Кадмий процессинин кадамдары жана параметрлери

I. чийки затты алдын ала тазалоо жана баштапкы тазалоо

1. |Жогорку тазалыктагы кадмий чийки затын даярдоо|

• |Кислота менен жууӨндүрүштүк класстагы кадмий куймаларын 5%-10% азот кислотасынын эритмесинде 40-60°C температурада 1-2 саатка оксиддерди жана металл аралашмаларын тазалоо үчүн чөмтүрүңүз. Нейтралдуу рН жана вакуумда кургатылганга чейин деионизацияланган суу менен чайкаңыз.
• |Гидрометаллургиялык эритүүКадмийди камтыган калдыктарды (мисалы, жез-кадмий шлактарын) күкүрт кислотасы (15-20% концентрациясы) менен 80-90°C температурада 4-6 саатка иштетип, кадмийди ≥95% чайкоо натыйжалуулугуна жетишиңиз. чыпкалоо жана цинк порошок кошуу (1,2-1,5 эсе стехиометриялык катышы) губка кадмийди алуу үчүн жылыш үчүн

1. |Эритүү жана куюу|

• Губка кадмийди жогорку тазалыктагы графит тигелдерге жүктөп, 320-350°С аргон атмосферасында эритип, жай муздатуу үчүн графит калыптарга куюңуз. Тыгыздыгы ≥8,65 г/см³ формадагы куймалар

II. Аймактарды тазалоо

1. |Жабдуулар жана Параметрлер|

• Эритүү зонасы туурасы 5-8 мм, траверс ылдамдыгы 3-5 мм/саат жана 8-12 тазалоочу горизонталдуу сүзүүчү зоналык эритүүчү мештерди колдонуңуз. Температура градиенти: 50-80°C/см; вакуум ≤10⁻³ Па‌
• |Таза эместикти бөлүүКайталануучу зонада коргошун, цинк жана башка аралашмалар куйма куйругу менен өтөт. ≥99,999% аралык тазалыкка жетишүү менен акыркы 15-20% кирге бай бөлүгүн алып салыңыз

1. |Ачкыч башкаруу элементтери|

• Эриген зонанын температурасы: 400-450°С (кадмийдин эрүү температурасынан бир аз жогору 321°С);
• Муздатуу ылдамдыгы: тордогу кемчиликтерди азайтуу үчүн 0,5-1,5°С/мин;
• Аргондун агымынын ылдамдыгы: кычкылданууну алдын алуу үчүн 10-15 L/мин

III. Электролиттик тазалоо

1. |Электролиттин формуласы|

• Электролиттин курамы: кадмий сульфаты (CdSO₄, 80-120 г/л) жана күкүрт кислотасы (рН 2-3), катод кенинин тыгыздыгын жогорулатуу үчүн 0,01-0,05 г/л желатин кошулган‌

1. |Процесс параметрлери|

• Анод: чийки кадмий плитасы; Катод: титан плитасы;
• Токтун тыгыздыгы: 80-120 A/m²; Уюлдук чыңалуу: 2,0-2,5 В;
• Электролиздин температурасы: 30-40°С; Узактыгы: 48-72 саат; Катод тазалыгы ≥99,99%‌

IV. Вакуумду азайтуу дистилляциясы

1. |Жогорку температураны азайтуу жана бөлүү|

• Кадмий куймаларын вакуумдук мешке (басым ≤10⁻² Па) салып, калыбына келтирүүчү зат катары суутекти киргизип, кадмий оксиддерин газ түрүндөгү кадмийге чейин төмөндөтүү үчүн 800-1000°C чейин ысытыңыз. Конденсатордун температурасы: 200-250°C; Акыркы тазалыгы ≥99,9995%

1. |Кирди кетирүү эффективдүүлүгү|

• Коргошун, жез жана башка металл аралашмаларынын калдыктары ≤0,1 промилледен;
• Кычкылтек мазмуну ≤5 ppm‌

V. Czochralski Single Crystal Growth

1. |Эритүүнү көзөмөлдөө жана урук кристаллдарын даярдоо|

• Жогорку тазалыктагы кадмий куймаларын жогорку тазалыктагы кварц тигелдерге жүктөө, 340-360°С аргон астында эритүү. Ички стрессти жок кылуу үчүн <100>-багытталган монокристаллдуу кадмий уруктарын (диаметри 5-8 мм) колдонуңуз

1. |Кристалл тартуу параметрлери|

• Тартуу ылдамдыгы: 1,0-1,5 мм/мин (баштапкы этап), 0,3-0,5 мм/мин (туруктуу өсүү);
• Тигельдин айлануусу: 5-10 айн/мин (каршы айлануу);
• Температура градиенти: 2-5°C/мм; Катуу суюктуктун интерфейсинин температурасынын өзгөрүшү ≤±0,5°C‌

1. |Кемчиликтерди жоюу ыкмалары|

• |Магниттик талаанын жардамы0,2-0,5 Т октук магнит талаасын эритиндин турбуленттүүлүгүн басуу жана ыпластык сызыктарды азайтуу үчүн колдонуңуз;
• |Башкарылган муздатуу10-20°C/саат өсүүдөн кийинки муздатуу ылдамдыгы жылуулук стресстен келип чыккан дислокация кемчиликтерин азайтат‌.

VI. Кайра иштетүү жана сапатты көзөмөлдөө

1. |Crystal Machining|

• |Кесүү20-30 м/сек зым ылдамдыгы менен 0,5-1,0 мм пластинкаларга кесүү үчүн алмаз зым арааларын колдонуңуз;
• |Жылмалоо‌: Азот кислотасы-этанол аралашмасы менен химиялык механикалык жылтыратуу (CMP) (1:5 көлөм катышы), Ra ≤0,5 нм беттик тегиздигине жетишүү.

1. |Сапат стандарттары|

• |Тазалык‌: GDMS (Glow Discharge Mass Spectrometry) Fe, Cu, Pb ≤0,1 ppm тастыктайт;
• |Каршылык‌: ≤5×10⁻⁸ Ω·m (тазалыгы ≥99,9999%);
• |Кристаллографиялык багыт‌: четтөө <0,5°; Дислокациянын тыгыздыгы ≤10³/см²

VII. Процессти оптималдаштыруу багыттары

1. |Максаттуу тазалыкты жок кылуу|

• 6N-класстагы тазалыкка (99,9999%) жетүү үчүн көп баскычтуу зоналык тазалоо менен айкалышкан Cu, Fe ж.б. тандап адсорбциялоо үчүн ион алмаштыруучу чайырларды колдонуңуз‌

1. |Автоматташтыруу жаңыртуулары|

• AI алгоритмдери тартуу ылдамдыгын, температуранын градиенттерин ж.б. динамикалык түрдө тууралап, кирешени 85% дан 93% га чейин жогорулатат;
• Тигельдин өлчөмүн 36 дюймга чейин кеңейтүү, 2800 кг бир партиялуу чийки затты иштетүү, энергияны керектөөнү 80 кВт/кг чейин кыскартуу

1. |Туруктуулук жана ресурстарды калыбына келтирүү|

• ион алмашуу (Cd калыбына ≥99,5%) аркылуу кислота жууган калдыктарды калыбына келтирүү;
• Чыгарылган газдарды активдештирилген көмүрдүн адсорбциясы + щелочтук тазалоо менен тазалаңыз (Cd буусунун калыбына келиши ≥98%)‌

Жыйынтык

Кадмий кристаллынын өсүшү жана тазалоо процесси гидрометаллургияны, жогорку температурадагы физикалык тазалоону жана кристаллдын так өстүрүүчү технологияларын бириктирет. Кислота менен эритүү, зоналарды тазалоо, электролиз, вакуумдук дистилляция жана Цохральскийди өстүрүү аркылуу – автоматташтыруу жана экологиялык таза практикалар менен бирге – бул 6N классындагы ультра жогорку тазалыктагы кадмий монокристаллдарын туруктуу өндүрүүгө мүмкүндүк берет. Булар ядролук детекторлорго, фотоэлектрдик материалдарга жана өнүккөн жарым өткөргүч түзүлүштөргө болгон талаптарды канааттандырат. Келечектеги жетишкендиктер кристаллдардын масштабдуу өсүшүнө, ыпластыктарды максаттуу бөлүп чыгарууга жана аз көмүртектүү өндүрүшкө багытталат.