Tellur ist ein schweres und seltenes Nebenmetall, das in Stahllegierungen und als lichtempfindlicher Halbleiter in der Solarzellentechnologie eingesetzt wird.
Eigenschaften
- Atomsymbol: Te
- Atomzahl: 52
- Elementkategorie: Metalloid
- Dichte: 6,24 g / cm 3
- Schmelzpunkt: 841,12 ° F (449,51 ° C)
- Siedepunkt: 1810 ° F (988 ° C)
- Mohs Härte: 2,25
Eigenschaften
Tellur ist eigentlich ein Halbmetall . Metalloide oder Halbmetalle sind Elemente, die sowohl Eigenschaften von Metallen als auch von Nichtmetallen besitzen.
Reines Tellur ist silberfarben, spröde und leicht giftig. Verschlucken kann zu Schläfrigkeit sowie Problemen des Verdauungstraktes und des zentralen Nervensystems führen. Tellurvergiftung wird durch den potenten knoblauchartigen Geruch identifiziert, den sie bei Opfern verursacht.
Das Metalloid ist ein Halbleiter, der eine größere Leitfähigkeit zeigt, wenn er Licht ausgesetzt wird und abhängig von seiner atomaren Ausrichtung.
Natürlich vorkommendes Tellur ist seltener als Gold und in der Erdkruste so schwer zu finden wie jedes Platingruppenmetall (PGM), aber aufgrund seiner Existenz in extrahierbaren Kupfererzkörpern und seiner begrenzten Anzahl von Endanwendungen ist der Tellurpreis viel niedriger als irgendein Edelmetall.
Tellur reagiert nicht mit Luft oder Wasser und ist in geschmolzener Form korrosiv gegenüber Kupfer, Eisen und rostfreiem Stahl
Geschichte
Franz-Joseph Mueller von Reichenstein, der sich seiner Entdeckung nicht bewusst war, studierte und beschrieb Tellur, das er zunächst für Antimon hielt , als er 1782 Goldproben aus Siebenbürgen studierte.
Zwanzig Jahre später isolierte der deutsche Chemiker Martin Heinrich Klaproth Tellur und nannte es Tellus , Latein für "Erde".
Telluriums Fähigkeit, Verbindungen mit Gold zu bilden - eine Eigenschaft, die für das Metalloid einzigartig ist - führte zu seiner Rolle im Goldrausch des 19. Jahrhunderts in Westaustralien.
Calaverit, eine Verbindung aus Tellur und Gold, wurde zu Beginn des Ansturms für eine Reihe von Jahren fälschlicherweise als wertloses "Narrengold" identifiziert, was zu seiner Beseitigung und Verwendung beim Füllen von Schlaglöchern führte.
Als sich herausstellte, dass Gold - in der Tat, ziemlich leicht - aus der Verbindung herausgezogen werden konnte, gruben Prospektoren buchstäblich die Straßen in Kalgoorlie auf, um Calaverit zu entsorgen.
Columbia, Colorado änderte seinen Namen in Telluride im Jahr 1887 nach der Entdeckung von Gold in Erzen in der Gegend. Ironischerweise waren die Golderze nicht Calaverit oder irgendeine andere Tellur-haltige Verbindung.
Kommerzielle Anwendungen für Tellur wurden jedoch nicht für fast ein ganzes Jahrhundert entwickelt.
In den 1960er Jahren wurde Wismuttellurid, eine thermoelektrische, halbleitende Verbindung, in Kühlaggregaten eingesetzt. Ungefähr zur selben Zeit wurde Tellur auch als metallurgischer Zusatz in Stählen und Metalllegierungen eingesetzt .
Die Erforschung von Cadmium-Tellurid (CdTe) Photovoltaik-Zellen (PVCs), die aus den 1950er Jahren stammt, begann in den 1990er Jahren kommerzielle Fortschritte zu machen. Die steigende Nachfrage nach den Elementen, die sich aus Investitionen in alternative Energietechnologien nach 2000 ergeben, hat zu einigen Bedenken hinsichtlich der begrenzten Verfügbarkeit des Elements geführt.
Produktion
Anodenschlamm, der bei der elektrolytischen Kupferveredelung gewonnen wird, ist die Hauptquelle für Tellur, das nur als Nebenprodukt von Kupfer und Grundmetallen gebildet wird .
Andere Quellen können Flugstäube und Gase sein, die während der Blei- , Wismut-, Gold-, Nickel- und Platinschmelze erzeugt werden .
Solche Anodenschlämme, die sowohl Selenide (eine Hauptquelle von Selen) als auch Telluride enthalten, haben oft einen Tellurgehalt von mehr als 5% und können mit Natriumcarbonat bei 932ºF (500ºC) geröstet werden, um das Tellurid in Natrium umzuwandeln Tellurit.
Mit Wasser werden Tellurite aus dem verbleibenden Material ausgelaugt und in Tellurdioxid (TeO 2 ) umgewandelt.
Tellurdioxid wird als Metall reduziert, indem das Oxid mit Schwefeldioxid in Schwefelsäure umgesetzt wird. Das Metall kann dann mittels Elektrolyse gereinigt werden.
Zuverlässige Statistiken über die Tellurproduktion sind schwer zu erhalten, aber die globale Raffinerieproduktion wird auf etwa 600 Tonnen pro Jahr geschätzt.
Die größten produzierenden Länder sind die USA, Japan und Russland.
Peru war bis zur Schließung der Mine und der metallurgischen Anlage La Oroya im Jahr 2009 ein großer Tellurproduzent.
Zu den wichtigsten Tellur-Raffinatoren gehören:
- Asarco (USA)
- Uralectromed (Russland)
- Umicore (Belgien)
- 5N Plus (Kanada)
Das Tellur-Recycling ist aufgrund seiner Verwendung in ableitfähigen Anwendungen (dh solchen, die nicht effektiv oder wirtschaftlich gesammelt und verarbeitet werden können) immer noch sehr begrenzt.
Anwendungen
Der hauptsächliche Endverbrauch von Tellur, der die Hälfte des jährlich produzierten Tellur ausmacht, liegt in Stahl und Eisenlegierungen, wo es die maschinelle Bearbeitbarkeit erhöht.
Tellur, das die elektrische Leitfähigkeit nicht verringert, wird für denselben Zweck ebenfalls mit Kupfer legiert und führt zu einer Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit.
In chemischen Anwendungen wird Tellur als Vulkanisationsmittel und Beschleuniger bei der Gummiherstellung sowie als Katalysator bei der Herstellung von Synthesefasern und der Ölraffination eingesetzt.
Wie erwähnt, haben die halbleitenden und lichtempfindlichen Eigenschaften von Tellur auch zur Verwendung in CdTe-Solarzellen geführt. Aber Tellur von hoher Reinheit hat auch eine Anzahl anderer elektronischer Anwendungen, einschließlich:
- Wärmebildtechnik (Quecksilber-Cadmium-Tellurid)
- Phasenwechsel-Speicherchips
- Infrarotsensoren
- Thermoelektrische Kühlgeräte
- Hitzesuchende Raketen
Andere Tellurverwendungen umfassen:
- Sprengkapseln
- Glas- und Keramikpigmente (wo es Blau- und Brauntöne hinzufügt)
- Wiederbeschreibbare DVDs, CDs und Blu-ray-Discs (Tellur-Suboxid)