Կադմիումի գործընթացի քայլերն ու պարամետրերը

I. Հումքի նախնական մշակում և առաջնային մաքրում

1. ‌Բարձր մաքրության կադմիումի հումքի պատրաստում‌

• ‌Թթվային լվացումԱրդյունաբերական որակի կադմիումի ձուլակտորները ընկղմեք 5%-10% ազոտական ​​թթվի լուծույթի մեջ 40-60°C ջերմաստիճանում 1-2 ժամ՝ մակերեսային օքսիդներն ու մետաղական խառնուրդները հեռացնելու համար: Լվացեք ապաիոնացված ջրով մինչև չեզոք pH ստանաք և չորացրեք փոշեկուլով:
• ‌Հիդրոմետալուրգիական լվացումԿադմիում պարունակող թափոնները (օրինակ՝ պղինձ-կադմիումային խարամ) մշակել ծծմբական թթվով (15-20% կոնցենտրացիա) 80-90°C ջերմաստիճանում 4-6 ժամ՝ հասնելով կադմիումի ≥95% լվացման արդյունավետության: Զտել և ավելացնել ցինկի փոշի (1.2-1.5 անգամ ստեխիոմետրիկ հարաբերակցությամբ)՝ սպունգային կադմիում ստանալու համար:

1. ‌Հալեցում և ձուլում‌

• Սպունգային կադմիումը լցնել բարձր մաքրության գրաֆիտային հալոցքի մեջ, հալեցնել արգոնի մթնոլորտում 320-350°C ջերմաստիճանում և լցնել գրաֆիտային կաղապարների մեջ դանդաղ սառեցման համար։ Ձևավորել ≥8.65 գ/սմ³ խտությամբ ձուլակտորներ։

II. Գոտիային վերամշակում

1. ‌Սարքավորումներ և պարամետրեր‌

• Օգտագործեք հորիզոնական լողացող գոտու հալման վառարաններ՝ 5-8 մմ հալման գոտու լայնությամբ, 3-5 մմ/ժ անցման արագությամբ և 8-12 զտման անցումներով։ Ջերմաստիճանի գրադիենտ՝ 50-80°C/սմ; վակուում ≤10⁻³ Պա‌
• ‌Խառնուրդի տարանջատումԿրկնվող գոտին անցկացնում է կապարի, ցինկի և այլ խառնուրդների կոնցենտրացիան ձուլակտորի պոչում։ Հեռացրեք վերջին 15-20% խառնուրդներով հարուստ հատվածը՝ հասնելով միջանկյալ մաքրության ≥99.999%։

1. ‌Հիմնական կառավարման տարրեր‌

• Հալված գոտու ջերմաստիճանը՝ 400-450°C (կադմիումի հալման կետից մի փոքր բարձր՝ 321°C):
• Սառեցման արագություն՝ 0.5-1.5°C/րոպե՝ ցանցի արատները նվազագույնի հասցնելու համար։
• Արգոնի հոսքի արագությունը՝ 10-15 լ/րոպե՝ օքսիդացումը կանխելու համար

III. Էլեկտրոլիտային մաքրում

1. ‌Էլեկտրոլիտի ձևակերպում‌

• Էլեկտրոլիտի կազմը՝ կադմիումի սուլֆատ (CdSO₄, 80-120 գ/լ) և ծծմբական թթու (pH 2-3), կաթոդային նստվածքի խտությունը բարձրացնելու համար ավելացված 0.01-0.05 գ/լ ժելատինով։

1. ‌Գործընթացի պարամետրեր‌

• Անոդ՝ հում կադմիումի թիթեղ; Կատոդ՝ տիտանի թիթեղ;
• Հոսանքի խտություն՝ 80-120 Ա/մ²; Բջիջի լարում՝ 2.0-2.5 Վ;
• Էլեկտրոլիզի ջերմաստիճան՝ 30-40°C; Տևողություն՝ 48-72 ժամ; Կաթոդի մաքրություն՝ ≥99.99%‌

IV. Վակուումային վերականգնման թորում

1. ‌Բարձր ջերմաստիճանի նվազեցում և տարանջատում‌

• Կադմիումի ձուլակտորները տեղադրեք վակուումային վառարանի մեջ (ճնշում ≤10⁻² Պա), ավելացրեք ջրածին որպես վերականգնիչ և տաքացրեք մինչև 800-1000°C՝ կադմիումի օքսիդները գազային կադմիումի վերականգնելու համար։ Խտացուցիչի ջերմաստիճան՝ 200-250°C։ Վերջնական մաքրությունը՝ ≥99.9995%։

1. ‌Կեղտաջրերի հեռացման արդյունավետությունը‌

• Մնացորդային կապար, պղինձ և այլ մետաղական խառնուրդներ ≤0.1 մաս միլիոն;
• Թթվածնի պարունակությունը ≤5 ppm‌

Վ. Չոչրալսկի՝ միաբյուրեղային աճեցում

1. ‌Հալման վերահսկում և բյուրեղի սերմերի պատրաստում‌

• Բարձր մաքրության կադմիումի ձուլակտորները տեղադրեք բարձր մաքրության քվարցե հալոցքի մեջ, հալեցրեք արգոնի տակ 340-360°C ջերմաստիճանում: Ներքին լարվածությունը վերացնելու համար օգտագործեք <100> կողմնորոշված ​​միաբյուրեղային կադմիումի սերմեր (տրամագիծը՝ 5-8 մմ), որոնք նախապես թրծված են 800°C ջերմաստիճանում:

1. ‌Բյուրեղի քաշման պարամետրեր‌

• Քաշման արագություն՝ 1.0-1.5 մմ/րոպե (սկզբնական փուլ), 0.3-0.5 մմ/րոպե (կայուն աճ)։
• Խորխորխի պտույտը՝ 5-10 պտույտ/րոպե (հակառակ պտույտ);
• Ջերմաստիճանի գրադիենտ՝ 2-5°C/մմ; Պինդ-հեղուկ միջերեսային ջերմաստիճանի տատանում ≤±0.5°C‌

1. ‌Թերությունների վերացման տեխնիկաներ‌

• ‌Մագնիսական դաշտի օգնությունԿիրառել 0.2-0.5 Տ առանցքային մագնիսական դաշտ՝ հալույթի տուրբուլենտությունը ճնշելու և խառնուրդներից առաջացած շերտավորումները նվազեցնելու համար։
• ‌Կառավարվող սառեցումԱճեցումից հետո 10-20°C/ժ սառեցման արագությունը նվազագույնի է հասցնում ջերմային լարվածության պատճառով առաջացած տեղաշարժման արատները։

VI. Հետմշակում և որակի վերահսկողություն

1. ‌Բյուրեղների մեքենայացում‌

• ‌Կտրում‌: Օգտագործեք ադամանդե մետաղալարե սղոցներ՝ 20-30 մ/վ արագությամբ 0.5-1.0 մմ տրամագծով թիթեղներ կտրելու համար։
• ‌ՓայլեցումՔիմիական մեխանիկական հղկում (CMP) ազոտական ​​թթու-էթանոլ խառնուրդով (1:5 ծավալային հարաբերակցությամբ), Ra ≤0.5 նմ մակերեսային կոպտության հասնելով։

1. ‌Որակի չափանիշներ‌

• ‌ՄաքրությունGDMS-ը (Լուսային պարպման զանգվածային սպեկտրոմետրիա) հաստատում է Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm-ը։
• ‌Դիմադրություն‌: ≤5×10⁻⁸ Ω·մ (մաքրություն ≥99.9999%);
• ‌Բյուրեղագրական կողմնորոշումՇեղում <0.5°; Դիսլոկացիայի խտություն ≤10³/սմ²

VII. Գործընթացների օպտիմալացման ուղղություններ

1. ‌Նպատակային կեղտի հեռացում‌

• Օգտագործեք իոնափոխանակիչ խեժեր Cu, Fe և այլնի ընտրողական ադսորբցիայի համար, համակցված բազմաստիճան գոտիական զտման հետ՝ 6N կարգի մաքրության (99.9999%) հասնելու համար։

1. ‌Ավտոմատացման արդիականացումներ‌

• Արհեստական ​​բանականության ալգորիթմները դինամիկ կերպով կարգավորում են քաշման արագությունը, ջերմաստիճանի գրադիենտները և այլն՝ բարձրացնելով բերքատվությունը 85%-ից մինչև 93%։
• Մեծացնել հալքանոթի չափը մինչև 36 դյույմ, ինչը հնարավորություն է տալիս մեկ խմբաքանակով ստանալ 2800 կգ հումք, նվազեցնելով էներգիայի սպառումը մինչև 80 կՎտժ/կգ։

1. ‌Կայունություն և ռեսուրսների վերականգնում‌

• Վերականգնել թթվային լվացման թափոնները իոնափոխանակման միջոցով (Cd վերականգնում ≥99.5%)։
• Արտանետվող գազերը մաքրել ակտիվացված ածխածնի ադսորբցիայի + ալկալային մաքրման միջոցով (Cd գոլորշու վերականգնում ≥98%)‌

Ամփոփում

Կադմիումի բյուրեղների աճեցման և մաքրման գործընթացը ներառում է հիդրոմետալուրգիա, բարձր ջերմաստիճանային ֆիզիկական մաքրում և ճշգրիտ բյուրեղների աճեցման տեխնոլոգիաներ: Թթվային լվացման, գոտիական մաքրման, էլեկտրոլիզի, վակուումային թորման և Չոխրալսկու աճեցման միջոցով՝ զուգորդված ավտոմատացման և էկոլոգիապես մաքուր պրակտիկայի հետ, այն հնարավորություն է տալիս կայուն արտադրել 6N կարգի գերբարձր մաքրության կադմիումի միաբյուրեղներ: Սրանք բավարարում են միջուկային դետեկտորների, ֆոտովոլտային նյութերի և առաջադեմ կիսահաղորդչային սարքերի պահանջները: Ապագա զարգացումները կկենտրոնանան մեծածավալ բյուրեղների աճի, խառնուրդների նպատակային տարանջատման և ցածր ածխածնային արտադրության վրա: