Марҳилаҳо ва параметрҳои раванди кадмий

I. Пешкоркарди ашёи хом ва тозакунии ибтидоӣ

1. .Тайёр кардани ашёи хоми кадмий бо тозагии баланд.

• .Шустани кислотаӣ‌: Барои тоза кардани оксидҳои сатҳӣ ва ифлосҳои металлӣ, резаҳои кадмии дараҷаи саноатиро дар маҳлули 5%-10% кислотаи нитрат дар ҳарорати 40-60°C ба муддати 1-2 соат ғӯтонед. Бо оби деионизатсияшуда то рН-и бетараф шуста, бо чангкашак хушк кунед.
• .Шустагарӣ дар гидрометаллургӣ‌: Партовҳои дорои кадмий (масалан, шлаки мис-кадмий)-ро бо кислотаи сулфат (консентратсияи 15-20%) дар ҳарорати 80-90°C ба муддати 4-6 соат коркард кунед ва самаранокии ≥95% аз шусташавии кадмийро ба даст оред. Барои ба даст овардани кадмий бо исфанҷ хокаи руҳро филтр кунед ва илова кунед.

1. .Гудозиш ва рехтагарӣ.

• Кадмий исфанҷро ба тигелҳои графити тозаи баланд бор кунед, дар зери атмосфераи аргон дар ҳарорати 320-350°C об кунед ва барои хунуккунии суст ба қолабҳои графитӣ резед. Сабзаҳоеро бо зичии ≥8.65 г/см³ ташкил диҳед.

II. Тозакунии минтақавӣ

1. .Таҷҳизот ва параметрҳо.

• Аз кӯраҳои обшавии минтақаи шинокунандаи уфуқӣ бо паҳнои минтақаи гудохташуда 5-8 мм, суръати ҳаракати 3-5 мм/соат ва 8-12 гузариши тозакунӣ истифода баред. Градиенти ҳарорат: 50-80°C/см; вакуум ≤10⁻³ Па
• .Ҷудокунии нопокӣ‌: Минтақаи такрорӣ аз думи реза аз консентратсияи сурб, руҳ ва дигар ифлосиҳо мегузарад. Қисмати ниҳоии бой аз ифлосиҳои 15-20% -ро тоза кунед ва ба тозагии миёна ≥99.999% ноил шавед.

1. .Тугмаҳои идоракунӣ.

• Ҳарорати минтақаи гудохта: 400-450°C (каме аз нуқтаи обшавии кадмий, ки 321°C аст, баландтар аст);
• Суръати хунуккунӣ: 0,5-1,5°C/дақ барои кам кардани нуқсонҳои шабакавӣ;
• Суръати ҷараёни аргон: 10-15 л/дақ барои пешгирии оксидшавӣ

III. Тозакунии электролитӣ

1. .Формулаи электролит.

• Таркиби электролит: сулфати кадмий (CdSO₄, 80-120 г/л) ва кислотаи сулфат (рН 2-3), бо 0.01-0.05 г/л желатин барои баланд бардоштани зичии катод илова карда шудааст

1. .Параметрҳои раванд.

• Анод: Пластинаи кадмии хом; Катод: Пластинаи титанӣ;
• Зичии ҷараён: 80-120 А/м²; Шиддати элемент: 2.0-2.5 В;
• Ҳарорати электролиз: 30-40°C; Давомнокӣ: 48-72 соат; Покии катод ≥99.99%

IV. Дистиллятсияи камкунии вакуумӣ

1. .Паст кардани ҳарорати баланд ва ҷудокунӣ.

• Резаҳои кадмийро дар кӯраи вакуумӣ ҷойгир кунед (фишор ≤10⁻² Па), гидрогенро ҳамчун барқароркунанда ворид кунед ва то 800-1000°C гарм кунед, то оксидҳои кадмийро ба кадмийи газӣ табдил диҳед. Ҳарорати конденсатор: 200-250°C; Покии ниҳоӣ ≥99.9995%

1. .Самаранокии бартараф кардани ифлосӣ.

• Қисми боқимондаи сурб, мис ва дигар омехтаҳои металлӣ ≤0.1 ppm;
• Миқдори оксиген ≤5 ppm

В. Чохралски Рушди як кристаллӣ

1. .Назорати обшавӣ ва омодасозии кристаллҳои тухмӣ.

• Резаҳои кадмии тозаи баландро ба тигелҳои кварсии тозаи баланд бор кунед, дар зери аргон дар ҳарорати 340-360°C об кунед. Тухмиҳои монокристаллии кадмии <100>-ро (диаметри 5-8 мм) истифода баред, ки пешакӣ дар ҳарорати 800°C гарм карда шудаанд, то фишори дохилӣ аз байн барад.

1. .Параметрҳои кашидани кристалл.

• Суръати кашидан: 1.0-1.5 мм/дақ (марҳилаи ибтидоӣ), 0.3-0.5 мм/дақ (афзоиши устувор);
• Гардиши тигель: 5-10 чархзанӣ дар як дақиқа (гардиши муқобил);
• Градиенти ҳарорат: 2-5°C/мм; Тағйирёбии ҳарорати интерфейси сахт-моеъ ≤±0.5°C

1. .Усулҳои бартарафкунии камбудиҳо.

• .Кӯмаки майдони магнитӣ‌: Барои пахш кардани турбулентсияи обшавӣ ва кам кардани рахҳои ифлосӣ, майдони магнитии меҳварии 0.2-0.5 Т-ро истифода баред;
• .Сардшавии назоратшаванда‌: Суръати хунукшавии пас аз афзоиш 10-20°C/соат нуқсонҳои ҷойгиршавиро, ки аз стресси гармӣ ба вуҷуд меоянд, ба ҳадди ақалл мерасонад.

VI. Коркарди баъдӣ ва назорати сифат

1. .Коркарди кристалл.

• .Буридан‌: Бо истифода аз арраҳои симии алмосӣ, лавҳаҳои 0.5-1.0 мм-ро бо суръати 20-30 м/с буред;
• .Сайқалдиҳӣ‌: Сайқалдиҳии механикии кимиёвӣ (CMP) бо омехтаи кислотаи нитрат-этанол (таносуби 1:5 ҳаҷм), ба даст овардани ноҳамвории сатҳӣ Ra ≤0.5 нм.

1. .Стандартҳои сифат.

• .Покӣ‌: GDMS (Спектрометрияи массавии партофтани дурахшон) Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm-ро тасдиқ мекунад;
• .Муқовимат‌: ≤5×10⁻⁸ Ω·m (покӣ ≥99.9999%);
• .Самти кристаллографӣ‌: Инҳироф <0.5°; Зичии дислокатсия ≤10³/см²

VII. Дастурҳои беҳсозии равандҳо

1. .Бартарафсозии мақсадноки ифлосӣ.

• Барои адсорбсияи интихобии Cu, Fe ва ғайра аз қатронҳои мубодилаи ионӣ истифода баред, ки дар якҷоягӣ бо тозакунии минтақавии бисёрмарҳилаӣ барои ба даст овардани покии дараҷаи 6N (99.9999%) истифода мешаванд.

1. .Такмили автоматизатсия.

• Алгоритмҳои зеҳни сунъӣ суръати кашидан, градиентҳои ҳарорат ва ғайраро ба таври динамикӣ танзим мекунанд ва ҳосилнокиро аз 85% то 93% зиёд мекунанд;
• Андозаи тигельро то 36 дюйм зиёд кунед, ки имкон медиҳад, ки ашёи хоми якпартиявии 2800 кг истеҳсол карда шавад ва истеъмоли энергияро то 80 кВт/кг кам кунед.

1. .Устуворӣ ва барқарорсозии захираҳо.

• Партовҳои шустани кислотаро тавассути мубодилаи ион барқарор кунед (барқароршавии CD ≥99.5%);
• Газҳои ихроҷшударо бо адсорбсияи карбони фаъолшуда + тозакунии ишқорӣ (барқароркунии буғи Cd ≥98%) тоза кунед.

Хулоса

Раванди афзоиш ва тозакунии кристаллҳои кадмий гидрометаллургия, тозакунии физикии ҳарорати баланд ва технологияҳои дақиқи парвариши кристаллҳоро муттаҳид мекунад. Тавассути шустани кислота, тозакунии минтақавӣ, электролиз, дистилятсияи вакуумӣ ва парвариши Чохралски - дар якҷоягӣ бо автоматикунонӣ ва амалияҳои экологӣ - он имкон медиҳад, ки кристаллҳои оддии кадмий бо тозагии ултрабаланд дараҷаи 6N истеҳсол карда шаванд. Инҳо ба талабот ба детекторҳои ҳастаӣ, маводҳои фотоэлектрикӣ ва дастгоҳҳои пешрафтаи нимноқилӣ ҷавобгӯ бошанд. Пешрафтҳои оянда ба афзоиши кристаллҳои миқёси калон, ҷудокунии мақсадноки ифлосӣ ва истеҳсоли камкарбон нигаронида шудаанд.