Кадми процессын үе шат ба параметрүүд

I. Түүхий эдийг урьдчилан боловсруулах, анхан шатны цэвэршүүлэх

1. .Өндөр цэвэршилттэй кадми түүхий эд бэлтгэх.

• .Хүчиллэг угаахГадаргуугийн исэл ба металлын хольцыг арилгахын тулд үйлдвэрлэлийн зориулалттай кадми ембүүг 40-60°C температурт 5-10% азотын хүчлийн уусмалд 1-2 цагийн турш дүрнэ. Саармаг рН хүртэл ионгүйжүүлсэн усаар зайлж, вакуумаар хатаана.
• .Гидрометаллургийн уусгалтКадми агуулсан хог хаягдлыг (жишээ нь, зэс-кадми шаар) хүхрийн хүчлээр (15-20%-ийн концентраци) 80-90°С-т 4-6 цагийн турш боловсруулж, кадми ≥95% уусгах үр ашигт хүрнэ. Хөвөн кадми авахын тулд шүүж, цайрын нунтаг (стехиометрийн харьцаа 1.2-1.5 дахин) нэмнэ.

1. .Хайлуулах, цутгах.

• Хөвөн кадмийг өндөр цэвэршилттэй бал чулуун тигелд ачаад 320-350°С-т аргоны уур амьсгалд хайлуулж, удаан хөргөх зорилгоор бал чулуун хэвэнд хийнэ. ≥8.65 г/см³ нягттай ембүү хэлбэр

II. Бүсийг цэвэршүүлэх

1. .Тоног төхөөрөмж ба параметрүүд.

• Хайлсан бүсийн өргөн нь 5-8 мм, эргэлтийн хурд нь 3-5 мм/цаг, 8-12 цэвэршүүлэх дамжуулалт бүхий хэвтээ хөвөгч бүсийн хайлуулах зуухыг ашиглана. Температурын градиент: 50-80 ° C / см; вакуум ≤10⁻³ Па‌
• .Бохирдлыг ялгахДавтагдсан бүс нь баяжмалын хар тугалга, цайр болон бусад хольцыг ембүүний сүүлээр дамжуулдаг. Эцсийн 15-20% хольцоор баялаг хэсгийг зайлуулж, завсрын цэвэршилтийг ≥99.999% болгоно.

1. .Түлхүүр удирдлага.

• Хайлсан бүсийн температур: 400-450 ° C (кадми хайлах цэгээс бага зэрэг дээш 321 ° C);
• Хөргөх хурд: торны согогийг багасгахын тулд 0.5-1.5 ° C / мин;
• Аргоны урсгалын хурд: исэлдэлтээс сэргийлж 10-15 л/мин

III. Электролитийн аргаар цэвэршүүлэх

1. .Электролитийн найрлага.

• Электролитийн найрлага: Кадми сульфат (CdSO₄, 80-120 г/л) ба хүхрийн хүчил (рН 2-3), катодын хуримтлалын нягтыг нэмэгдүүлэхийн тулд 0.01-0.05 г/л желатин нэмсэн‌

1. .Процессын параметрүүд.

• Анод: Түүхий кадми хавтан; Катод: Титан хавтан;
• Гүйдлийн нягт: 80-120 А/м²; Гар утасны хүчдэл: 2.0-2.5 В;
• Электролизийн температур: 30-40 ° C; Үргэлжлэх хугацаа: 48-72 цаг; Катодын цэвэршилт ≥99.99%‌

IV. Вакуум бууруулах нэрэх

1. .Өндөр температурыг бууруулах, салгах.

• Кадми ембүүг вакуум зууханд хийж (даралт ≤10⁻² Па), устөрөгчийг бууруулагч болгон оруулж, кадми ислийг хийн кадми болгон бууруулахын тулд 800-1000°С хүртэл халаана. Конденсаторын температур: 200-250 ° C; Эцсийн цэвэршилт ≥99.9995%

1. .Бохирдлыг арилгах үр дүнтэй.

• Хар тугалга, зэс болон бусад металлын хольцын үлдэгдэл ≤0.1 ppm;
• Хүчилтөрөгчийн агууламж ≤5 ppm‌

V. Czochralski Нэг болор өсөлт

1. .Хайлтын хяналт ба үрийн талст бэлтгэх.

• Өндөр цэвэршилттэй кадми ембүүг өндөр цэвэршилттэй кварцын тигельд ачих, аргонд 340-360°С-т хайлуулна. Дотор ачааллыг арилгахын тулд 800°С-т урьдчилан зөөлрүүлсэн <100> чиглэлтэй нэг талст кадми үрийг (диаметр 5-8 мм) ашиглана.

1. .Кристал татах параметрүүд.

• Татах хурд: 1.0-1.5 мм/мин (анхны үе шат), 0.3-0.5 мм/мин (тогтвортой өсөлт);
• Тигелийн эргэлт: 5-10 эрг / мин (эсрэг эргэлт);
• Температурын градиент: 2-5 ° C / мм; Хатуу шингэний интерфейсийн температурын хэлбэлзэл ≤±0.5°C‌

1. .Согог дарах арга техник.

• .Соронзон орны тусламжХайлмалын үймээн самууныг дарж, бохирдлыг багасгахын тулд 0.2-0.5 Т тэнхлэгийн соронзон орныг хэрэглэнэ;
• .Хяналттай хөргөлтӨсөлтийн дараах 10-20°С/ц хөргөлтийн хурд нь дулааны стрессээс үүдэлтэй мултралын согогийг багасгадаг‌.

VI. Боловсруулалтын дараах болон чанарын хяналт

1. .Кристал боловсруулах.

• .Зүсэх20-30 м/с утсан хурдаар 0.5-1.0 мм хэмжээтэй вафель болгон зүсэхийн тулд алмаазан утсан хөрөө ашиглана;
• .Өнгөлгөө‌: Азотын хүчил-этанолын холимог (1:5 эзлэхүүний харьцаа) бүхий химийн механик өнгөлгөө (CMP), гадаргуугийн тэгш бус байдал Ra ≤0.5 нм хүрэх.

1. .Чанарын стандартууд.

• .Цэвэр байдал‌: GDMS (Glow Discharge Mass Spectrometry) Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm-ийг баталгаажуулдаг;
• .Эсэргүүцэл‌: ≤5×10⁻⁸ Ω·m (цэвэр байдал ≥99.9999%);
• .Кристаллографийн чиг баримжаахазайлт <0.5°; Мултрах нягт ≤10³/см²

VII. Үйл явцыг оновчтой болгох заавар

1. .Зорилтот бохирдлыг арилгах.

• Cu, Fe гэх мэтийг сонгомол шингээхэд ион солилцох давирхайг ашиглан 6N зэрэглэлийн цэвэршилтийг (99.9999%) хүртэхийн тулд олон үе шаттай бүсийн цэвэршүүлэлтийг хослуулан хэрэглэнэ‌

1. .Автоматжуулалтын шинэчлэлтүүд.

• AI алгоритмууд нь татах хурд, температурын градиент зэргийг динамикаар тохируулж, өгөөжийг 85% -иас 93% хүртэл нэмэгдүүлдэг;
• Тигелийн хэмжээг 36 инч хүртэл томруулж, нэг багцын түүхий эдийг 2800 кг болгож, эрчим хүчний хэрэглээг 80 кВт/кг хүртэл бууруулна.

1. .Тогтвортой байдал ба нөөцийг нөхөн сэргээх.

• Хүчил угаах хаягдлыг ион солилцох замаар нөхөн сэргээх (Cd-ийн нөхөн сэргэлт ≥99.5%);
• Яндангийн хийг идэвхжүүлсэн нүүрс шингээх + шүлтлэг гуужуулагчаар цэвэрлэнэ (Cd уурын нөхөн сэргэлт ≥98%)‌

Дүгнэлт

Кадми болор ургуулах, цэвэршүүлэх үйл явц нь гидрометаллурги, өндөр температурт физик цэвэршүүлэх, нарийн болор өсгөх технологийг нэгтгэдэг. Хүчиллэг уусгах, бүсийн цэвэршүүлэх, электролиз, вакуум нэрэх, Чехральскийн ургалтыг автоматжуулалт, байгальд ээлтэй практиктай хослуулснаар энэ нь 6N зэрэглэлийн хэт өндөр цэвэршилттэй кадми дан талстыг тогтвортой үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Эдгээр нь цөмийн мэдрэгч, фотоволтайк материал, дэвшилтэт хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн эрэлт хэрэгцээг хангадаг. Ирээдүйн дэвшил нь том хэмжээний болор өсөлт, зорилтот хольцыг ялгах, нүүрстөрөгч багатай үйлдвэрлэлд анхаарлаа хандуулах болно.