Қадамҳо ва параметрҳои раванди кадмий

I. Тозакунии ашёи хом ва тозакунии аввалия

1. .Тайёр кардани ашёи хоми кадмийи баланд.

• .Шустани кислотаБарои тоза кардани оксидҳои рӯизаминӣ ва ифлосиҳои металлӣ зарфҳои кадмийро дар маҳлули 5-10% кислотаи нитрат дар 40-60°С барои 1-2 соат ғарқ кунед. Бо оби деионизатсияшуда то рН нейтралӣ ва вакуум хушк кунед.
• .Шустани гидрометаллургӣПартовҳои дорои кадмийро (масалан, шлаки мис-кадмий) бо кислотаи сулфат (консентратсияи 15-20%) дар 80-90°С дар давоми 4-6 соат коркард намуда, ба самаранокии ≥95% шусташавии кадмий ноил шавед. Филтр кунед ва хокаи руҳро (таносуби стехиометрӣ 1,2-1,5 маротиба) илова кунед, то ки кадмий исфанҷро ба даст оред.

1. .Гудохтан ва рехтан.

• Кадмийи исфанҷро ба тигелҳои графити тозаи баланд бор кунед, дар зери атмосфераи аргон дар 320-350°С гудохта, барои суст хунук шудан ба қолибҳои графитӣ рехт. Зарбаҳоро бо зичии ≥8,65 г/см³ ташкил кунед

II. Тозакунии минтақа

1. .Таҷҳизот ва параметрҳо.

• Печхои гудохтани горизонталии минтакаи шинокунандаро истифода баред, ки бари минтакаи гудохта 5—8 мм, суръати гардиш 3—5 мм/соат ва 8—12 гузаргохи рефинационй. Градиенти ҳарорат: 50-80°С/см; вакуум ≤10⁻³ Па‌
• .Ҷудокунии нопокӣМинтақаи такрорӣ консентрат сурб, руҳ ва дигар ифлосҳоро дар думи зарб мегузарад. Қисмати ниҳоии 15-20% аз наҷосатро хориҷ кунед ва ба тозагии мобайнӣ ≥99,999% ноил шавед

1. .Назорати калидӣ.

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

III. Тозакунии электролитӣ

1. .Формулаи электролит.

• Таркиби электролитҳо: 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 кони катод илова карда шудааст‌

1. .Параметрҳои раванд.

• Анод: плитаи хоми кадмий; Катод: лавҳаи титанӣ;
• Зичии ҷорӣ: 80-120 А/м²; Шиддати ҳуҷайра: 2,0-2,5 В;
• Ҳарорати электролиз: 30-40°С; Давомнокӣ: 48-72 соат; тозагии катод ≥99,99%

IV. Distillation Reduction чангкашак

1. .Кам кардани ҳарорати баланд ва ҷудокунӣ.

• Қубурҳои кадмийро дар печи вакуумӣ ҷойгир кунед (фишор ≤10⁻² Па), гидрогенро ҳамчун редукант ворид кунед ва то 800-1000°С гарм кунед, то оксидҳои кадмий ба кадмийи газ табдил ёбад. Ҳарорати конденсатор: 200-250°C; тозагии ниҳоӣ ≥99.9995%

1. .Самаранокии бартарафсозии наҷосат.

• Боқимондаҳои сурб, мис ва дигар ифлосиҳои металлӣ ≤0,1 ppm;
• Миқдори оксиген ≤5 ppm‌

V. Czochralski афзоиши кристалл ягона

1. .Назорати гудохта ва тайёр кардани кристалл тухмӣ.

• Ба тигельхои кварции пурсафаш зарфхои кадмийро бор кунед, дар зери аргон дар 340—360° гудохта шавад. Барои рафъи фишори дохилӣ тухмии яккристалли кадмийро (диаметри 5-8 мм) ба <100> нигаронидашуда истифода баред, ки дар ҳарорати 800 ° C пешакӣ тоза карда шудаанд.

1. .Параметрҳои кашидани кристалл.

• Суръати кашиш: 1,0-1,5 мм/дақ (марҳилаи аввал), 0,3-0,5 мм/дақ (афзоиши устувор);
• гардиши тигел: 5-10 чархзанӣ (муқобили гардиш);
• Градиенти ҳарорат: 2-5°С/мм; Тағйирёбии ҳарорати интерфейси сахт ва моеъ ≤±0,5°C‌

1. .Усулҳои рафъи камбудиҳо.

• .Кӯмаки майдони магнитӣ0,2-0,5 Т майдони магнитии меҳвариро барои пахш кардани турбулентии обшавии об ва кам кардани рахҳои наҷосат истифода баред;
• .Сардшавии назоратшавандаСуръати сардшавии пас аз афзоиш 10-20°C/соат нуқсонҳои дислокатсияро, ки аз фишори гармӣ ба вуҷуд омадаанд, кам мекунад.

VI. Пас аз коркард ва назорати сифат

1. .Коркарди кристалл.

• .Буридан: Арраҳои сими алмосиро барои буридан ба вафлиҳои 0,5-1,0 мм бо суръати 20-30 м/с истифода баред;
• .сайқал додан‌: сайқал додани механикии кимиёвӣ (CMP) бо омехтаи кислотаи азотӣ-этанол (таносуби 1:5 ҳаҷм), ноил шудан ба ноҳамвории сатҳи Ra ≤0,5 нм.

1. .Стандартҳои сифат.

• .ПокӣGDMS (Glow Discharge Mass Spectrometry) Fe, Cu, Pb ≤0,1 ppm тасдиқ мекунад;
• .Муқовимат‌: ≤5×10⁻⁸ Ω·m (тоза ≥99,9999%);
• .Самти кристаллографӣИнҳироф <0,5°; Зичии дислокатсия ≤10³/см²

VII. Роҳҳои оптимизатсияи равандҳо

1. .Бартараф кардани наҷосати мақсаднок.

• Қатронҳои ивазкунандаи ионҳоро барои адсорбсияи интихобии Cu, Fe ва ғайра дар якҷоягӣ бо тозакунии минтақаҳои бисёрсатҳа барои ноил шудан ба тозагии дараҷаи 6N (99,9999%) истифода баред‌

1. .Навсозии автоматизатсия.

• Алгоритмҳои AI суръати кашиш, градиентҳои ҳарорат ва ғайраро динамикӣ танзим карда, ҳосилро аз 85% то 93% афзоиш медиҳанд;
• Андозаи тигелро то 36 дюйм афзоиш дода, имкон медиҳад, ки захираи яктарафаи 2800 кг, истеъмоли энергияро то 80 кВт/кг кам кунад.

1. .Устуворӣ ва барқарорсозии захираҳо.

• Партовҳои шустани кислотаро тавассути мубодилаи ионҳо барқарор кунед (барқароркунии Cd ≥99,5%);
• Газҳои ихроҷшударо бо адсорбсияи карбон фаъол + скраббинии сілтӣ коркард кунед (барқароркунии буғи CD ≥98%)‌

Хулоса

Раванди афзоиш ва тозакунии кристаллҳои кадмий гидрометаллургия, тозакунии физикии ҳарорати баланд ва технологияҳои дақиқи афзоиши булӯрро муттаҳид мекунад. Тавассути шусташавии кислота, тозакунии минтақаҳо, электролиз, дистилятсияи вакуумӣ ва афзоиши Чорральски - дар якҷоягӣ бо автоматизатсия ва таҷрибаҳои аз ҷиҳати экологӣ тоза - он имкон медиҳад, ки истеҳсоли устувори кристаллҳои ултра-баланди дараҷаи 6N-и кадмий. Инҳо ба талабот ба детекторҳои ҳастаӣ, маводи фотоэлектрикӣ ва дастгоҳҳои пешрафтаи нимноқил ҷавобгӯ мебошанд. Пешрафтҳои оянда ба афзоиши миқёси калони кристалл, ҷудокунии мақсадноки наҷосат ва истеҳсоли ками карбон тамаркуз хоҳанд кард.