I. Pretreatment sa Hilaw nga Materyal ug Panguna nga Pagputli
- ngaPagpangandam sa High-Purity Cadmium Feedstocknga
- ngaPaghugas sa Acid : Ilublob ang industriyal nga grado nga cadmium ingots sa 5% -10% nitric acid solution sa 40-60°C sulod sa 1-2 ka oras aron makuha ang mga oksido sa nawong ug mga metal nga hugaw. Hugasi gamit ang deionized nga tubig hangtod nga neutral ang pH ug mamala ang vacuum.
- ngaHydrometallurgical Leaching : Pagtratar sa basura nga adunay cadmium (pananglitan, copper-cadmium slag) nga adunay sulfuric acid (15-20% nga konsentrasyon) sa 80-90°C sulod sa 4-6 ka oras, nga makab-ot ang ≥95% nga kahusayan sa pag-leaching sa cadmium. Salain ug idugang ang zinc powder (1.2-1.5 ka beses nga stoichiometric ratio) alang sa pagbalhin aron makakuha og sponge cadmium
- ngaPagtunaw ug Paghulmanga
- Ikarga ang sponge cadmium ngadto sa high-purity graphite crucibles, matunaw ubos sa argon atmosphere sa 320-350°C, ug ibubo ngadto sa graphite molds para sa hinay nga pagpabugnaw. Pagporma sa mga ingot nga adunay densidad nga ≥8.65 g/cm³
II. Pagpino sa Sona
- ngaKagamitan ug Parameternga
- Gamita ang pinahigda nga floating zone melting furnaces nga adunay molten zone nga gilapdon nga 5-8 mm, traverse speed nga 3-5 mm/h, ug 8-12 refining pass. Temperatura gradient: 50-80°C/cm; vacuum ≤10⁻³ Pa
- ngaPagbulag sa Kahugawan : Ang gibalikbalik nga sona nagpasa sa concentrate lead, zinc, ug uban pang mga hugaw sa ingot tail. Kuhaa ang katapusan nga 15-20% nga puno sa kahugawan nga seksyon, pagkab-ot sa tunga nga kaputli ≥99.999%
- ngaPanguna nga mga Kontrolnga
- Temperatura sa tinunaw nga sona: 400-450°C (gamay nga labaw sa 321°C nga punto sa pagkatunaw sa cadmium);
- Ang rate sa pagpabugnaw: 0.5-1.5 ° C / min aron mamenosan ang mga depekto sa lattice;
- Argon flow rate: 10-15 L/min aron malikayan ang oksihenasyon
III. Pagdalisay sa Electrolytic
- ngaPagporma sa Electrolytenga
- Komposisyon sa electrolyte: Cadmium sulfate (CdSO₄, 80-120 g/L) ug sulfuric acid (pH 2-3), nga adunay 0.01-0.05 g/L nga gelatin nga gidugang aron mapalambo ang densidad sa deposito sa cathode
- ngaMga Parameter sa Prosesonga
- Anode: krudo nga cadmium plate; Cathode: Titanium nga plato;
- Kasamtangang Densidad: 80-120 A/m²; Cell boltahe: 2.0-2.5 V;
- Temperatura sa electrolysis: 30-40 °C; Gidugayon: 48-72 ka oras; Cathode kaputli ≥99.99%.
IV. Vacuum Reduction Distillation
- ngaTaas nga Temperatura nga Pagkunhod ug Pagbulagnga
- Ibutang ang cadmium ingots sa usa ka vacuum furnace (pressure ≤10⁻² Pa), ipaila ang hydrogen isip reductant, ug init ngadto sa 800-1000°C aron makunhuran ang mga cadmium oxide ngadto sa gaseous nga cadmium. Temperatura sa condenser: 200-250 °C; Katapusan nga kaputli ≥99.9995%
- ngaPagkaepektibo sa Pagtangtang sa Kahugawannga
- Ang nahabilin nga tingga, tumbaga, ug uban pang mga metal nga hugaw ≤0.1 ppm;
- Ang sulud sa oxygen ≤5 ppm
V. Czochralski Usa ka Kristal nga Pagtubo
- ngaPagkontrol sa Pagtunaw ug Pag-andam sa Kristal sa Binhinga
- I-load ang high-purity cadmium ingots ngadto sa high-purity quartz crucibles, matunaw ubos sa argon sa 340-360°C. Gamita ang <100>-oriented nga single-crystal cadmium nga mga liso (diameter 5-8 mm), pre-annealed sa 800°C aron mawagtang ang internal stress
- ngaMga Parametro sa Pagbira sa Kristalnga
- Pagbira sa gikusgon: 1.0-1.5 mm/min (inisyal nga yugto), 0.3-0.5 mm/min (steady-state nga pagtubo);
- Crucible rotation: 5-10 rpm (counter-rotation);
- Temperatura gradient: 2-5°C/mm; Solid-liquid interface pag-usab-usab sa temperatura ≤±0.5°C
- ngaMga Pamaagi sa Pagpugong sa Depektonga
- ngaTabang sa Magnetic Field : Ibutang ang 0.2-0.5 T axial magnetic field aron sumpuon ang pagkatunaw sa turbulence ug makunhuran ang mga striations sa kahugawan;
- ngaGikontrol nga Pagpabugnaw : Ang post-growth cooling rate nga 10-20°C/h makapamenos sa dislokasyon nga mga depekto tungod sa thermal stress.
VI. Pagkahuman sa Pagproseso ug Pagkontrol sa Kalidad
- ngaCrystal Machiningnga
- ngaPagputol : Gamita ang diamante nga wire saws sa paghiwa sa 0.5-1.0 mm nga wafer sa 20-30 m/s wire speed;
- ngaPagpasinaw : Chemical mechanical polishing (CMP) uban sa nitric acid-ethanol mixture (1:5 vol. ratio), pagkab-ot sa ibabaw roughness Ra ≤0.5 nm.
- ngaMga Sumbanan sa Kalidadnga
- ngaKaputli : GDMS (Glow Discharge Mass Spectrometry) nagpamatuod sa Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm;
- ngaPagkasukol : ≤5×10⁻⁸ Ω·m (kaputli ≥99.9999%);
- ngaCrystallographic nga Oryentasyon: Pagtipas <0.5°; Densidad sa dislokasyon ≤10³/cm²
VII. Mga Direksyon sa Pag-optimize sa Proseso
- ngaGipunting nga Pagtangtang sa Kahugawannga
- Paggamit sa ion-exchange resins alang sa pinili nga adsorption sa Cu, Fe, ug uban pa, inubanan sa multi-stage zone refining aron makab-ot ang 6N-grade nga kaputli (99.9999%)
- ngaMga Pag-upgrade sa Automationnga
- Ang mga algorithm sa AI dinamikong nag-adjust sa katulin sa pagbira, mga gradient sa temperatura, ug uban pa, nagdugang nga ani gikan sa 85% hangtod 93%;
- I-scale ang gidak-on sa crucible ngadto sa 36 ka pulgada, nga makapahimo sa single-batch nga feedstock nga 2800 kg, makapakunhod sa konsumo sa enerhiya ngadto sa 80 kWh/kg
- ngaPagpadayon ug Pagbawi sa Kapanguhaannga
- I-regenerate ang acid wash waste pinaagi sa ion exchange (Cd recovery ≥99.5%);
- Pagtratar sa mga tambutso nga gas gamit ang activate carbon adsorption + alkaline scrubbing (Cd vapor recovery ≥98%)
Summary
Ang pagtubo sa kristal nga cadmium ug proseso sa pagputli nag-uban sa hydrometallurgy, taas nga temperatura nga pisikal nga pagdalisay, ug tukma nga mga teknolohiya sa pagtubo sa kristal. Pinaagi sa acid leaching, zone refining, electrolysis, vacuum distillation, ug Czochralski nga pagtubo—uban sa automation ug eco-friendly nga mga gawi—kini makahimo sa stable nga produksyon sa 6N-grade ultra-high-purity cadmium single crystals. Nakab-ot niini ang mga panginahanglan alang sa mga nukleyar nga detektor, photovoltaic nga materyales, ug mga advanced nga aparato sa semiconductor. Ang umaabot nga mga pag-uswag magpunting sa dako nga pagtubo sa kristal, gipunting nga pagbulag sa kahugawan, ug produksiyon nga ubos ang carbon.
Oras sa pag-post: Abr-06-2025