Langkah-langkah proses kadmium lan paramèter

I. Pretreatment Bahan Baku lan Purifikasi Utama

1. .Preparation Cadmium Feedstock High-Kemurnian.

• .Cuci Asam‌ : Lebokake ingot kadmium kelas industri ing larutan asam nitrat 5% -10% ing suhu 40-60 ° C suwene 1-2 jam kanggo mbusak oksida permukaan lan rereged metalik. Cuci nganggo banyu deionisasi nganti pH netral lan vakum garing.
• .Hydrometalurgical Leaching‌ : Nambani limbah sing ngemot kadmium (contone, terak tembaga-kadmium) kanthi asam sulfat (konsentrasi 15-20%) ing suhu 80-90 ° C suwene 4-6 jam, entuk efisiensi larut kadmium ≥95%. Nyaring lan nambah bubuk seng (1.2-1.5 kaping rasio stoikiometrik) kanggo pamindahan kanggo entuk kadmium karang

1. .Leleh lan Casting.

• Muat kadmium karang menyang crucibles grafit kemurnian dhuwur, nyawiji ing atmosfer argon ing 320-350 ° C, lan pour menyang cetakan grafit kanggo cooling alon. Mbentuk ingot kanthi kapadhetan ≥8,65 g/cm³

II. Pemurnian Zona

1. .Peralatan lan Parameter.

• Gunakake tungku peleburan zona ngambang horisontal kanthi jembar zona cair 5-8 mm, kacepetan lintasan 3-5 mm / jam, lan 8-12 lintasan pemurnian. Gradien suhu: 50-80°C/cm; vakum ≤10⁻³ Pa‌
• .Segregation Impurity‌: Zona bola-bali ngliwati timbal konsentrasi, seng, lan kotoran liyane ing buntut ingot. Copot bagean pungkasan 15-20% impurity-rich, entuk kemurnian penengah ≥99.999%

1. .Tombol Kontrol.

• Suhu zona cair: 400-450 ° C (rada ing ndhuwur titik lebur kadmium 321 ° C);
• Tingkat cooling: 0,5-1,5 ° C / min kanggo nyilikake cacat kisi;
• Tingkat aliran Argon: 10-15 L / min kanggo nyegah oksidasi

III. Pemurnian Elektrolitik

1. .Formulasi elektrolit.

• Komposisi elektrolit: Kadmium sulfat (CdSO₄, 80-120 g/L) lan asam sulfat (pH 2-3), karo gelatin 0,01-0,05 g/L ditambahake kanggo nambah Kapadhetan simpenan katoda.

1. .Parameter Proses.

• Anode: piring kadmium mentah; Katoda: piring titanium;
• Kapadhetan saiki: 80-120 A/m²; Tegangan sel: 2.0-2.5 V;
• Suhu elektrolisis: 30-40 ° C; Duration: 48-72 jam; Kemurnian katoda ≥99,99%.

IV. Distilasi Pengurangan Vakum

1. .Pangurangan lan Pemisahan Suhu Dhuwur.

• Selehake ingot kadmium ing tungku vakum (tekanan ≤10⁻² Pa), tambahake hidrogen minangka reduktor, lan panas nganti 800-1000 ° C kanggo nyuda oksida kadmium dadi kadmium gas. Suhu kondensor: 200-250 ° C; Kemurnian pungkasan ≥99.9995%

1. .Efficacy Ngilangi Impurity.

• Sisa timbal, tembaga, lan rereged metalik liyane ≤0,1 ppm;
• Kandungan oksigen ≤5 ppm

V. Czochralski Tunggal Crystal Wutah

1. .Kontrol Leleh lan Persiapan Kristal Wiji.

• Muat ingot kadmium kemurnian dhuwur menyang crucibles kuarsa kemurnian dhuwur, nyawiji ing argon ing suhu 340-360 ° C. Gunakake <100>-oriented wiji kadmium kristal tunggal (diameter 5-8 mm), pra-anil ing 800°C kanggo ngilangi stres internal

1. .Parameter Narik Kristal.

• Kacepetan narik: 1.0-1.5 mm / min (tahap awal), 0.3-0.5 mm / min (pertumbuhan stabil);
• Rotasi crucible: 5-10 rpm (counter-rotation);
• Gradien suhu: 2-5°C/mm; Fluktuasi suhu antarmuka padat-cair ≤±0,5°C‌

1. .Teknik Suppression Cacat.

• .Bantuan Medan Magnetik‌: Aplikasi 0.2-0.5 T sumbu Magnetik kolom kanggo nyuda turbulensi leleh lan ngurangi striations impurity;
• .Pendinginan sing dikontrol‌: Tingkat pendinginan sawise tuwuh 10-20°C/jam nyilikake cacat dislokasi sing disebabake dening stres termal.

VI. Post-Processing lan Kontrol Kualitas

1. .Mesin Kristal.

• .nglereni‌ : Gunakake gergaji kawat berlian kanggo ngiris dadi wafer 0,5-1,0 mm kanthi kacepetan kawat 20-30 m/s;
• .Polishing‌ : Chemical mechanical polishing (CMP) kanthi campuran asam nitrat-etanol (rasio 1:5 vol.), nggayuh kekasaran permukaan Ra ≤0,5 nm.

1. .Standar Mutu.

• .KemurnianGDMS (Glow Discharge Mass Spectrometry) konfirmasi Fe, Cu, Pb ≤0,1 ppm;
• .Resistivity‌ : ≤5×10⁻⁸ Ω·m (kemurnian ≥99,9999%);
• .Orientasi kristalografi: Penyimpangan <0,5°; Kapadhetan dislokasi ≤10³/cm²

VII. Arah Optimization Proses

1. .Diangkah Penghapusan Impurity.

• Gunakake resin penukar ion kanggo adsorpsi Cu, Fe, lsp., digabungake karo panyulingan zona multi-tahap kanggo entuk kemurnian kelas 6N (99.9999%)‌

1. .Nganyarke otomatis.

• Algoritma AI kanthi dinamis nyetel kacepetan narik, gradien suhu, lan liya-liyane, nambah asil saka 85% dadi 93%;
• Skala munggah ukuran crucible kanggo 36 inci, mbisakake siji-batch feedstock saka 2800 kg, ngurangi konsumsi energi kanggo 80 kWh/kg

1. .Kelestarian lan Pamulihan Sumber Daya.

• Regenerasi limbah cuci asam liwat pertukaran ion (pemulihan Cd ≥99,5%);
• Nambani gas buang kanthi adsorpsi karbon aktif + scrubbing alkalin (pemulihan uap Cd ≥98%)‌

Ringkesan

Proses pertumbuhan lan pemurnian kristal kadmium nggabungake hydrometallurgy, panyulingan fisik suhu dhuwur, lan teknologi pertumbuhan kristal presisi. Liwat asam leaching, panyulingan zona, elektrolisis, distilasi vakum, lan wutah Czochralski-digabungake karo otomatisasi lan laku-ramah lingkungan-mbisakake produksi stabil saka 6N-kelas ultra-dhuwur-kemurnian kristal tunggal kadmium. Iki nyukupi panjaluk kanggo detektor nuklir, bahan fotovoltaik, lan piranti semikonduktor canggih. Kemajuan ing mangsa ngarep bakal fokus ing pertumbuhan kristal skala gedhe, pamisahan najis sing ditargetake, lan produksi karbon rendah.