漸引起人們的重視，真正在工業(yè)上獲得了應(yīng)用。
目前，鍺已被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、紅外光學(xué)器件、光導(dǎo)纖維、醫(yī)學(xué)、冶金、能源、太陽能電池等方面。1992 年以前，鍺的市場一直以紅外光學(xué)用鍺為主，1992 年以后，由于添加鍺化合物的光導(dǎo)纖維具有傳輸容量大、高折射率、低色散度、低損耗、對核輻射和電磁輻射的抗干擾能力強(qiáng)以及具有全天候工作能力等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了光纖的性能和質(zhì)量，使鍺在光纖制造領(lǐng)域的消耗量迅速增加，目前國內(nèi)的用量每年約10t，其未來用量將會隨光纖光棒的增產(chǎn)而增加。
氯化鍺通常指四氯化鍺。四氯化鍺是制造通訊光纖的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料之一，在光纖制造中，四氯化鍺是光纖預(yù)制棒生產(chǎn)中的重要摻雜劑，其作用是提高纖芯的折射指數(shù)，降低光損耗，進(jìn)而提高光纖的傳輸距離。因此對四氯化鍺純度的要求也越來越高。從粗的GeCl4和含雜質(zhì)的GeCl4 中提純?yōu)榫獹eCl4的提純技術(shù)，主要是改進(jìn)排除As和其他雜質(zhì)的工藝。目前國內(nèi)外采用液 液萃取或者氫氧化銨純化法的方法制備較純的GeCl4。
液 液萃取利用GeCl4種As及其它雜質(zhì)在酸性溶液中有相對較高的溶解度的特點(diǎn)，使用含飽和Cl2的鹽酸作為溶劑，選擇性地提取和As其它雜質(zhì)如銻、鎵、硅、硼及鋁。其工藝過程是讓氣態(tài)GeCl4進(jìn)入裝有濃鹽酸水溶液的洗滌反應(yīng)器，保持稍高于GeCl4沸點(diǎn)的溫度并保持Cl2飽和，在洗滌柱中，氣態(tài)GeCl4自下而上，飽和的鹽酸自上而下，使飽和鹽酸溶液吸收粗GeCl4中的雜質(zhì)，從而獲得高純度的GeCl4。
但由于溶劑的效果由其純度決定，因此要得到高純度的GeCl4就必須使用大量的新酸，并且在萃取期間要保持液相較低的溫度，這樣的制備技術(shù)處理費(fèi)用較高，又很難精確控制液相的溫度，降低了生產(chǎn)效率，使GeCl4產(chǎn)量降低，成本增加，不適用于大規(guī)模的企業(yè)生產(chǎn)。氫氧化銨純化法是將粗GeCl4用堿性氫氧化銨溶液處理，然后再進(jìn)行蒸餾，得到純凈的產(chǎn)品。
其工藝過程是使GeCl4中的雜質(zhì)氯化物發(fā)生水解反應(yīng)，生成相應(yīng)的氧化物，而氫氧化銨水解后轉(zhuǎn)化成氯化按。再下一步的蒸餾過程中，氯化銨較易揮發(fā)，雜質(zhì)氧化物留在蒸餾釜底。這種方法雖使用高濃度的堿液，但GeCl4仍會發(fā)生少量水解生成GeO2，使GeCl4的總量減少，生產(chǎn)效率較低。因此開發(fā)新的四氯化鍺制備工藝具有重要意義。
四氯化鍺的制備包括以下步驟：
1)、將鍺精礦、工業(yè)鹽酸、工業(yè)硫酸、三氯化鐵，按照比例加入氯化蒸餾釜中，經(jīng)過加熱，發(fā)生反應(yīng)，得到氣體四氯化鍺，氣體冷凝為液體粗四氯化鍺；
2)、將粗四氯化鍺、分析純鹽酸、二氧化錳按照比例加入，一次復(fù)蒸反應(yīng)釜中混合進(jìn)行簡單蒸餾，經(jīng)一次復(fù)蒸的四氯化鍺進(jìn)入二次復(fù)蒸釜中與分析純鹽酸、二氧化錳混合后，經(jīng)過初步提純蒸餾，得到四氯化鍺，四氯化鍺中的金屬雜質(zhì)含量小于10ppb；
3)、經(jīng)過復(fù)蒸提純四氯化鍺在石英精餾塔中，在惰性氣氛下，通過控制釜溫75～95℃、柱溫30～95、回流比4∶1～14∶1、壓力9.0×104Pa～9.9×105Pa(絕對壓力)。進(jìn)行精餾提純，得到四氯化鍺，四氯化鍺中金屬雜質(zhì)含量小于3ppb，含氫雜質(zhì)含量小于1ppm。
目前，粗四氯化鍺提純制備高純四氯化鍺的方法主要有：（1）粗四氯化鍺加鹽酸或通入氯化氫氣體、氯氣進(jìn)行復(fù)蒸，再進(jìn)行精餾提純制備高純四氯化鍺；（2）無氧無水惰性氣體保護(hù)下，利用催化劑和通入Cl2來分離四氯化鍺中的金屬雜質(zhì)和有機(jī)物等；（3）用一定濃度的鹽酸作為萃取劑萃取四氯化鍺，實(shí)現(xiàn)提純制備高純四氯化鍺；（4）在精餾四氯化鍺過程中通入Cl2調(diào)整精餾工藝，實(shí)現(xiàn)提純四氯化鍺；（5）在精餾四氯化鍺過程中增加精餾塔板單元，采用多級精餾來提純制備高純四氯化鍺。
此外，還有研究開發(fā)了一種去除有機(jī)物雜質(zhì)提純制備高純四氯化鍺的工藝方法，按照下列步驟實(shí)施：1）將鍺精礦氯化蒸餾產(chǎn)出的粗四氯化鍺加入濃硫酸進(jìn)行加熱初蒸；2）初蒸產(chǎn)出的四氯化鍺中加入分析純鹽酸并通入氯氣進(jìn)行一次復(fù)蒸；3）一次復(fù)蒸產(chǎn)出的四氯化鍺重復(fù)步驟（2）進(jìn)行第二次復(fù)蒸；4）第二次復(fù)蒸產(chǎn)出的四氯化鍺加入濃硫酸進(jìn)行消解蒸餾；5）消解蒸餾產(chǎn)出的四氯化鍺轉(zhuǎn)移至蒸餾釜后加入分析純濃硫酸，加熱精餾提純得到高純四氯化鍺。
光纖通訊是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的通訊技術(shù)。光纖通訊具有容量大、頻帶寬、抗干擾、保密性和可靠性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、損耗低以及體積小、質(zhì)量輕、成本低、中繼距離長等優(yōu)點(diǎn)。而四氯化鍺是制造通訊光纖的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料之一，在光纖制造中，四氯化鍺是光纖預(yù)制棒生產(chǎn)中的重要摻雜劑，其作用是提高纖芯的折射指數(shù)，降低光損耗，進(jìn)而提高光纖的傳輸距離。
高純四氯化鍺是高品級石英系光纖不可缺少的關(guān)鍵原料，用作石英系光纖中的主要摻雜劑，其用途是提高光纖的折射指數(shù)，降低光損耗，進(jìn)而提高光纖的傳輸距離。由于摻雜劑是進(jìn)入到光纖纖芯中的，其含量和分布決定著光纖的重要性能指標(biāo)，其質(zhì)量如何直接影響著是否能獲得高質(zhì)量的光纖。
[1] 王少龍, 雷霆, 張玉林, 等. 四氯化鍺提純工藝研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報, 2006, 20(7): 35-37.
[2] CN201110451640.0一種光纖用四氯化鍺的制備提純方法
[3] CN201611028826.4一種去除有機(jī)雜質(zhì)提純制備高純四氯化鍺工藝方法
[4[ CN200810058153.6一種光纖用四氯化鍺的生產(chǎn)方法