Kadmiumprosesstappen en parameters

I. Foarbehanneling fan grûnstoffen en primêre suvering

1. ‌Tarieding fan kadmiumfeedmateriaal mei hege suverens‌

• ‌SoerwaskjenDompelje kadmiumblokken fan yndustriële kwaliteit yn in 5%-10% salpetersoeroplossing by 40-60 °C foar 1-2 oeren om oerflakoksiden en metalen ûnreinheden te ferwiderjen. Spoel mei deionisearre wetter oant neutrale pH en stofzuigje droech.
• ‌Hydrometallurgyske útlûkingBehannelje kadmiumhâldend ôffal (bygelyks koper-kadmiumslak) mei swevelsoer (15-20% konsintraasje) by 80-90 °C foar 4-6 oeren, wêrby't in kadmium-útloakeffisjinsje fan ≥95% berikt wurdt. Filterje en foegje sinkpoeier (1,2-1,5 kear de stoichiometryske ferhâlding) ta foar ferpleatsing om sponskadmium te krijen.

1. ‌Smelten en Gieten‌

• Doch sponskadmium yn grafytkroezen mei hege suverens, smelt ûnder in argonatmosfear by 320-350 °C, en jit it yn grafytfoarmen foar stadich ôfkuoljen. Foarmje blokken mei in tichtheid fan ≥8,65 g/cm³.

II. Sôneraffinaazje

1. ‌Apparatuer en parameters‌

• Brûk horizontale driuwende sône-smeltovens mei in breedte fan 5-8 mm yn 'e smelte sône, in trochgongssnelheid fan 3-5 mm/oere, en 8-12 raffinaazjepassaazjes. Temperatuergradiënt: 50-80 °C/cm; fakuüm ≤10⁻³ Pa
• ‌UnreinheidsegregaasjeIn werhelle sône wurdt konsintraat lead, sink en oare ûnreinheden by de ingotsturt trochfierd. De lêste 15-20% ûnreinheidsrike seksje wurdt fuorthelle, wêrtroch in tuskenlizzende suverens fan ≥99.999% berikt wurdt.

1. ‌Kaaikontrôles‌

• Temperatuer yn 'e smolten sône: 400-450 °C (krekt boppe it smelpunt fan kadmium fan 321 °C);
• Koelsnelheid: 0,5-1,5 °C/min om roosterdefekten te minimalisearjen;
• Argonstreamsnelheid: 10-15 L/min om oksidaasje te foarkommen

III. Elektrolytyske raffinaazje

1. ‌Elektrolytformulering‌

• Elektrolytsamenstelling: Kadmiumsulfaat (CdSO₄, 80-120 g/L) en swevelsoer (pH 2-3), mei 0,01-0,05 g/L gelatine tafoege om de tichtens fan katodeôfsetting te ferbetterjen

1. ‌Prosesparameters‌

• Anode: Rûge kadmiumplaat; Katode: Titaniumplaat;
• Stroomdichtheid: 80-120 A/m²; Selspanning: 2.0-2.5 V;
• Elektrolysetemperatuer: 30-40 °C; Duur: 48-72 oeren; Katode-suverens ≥99,99%

IV. Fakuümreduksjedestillaasje

1. ‌Hege-temperatuerreduksje en skieding‌

• Plak kadmiumblokken yn in fakuümoven (druk ≤10⁻² Pa), fier wetterstof yn as reduksjemiddel, en ferwaarmje oant 800-1000 °C om kadmiumoxiden te ferminderjen ta gasfoarmich kadmium. Kondensortemperatuer: 200-250 °C; Einreinheid ≥99.9995%

1. ‌Effektiviteit fan it fuortheljen fan ûnreinheden‌

• Restlead, koper en oare metalen ûnreinheden ≤0.1 ppm;
• Soerstofynhâld ≤5 ppm

V. Czochralski Single Crystal Growth

1. ‌Smeltkontrôle en tarieding fan siedkristalen‌

• Laad kadmiumbaren mei hege suverens yn kwartskroezen mei hege suverens, smelt ûnder argon by 340-360 °C. Brûk <100>-oriïntearre ienkristal kadmiumsiedden (diameter 5-8 mm), foarôf gloeid by 800 °C om ynterne spanning te eliminearjen.

1. ‌Parameters foar it lûken fan kristalen‌

• Lûksnelheid: 1.0-1.5 mm/min (begjinfaze), 0.3-0.5 mm/min (stabile groei);
• Kroesrotaasje: 5-10 rpm (tsjinrotaasje);
• Temperatuergradiënt: 2-5 °C/mm; Temperatuerfluktuaasje tusken fêste-floeistof-ynterface ≤ ± 0,5 °C

1. ‌Techniken foar it ûnderdrukken fan defekten‌

• ‌Magnetyske fjildassistinsjeTapasse in axiaal magnetysk fjild fan 0,2-0,5 T om smeltturbulinsje te ûnderdrukken en ûnreinheidsstriaasjes te ferminderjen;
• ‌Kontrolearre koelingIn koelsnelheid nei groei fan 10-20 °C/o minimalisearret ûntwrichtingsdefekten feroarsake troch termyske stress.

VI. Neiferwurking en kwaliteitskontrôle

1. ‌Kristalbewerking‌

• ‌SnijdenBrûk diamantdraadseagen om yn wafers fan 0,5-1,0 mm te snijen mei in triedsnelheid fan 20-30 m/s;
• ‌PolijstenGemysk-meganysk polijsten (CMP) mei in mingsel fan salpetersoer en ethanol (1:5 vol. ferhâlding), wêrby't in oerflakteruwheid Ra ≤0.5 nm berikt wurdt.

1. ‌Kwaliteitsnormen‌

• ‌SuverensGDMS (Glow Discharge Mass Spectrometry) befêstiget Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm;
• ‌Wjerstân‌: ≤5 × 10⁻⁸ Ω·m (suverens ≥99.9999%);
• ‌Kristallografyske oriïntaasjeOfwiking <0.5°; Dislokaasjedichtheid ≤10³/cm²

VII. Rjochtingen foar prosesoptimalisaasje

1. ‌Rjochte ferwidering fan ûnreinheden‌

• Brûk ionútwikselingsharsen foar selektive adsorpsje fan Cu, Fe, ensfh., kombineare mei mearfase sôneraffinaazje om 6N-klasse suverens (99.9999%) te berikken.

1. ‌Automatisearringsupgrades‌

• KI-algoritmen oanpasse dynamysk de lûksnelheid, temperatuergradiënten, ensfh., wêrtroch de opbringst fan 85% nei 93% tanimt;
• Fergrutsje de kroesgrutte nei 36 inch, wêrtroch ien-batch feedstock fan 2800 kg mooglik is, wêrtroch it enerzjyferbrûk fermindere wurdt nei 80 kWh/kg

1. ‌Duorsumens en Herstel fan Boarnen‌

• Regenerearje soer waskôffal fia ionenútwikseling (Cd-herstel ≥99,5%);
• Behannelje útlaatgassen mei aktivearre koalstofadsorpsje + alkaline skrobjen (Cd-dampherstel ≥98%)

Gearfetting

It proses fan kadmiumkristalgroei en suvering yntegreart hydrometallurgy, hege-temperatuer fysike raffinaazje, en presyzjekristalgroeitechnologyen. Troch soer útlûken, sôneraffinaazje, elektrolyse, fakuümdestillaasje, en Czochralski-groei - keppele oan automatisearring en miljeufreonlike praktiken - makket it stabile produksje fan 6N-klasse ultra-hege-suverens kadmium-ienkristallen mooglik. Dizze foldogge oan 'e easken foar kearndetektors, fotovoltaïsche materialen, en avansearre healgeleiderapparaten. Takomstige foarútgong sil rjochte wêze op grutskalige kristalgroei, rjochte ûnreinheidsskieding, en produksje mei lege koalstofútstjit.