Camau a pharamedrau proses cadmiwm

I. Cyn-driniaeth Deunydd Crai a Phuro Cynradd

1. ‌Paratoi Deunyddiau Porthiant Cadmiwm Purdeb Uchel‌

• ‌Golchi AsidTrochwch ingotau cadmiwm gradd ddiwydiannol mewn hydoddiant asid nitrig 5%-10% ar 40-60°C am 1-2 awr i gael gwared ar ocsidau arwyneb ac amhureddau metelaidd. Rinsiwch â dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio nes bod pH niwtral ynddo a'i sychu â sugnwr llwch.
• ‌Trwytholchi HydrometallurgaiddTrin gwastraff sy'n cynnwys cadmiwm (e.e. slag copr-cadmiwm) gydag asid sylffwrig (crynodiad 15-20%) ar 80-90°C am 4-6 awr, gan gyflawni effeithlonrwydd trwytholchi cadmiwm o ≥95%. Hidlo ac ychwanegu powdr sinc (cymhareb stoichiometrig 1.2-1.5 gwaith) i'w ddadleoli i gael cadmiwm sbwng.

1. ‌Toddi a Chastio‌

• Llwythwch gadmiwm sbwng i mewn i grossiblau graffit purdeb uchel, toddwch o dan awyrgylch argon ar 320-350°C, ac arllwyswch i fowldiau graffit i oeri'n araf. Ffurfiwch ingotau â dwysedd ≥8.65 g/cm³

II. Mireinio Parth

1. ‌Offer a Pharamedrau‌

• Defnyddiwch ffwrneisi toddi parth arnofiol llorweddol gyda lled parth tawdd o 5-8 mm, cyflymder tramwyo o 3-5 mm/awr, ac 8-12 pas mireinio. Graddiant tymheredd: 50-80°C/cm; gwactod ≤10⁻³ Pa
• ‌Gwahanu AmhureddMae parth ailadroddus yn pasio plwm crynodedig, sinc, ac amhureddau eraill wrth gynffon yr ingot. Tynnwch y rhan olaf sy'n gyfoethog mewn amhureddau o 15-20%, gan gyflawni purdeb canolraddol ≥99.999%

1. ‌Rheolyddion Allweddol‌

• Tymheredd y parth tawdd: 400-450°C (ychydig uwchlaw pwynt toddi cadmiwm o 321°C);
• Cyfradd oeri: 0.5-1.5°C/mun i leihau diffygion dellt;
• Cyfradd llif argon: 10-15 L/mun i atal ocsideiddio

III. Mireinio Electrolytig

1. ‌Fformiwleiddio Electrolytau‌

• Cyfansoddiad electrolyt: Cadmiwm sylffad (CdSO₄, 80-120 g/L) ac asid sylffwrig (pH 2-3), gyda 0.01-0.05 g/L o gelatin wedi'i ychwanegu i wella dwysedd dyddodiad catod

1. ‌Paramedrau Proses‌

• Anod: Plât cadmiwm crai; Cathod: Plât titaniwm;
• Dwysedd cerrynt: 80-120 A/m²; Foltedd celloedd: 2.0-2.5 V;
• Tymheredd electrolysis: 30-40°C; Hyd: 48-72 awr; Purdeb cathod ≥99.99%

IV. Distyllu Gostyngiad Gwactod

1. ‌Gostwng a Gwahanu Tymheredd Uchel‌

• Rhowch ingotau cadmiwm mewn ffwrnais gwactod (pwysedd ≤10⁻² Pa), cyflwynwch hydrogen fel lleihäwr, a gwreswch i 800-1000°C i leihau ocsidau cadmiwm i gadmiwm nwyol. Tymheredd y cyddwysydd: 200-250°C; Purdeb terfynol ≥99.9995%

1. ‌Effeithiolrwydd Dileu Amhuredd‌

• Plwm gweddilliol, copr, ac amhureddau metelaidd eraill ≤0.1 ppm;
• Cynnwys ocsigen ≤5 ppm

Twf Grisial Sengl V. Czochralski

1. ‌Rheoli Toddi a Pharatoi Grisial Hadau‌

• Llwythwch ingotau cadmiwm purdeb uchel i mewn i grossiblau cwarts purdeb uchel, toddwch o dan argon ar 340-360°C. Defnyddiwch hadau cadmiwm grisial sengl wedi'u cyfeirio at <100> (diamedr 5-8 mm), wedi'u hanelu ymlaen llaw ar 800°C i ddileu straen mewnol.

1. ‌Paramedrau Tynnu Grisial‌

• Cyflymder tynnu: 1.0-1.5 mm/mun (cam cychwynnol), 0.3-0.5 mm/mun (twf cyflwr cyson);
• Cylchdroi'r croeslin: 5-10 rpm (gwrth-gylchdroi);
• Graddiant tymheredd: 2-5°C/mm; Amrywiad tymheredd rhyngwyneb solid-hylif ≤±0.5°C

1. ‌Technegau Atal Diffygion‌

• ‌Cymorth Maes MagnetigDefnyddiwch faes magnetig echelinol 0.2-0.5 T i atal tyrfedd toddi a lleihau rhychiadau amhuredd;
• ‌Oeri RheoledigMae cyfradd oeri ôl-dwf o 10-20°C/awr yn lleihau diffygion dadleoliad a achosir gan straen thermol.

VI. Ôl-brosesu a Rheoli Ansawdd

1. ‌Peiriannu Grisial‌

• ‌TorriDefnyddiwch lifiau gwifren diemwnt i sleisio'n wafferi 0.5-1.0 mm ar gyflymder gwifren o 20-30 m/s;
• ‌SgleinioSgleinio mecanyddol cemegol (CMP) gyda chymysgedd asid nitrig-ethanol (cymhareb cyf. 1:5), gan gyflawni garwedd arwyneb Ra ≤0.5 nm.

1. ‌Safonau Ansawdd‌

• ‌PurdebMae GDMS (Sbectrometreg Màs Rhyddhau Llewyrch) yn cadarnhau bod Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm;
• ‌Gwrthiant‌: ≤5×10⁻⁸ Ω·m (purdeb ≥99.9999%);
• ‌Cyfeiriadedd CrisialograffigGwyriad <0.5°; Dwysedd dadleoliad ≤10³/cm²

VII. Cyfarwyddiadau Optimeiddio Prosesau

1. ‌Dileu Amhuredd wedi'i Dargedu‌

• Defnyddiwch resinau cyfnewid ïonau ar gyfer amsugno detholus o Cu, Fe, ac ati, ynghyd â mireinio parth aml-gam i gyflawni purdeb gradd 6N (99.9999%)

1. ‌Uwchraddio Awtomeiddio‌

• Mae algorithmau AI yn addasu cyflymder tynnu, graddiannau tymheredd, ac ati yn ddeinamig, gan gynyddu'r cynnyrch o 85% i 93%;
• Cynyddu maint y crwsibl i 36 modfedd, gan alluogi porthiant swp sengl o 2800 kg, gan leihau'r defnydd o ynni i 80 kWh/kg

1. ‌Cynaliadwyedd ac Adfer Adnoddau‌

• Adfywio gwastraff golchi asid drwy gyfnewid ïonau (adferiad Cd ≥99.5%);
• Trin nwyon gwacáu gydag amsugno carbon wedi'i actifadu + sgwrio alcalïaidd (adfer anwedd Cd ≥98%)

Crynodeb

Mae'r broses tyfu a phuro crisial cadmiwm yn integreiddio hydrometeleg, mireinio ffisegol tymheredd uchel, a thechnolegau tyfu crisial manwl gywir. Trwy drwytholchi asid, mireinio parth, electrolysis, distyllu gwactod, a thwf Czochralski—ynghyd ag awtomeiddio ac arferion ecogyfeillgar—mae'n galluogi cynhyrchu crisialau sengl cadmiwm purdeb uwch-uchel gradd 6N yn sefydlog. Mae'r rhain yn bodloni'r galw am synwyryddion niwclear, deunyddiau ffotofoltäig, a dyfeisiau lled-ddargludyddion uwch. Bydd datblygiadau yn y dyfodol yn canolbwyntio ar dwf crisial ar raddfa fawr, gwahanu amhuredd wedi'i dargedu, a chynhyrchu carbon isel.