Hatua za mchakato wa Cadmium na vigezo

I. Matayarisho ya Malighafi na Utakaso wa Msingi

1. .Maandalizi ya Malisho ya Cadmium yenye Usafi wa hali ya juu.

• .Kuosha Asidi‌: Ingiza ingoti za cadmium za kiwango cha viwanda katika 5% -10% ya myeyusho wa asidi ya nitriki kwa 40-60°C kwa saa 1-2 ili kuondoa oksidi za uso na uchafu wa metali. Suuza kwa maji yaliyotenganishwa hadi pH ya upande wowote na utupu ukauke.
• .Usafishaji wa Hydrometallurgiska‌: Tibu taka zilizo na cadmium (kwa mfano, slag ya shaba-cadmium) kwa asidi ya sulfuriki (mkusanyiko wa 15-20%) kwa 80-90°C kwa saa 4-6, kufikia ≥95% ufanisi wa uvujaji wa cadmium. Chuja na ongeza poda ya zinki (1.2-1.5 mara stoichiometric uwiano) kwa uhamisho ili kupata sponji cadmium.

1. .Kuyeyuka na Kutupa.

• Pakia sifongo cadmium kwenye crucibles za grafiti za usafi wa juu, kuyeyuka chini ya anga ya argon ifikapo 320-350 ° C, na kumwaga ndani ya ukungu wa grafiti kwa kupoeza polepole. Unda ingo zenye msongamano ≥8.65 g/cm³

II. Usafishaji wa Eneo

1. .Vifaa na Vigezo.

• Tumia tanuu za kuyeyusha za eneo la kuelea zilizo na upana wa ukanda ulioyeyushwa wa 5-8 mm, kasi ya kupita 3-5 mm/h na 8-12 za kusafisha. Kiwango cha joto: 50-80 ° C / cm; ombwe ≤10⁻³ Pa
• .Utengano wa Uchafu: Ukanda unaorudiwa hupitisha madini ya risasi, zinki na uchafu mwingine kwenye mkia wa ingot. Ondoa sehemu ya mwisho yenye uchafu wa 15-20%, kufikia usafi wa kati ≥99.999%

1. .Vidhibiti muhimu.

• Joto la ukanda wa kuyeyuka: 400-450 ° C (juu kidogo ya kiwango cha kuyeyuka cha cadmium cha 321 ° C);
• Kiwango cha kupoeza: 0.5-1.5°C/min ili kupunguza kasoro za kimiani;
• Kiwango cha mtiririko wa Argon: 10-15 L/min ili kuzuia oxidation

III. Usafishaji wa Electrolytic

1. .Uundaji wa Electrolyte.

• Muundo wa elektroliti: Cadmium sulfate (CdSO₄, 80-120 g/L) na asidi ya sulfuriki (pH 2-3), pamoja na gelatin 0.01-0.05 g/L ili kuongeza wiani wa amana ya cathode

1. .Vigezo vya Mchakato.

• Anode: sahani ya cadmium ghafi; Cathode: sahani ya Titanium;
• Msongamano wa sasa: 80-120 A/m²; Voltage ya seli: 2.0-2.5 V;
• joto la electrolysis: 30-40 ° C; Muda: masaa 48-72; Usafi wa Cathode ≥99.99%.

IV. Utoaji wa Kupunguza Utupu

1. .Kupunguza Joto la Juu na Kutengana.

• Weka ingo za cadmium kwenye tanuru ya utupu (shinikizo ≤10⁻² Pa), anzisha hidrojeni kama kipunguzaji, na joto hadi 800-1000°C ili kupunguza oksidi za cadmium kuwa cadmium ya gesi. Joto la condenser: 200-250 ° C; Usafi wa mwisho ≥99.9995%

1. .Ufanisi wa Kuondoa Uchafu.

• Mabaki ya risasi, shaba, na uchafu mwingine wa metali ≤0.1 ppm;
• Maudhui ya oksijeni ≤5 ppm

V. Czochralski Ukuaji wa Kioo Kimoja

1. .Udhibiti wa kuyeyuka na Maandalizi ya Kioo cha Mbegu.

• Pakia ingo za cadmium za usafi wa hali ya juu kwenye misalaba ya quartz yenye usafi wa hali ya juu, iyeyuke chini ya arigoni ifikapo 340-360°C. Tumia mbegu za cadmium zenye fuwele zisizozidi 100 (kipenyo cha milimita 5-8), zilizonaswa mapema kwa 800°C ili kuondoa msongo wa mawazo.

1. .Vigezo vya Kuvuta Kioo.

• Kasi ya kuvuta: 1.0-1.5 mm / min (hatua ya awali), 0.3-0.5 mm / min (ukuaji wa hali ya kutosha);
• Mzunguko wa crucible: 5-10 rpm (counter-rotation);
• Kiwango cha joto: 2-5 ° C / mm; Kubadilika kwa halijoto ya kiolesura cha kioevu-kioevu ≤±0.5°C

1. .Mbinu za Kukandamiza Kasoro.

• .Usaidizi wa Shamba la Sumaku‌: Weka uga sumaku wa 0.2-0.5 T ili kukandamiza msukosuko wa kuyeyuka na kupunguza mikondo ya uchafu;
• .Kupoeza Kudhibitiwa: Kiwango cha kupoeza baada ya ukuaji cha 10-20°C/h hupunguza kasoro za kuhama zinazosababishwa na msongo wa joto.

VI. Baada ya Usindikaji na Udhibiti wa Ubora

1. .Uchimbaji wa Kioo.

• .Kukata‌: Tumia misumeno ya waya ya almasi kukata vipande vya kaki 0.5-1.0 mm kwa kasi ya waya 20-30 m/s;
• .Kusafisha: Ung'arishaji kiakili wa kikemikali (CMP) na mchanganyiko wa asidi ya nitriki-ethanoli (uwiano wa ujazo 1:5), kufikia ukwaru wa uso Ra ≤0.5 nm.

1. .Viwango vya Ubora.

• .Usafi‌: GDMS (Glow Discharge Mass Spectrometry) inathibitisha Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm;
• .Upinzani‌: ≤5×10⁻⁸ Ω·m (usafi ≥99.9999%);
• .Mwelekeo wa Crystallographic: Mkengeuko <0.5°; Msongamano wa kutenganisha ≤10³/cm²

VII. Maelekezo ya Uboreshaji wa Mchakato

1. .Uondoaji Uchafu Uliolengwa.

• Tumia resini za kubadilishana ioni kwa uteuzi maalum wa Cu, Fe, n.k., pamoja na uboreshaji wa ukanda wa hatua nyingi ili kufikia usafi wa daraja la 6N (99.9999%)

1. .Uboreshaji wa otomatiki.

• Algorithms ya AI hurekebisha kasi ya kuvuta, viwango vya joto, nk, kuongeza mavuno kutoka 85% hadi 93%;
• Ongeza ukubwa wa crucible hadi inchi 36, kuwezesha mlo wa kundi moja la kilo 2800, punguza matumizi ya nishati hadi 80 kWh/kg.

1. .Uendelevu na Urejeshaji Rasilimali.

• Tengeneza tena taka ya kuosha asidi kupitia kubadilishana ioni (Cd ahueni ≥99.5%);
• Tibu gesi za kutolea nje kwa kutumia tangazo la kaboni + kusugua kwa alkali (urejeshaji wa mvuke wa Cd ≥98%)

Muhtasari

Ukuaji wa fuwele ya cadmium na mchakato wa utakaso hujumuisha hidrometallurgy, usafishaji wa hali ya juu wa halijoto ya juu, na teknolojia sahihi za ukuaji wa fuwele. Kupitia uchujaji wa asidi, usafishaji wa kanda, elektrolisisi, kunereka kwenye utupu, na ukuaji wa Czochralski—pamoja na otomatiki na mazoea rafiki kwa mazingira—huwezesha utayarishaji thabiti wa fuwele za cadmium zenye ubora wa juu za 6N-grade. Haya yanakidhi matakwa ya vigunduzi vya nyuklia, nyenzo za photovoltaic, na vifaa vya hali ya juu vya semiconductor. Maendeleo yajayo yatalenga ukuaji mkubwa wa fuwele, utenganisho wa uchafu unaolengwa, na uzalishaji wa kaboni ya chini.