Passi u parametri tal-proċess tal-kadmju

I. Pretrattament tal-Materja Prima u Purifikazzjoni Primarja

1. ‌Preparazzjoni ta' Materja Prima tal-Kadmju ta' Purità Għolja‌

• ‌Ħasil ​​bl-AċiduGħaddas ingotti tal-kadmju ta' grad industrijali f'soluzzjoni ta' aċidu nitriku ta' 5%-10% f'40-60°C għal siegħa jew sagħtejn biex tneħħi l-ossidi tal-wiċċ u l-impuritajiet metalliċi. Laħlaħ b'ilma dejonizzat sakemm il-pH ikun newtrali u nixxef bil-vakwu.
• ‌Lixxivjar IdrometallurġikuIttratta skart li fih il-kadmju (eż., gagazza tar-ram-kadmju) b'aċidu sulfuriku (konċentrazzjoni ta' 15-20%) f'temperatura ta' 80-90°C għal 4-6 sigħat, u tikseb effiċjenza ta' lixxivjar tal-kadmju ta' ≥95%. Iffiltra u żid trab taż-żingu (proporzjon stojkjometriku ta' 1.2-1.5 darbiet) għal spostament biex tikseb kadmju sponża.

1. ‌Tidwib u Tidwib‌

• Poġġi l-kadmju sponża f'griġjoli tal-grafita ta' purità għolja, iddewweb taħt atmosfera ta' argon f'temperatura ta' 320-350°C, u ferra' f'forom tal-grafita għal tkessiħ bil-mod. Ifforma ingotti b'densità ≥8.65 g/cm³

II. Raffinar taż-Żona

1. ‌Tagħmir u Parametri‌

• Uża fran tat-tidwib b'żona orizzontali f'wiċċ l-ilma b'wisa' taż-żona mdewba ta' 5-8 mm, veloċità ta' moviment ta' 3-5 mm/siegħa, u 8-12-il pass ta' raffinar. Gradjent tat-temperatura: 50-80°C/cm; vakwu ≤10⁻³ Pa‌
• ‌Segregazzjoni tal-Impurità‌: Żoni ripetuti jgħaddu u jikkonċentraw iċ-ċomb, iż-żingu, u impuritajiet oħra fid-denb tal-ingott. Neħħi s-sezzjoni finali rikka fl-impuritajiet ta' 15-20%, u tikseb purità intermedja ta' ≥99.999%.

1. ‌Kontrolli Ewlenin‌

• Temperatura taż-żona mdewba: 400-450°C (ftit 'il fuq mill-punt tat-tidwib tal-kadmju ta' 321°C);
• Rata ta' tkessiħ: 0.5-1.5°C/min biex jiġu minimizzati d-difetti tal-kannizzata;
• Rata tal-fluss tal-argon: 10-15 L/min biex tevita l-ossidazzjoni

III. Raffinar Elettrolitiku

1. ‌Formulazzjoni tal-Elettroliti‌

• Kompożizzjoni tal-elettroliti: Sulfat tal-kadmju (CdSO₄, 80-120 g/L) u aċidu sulfuriku (pH 2-3), b'0.01-0.05 g/L ġelatina miżjuda biex tittejjeb id-densità tad-depożitu tal-katodu.

1. ‌Parametri tal-Proċess‌

• Anodu: Pjanċa tal-kadmju mhux raffinat; Katodu: Pjanċa tat-titanju;
• Densità tal-kurrent: 80-120 A/m²; Vultaġġ taċ-ċellula: 2.0-2.5 V;
• Temperatura tal-elettroliżi: 30-40°C; Tul: 48-72 siegħa; Purità tal-katodu ≥99.99%

IV. Distillazzjoni bit-Tnaqqis tal-Vakwu

1. ‌Tnaqqis u Separazzjoni f'Temperatura Għolja‌

• Poġġi l-ingotti tal-kadmju f'forn tal-vakwu (pressjoni ≤10⁻² Pa), daħħal l-idroġenu bħala riduttur, u saħħan sa 800-1000°C biex tnaqqas l-ossidi tal-kadmju għal kadmju gassuż. Temperatura tal-kondensatur: 200-250°C; Purità finali ≥99.9995%

1. ‌Effikaċja fit-Tneħħija tal-Impurità‌

• Ċomb residwu, ram, u impuritajiet metalliċi oħra ≤0.1 ppm;
• Kontenut ta' ossiġnu ≤5 ppm

Tkabbir ta' Kristall Uniku ta' V. Czochralski

1. ‌Kontroll tat-Tidwib u Preparazzjoni tal-Kristall taż-Żerriegħa‌

• Poġġi ingotti tal-kadmju ta' purità għolja f'griġjoli tal-kwarz ta' purità għolja, iddewweb taħt argon f'temperatura ta' 340-360°C. Uża żrieragħ tal-kadmju ta' kristall wieħed orjentati lejn <100> (dijametru ta' 5-8 mm), ittemprati minn qabel f'temperatura ta' 800°C biex telimina l-istress intern.

1. ‌Parametri tal-Ġbid tal-Kristall‌

• Veloċità tal-ġbid: 1.0-1.5 mm/min (stadju inizjali), 0.3-0.5 mm/min (tkabbir fi stat stabbli);
• Rotazzjoni tal-griġjol: 5-10 rpm (kontro-rotazzjoni);
• Gradjent tat-temperatura: 2-5°C/mm; Varjazzjoni fit-temperatura tal-interfaċċja solidu-likwidu ≤±0.5°C

1. ‌Tekniki ta' Soppressjoni tad-Difetti‌

• ‌Assistenza fil-Kamp ManjetikuApplika kamp manjetiku assjali ta' 0.2-0.5 T biex trażżan it-turbolenza tat-tidwib u tnaqqas l-istrijazzjonijiet tal-impurità;
• ‌Tkessiħ KontrollatRata ta' tkessiħ wara t-tkabbir ta' 10-20°C/siegħa timminimizza d-difetti tad-dislokazzjoni kkawżati minn stress termali.

VI. Wara l-Ipproċessar u l-Kontroll tal-Kwalità

1. ‌Makkinar tal-Kristall‌

• ‌QtugħUża serrieq tal-wajer tad-djamanti biex taqta’ f’wejfers ta’ 0.5-1.0 mm b’veloċità tal-wajer ta’ 20-30 m/s;
• ‌LustrarLustrar mekkaniku kimiku (CMP) b'taħlita ta' aċidu nitriku-etanol (proporzjon tal-volum ta' 1:5), li jikseb ħruxija tal-wiċċ Ra ≤0.5 nm.

1. ‌Standards ta' Kwalità‌

• ‌PuritàGDMS (Spettrometrija tal-Massa ta' Skarika Luminuża) tikkonferma Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm;
• ‌Reżistività‌: ≤5×10⁻⁸ Ω·m (purità ≥99.9999%);
• ‌Orjentazzjoni KristalografikaDevjazzjoni <0.5°; Densità tad-dislokazzjoni ≤10³/cm²

VII. Direzzjonijiet tal-Ottimizzazzjoni tal-Proċess

1. ‌Tneħħija ta' Impurità Mmirata‌

• Uża reżini ta' skambju joniku għal adsorbiment selettiv ta' Cu, Fe, eċċ., flimkien ma' raffinar taż-żona f'diversi stadji biex tikseb purità ta' grad 6N (99.9999%)

1. ‌Aġġornamenti tal-Awtomazzjoni‌

• L-algoritmi tal-AI jaġġustaw b'mod dinamiku l-veloċità tal-ġbid, il-gradjenti tat-temperatura, eċċ., u jżidu r-rendiment minn 85% għal 93%;
• Żid id-daqs tal-griġjol għal 36 pulzier, u b'hekk tippermetti materja prima ta' lott wieħed ta' 2800 kg, u tnaqqas il-konsum tal-enerġija għal 80 kWh/kg

1. ‌Sostenibbiltà u Rkupru tar-Riżorsi‌

• Irriġenera l-iskart tal-ħasil bl-aċidu permezz ta' skambju ta' joni (irkupru tas-Cd ≥99.5%);
• Ittratta l-gassijiet tal-egżost b'assorbiment tal-karbonju attivat + tindif alkalin (irkupru tal-fwar tas-Cd ≥98%)

Sommarju

Il-proċess tat-tkabbir u l-purifikazzjoni tal-kristalli tal-kadmju jintegra l-idrometallurġija, ir-raffinar fiżiku f'temperatura għolja, u t-teknoloġiji ta' tkabbir tal-kristalli ta' preċiżjoni. Permezz tal-lixxivjar bl-aċidu, ir-raffinar taż-żona, l-elettroliżi, id-distillazzjoni bil-vakwu, u t-tkabbir Czochralski—flimkien mal-awtomazzjoni u l-prattiki ekoloġiċi—dan jippermetti produzzjoni stabbli ta' kristalli singoli tal-kadmju ta' purità ultra-għolja ta' grad 6N. Dawn jissodisfaw id-domandi għal ditekters nukleari, materjali fotovoltajċi, u apparati semikondutturi avvanzati. L-avvanzi futuri se jiffokaw fuq it-tkabbir tal-kristalli fuq skala kbira, is-separazzjoni mmirata tal-impuritajiet, u l-produzzjoni b'livell baxx ta' karbonju.