7N tellúrkristály növekedése és tisztítása

7N tellúrkristály növekedése és tisztítása

ÉN. Nyersanyag előkezelés és előzetes tisztítás‌

1. ‌Nyersanyag kiválasztása és zúzás‌

• ‌Anyagszükséglet‌: Nyersanyagként tellúrércet vagy anódiszapot (Te-tartalom ≥5%), lehetőleg rézolvasztási anódiszapot (cu₂Te, Cu2Se tartalmú) használjon.
• ‌Előkezelési folyamat:
• Durva zúzás ≤5 mm szemcseméretig, majd golyós őrlés ≤200 mesh-ig;
• Mágneses leválasztás (a mágneses tér intenzitása ≥0,8T) a Fe, Ni és egyéb mágneses szennyeződések eltávolítására;
• Habos flotáció (pH=8-9, xantátgyűjtők) a SiO₂, CuO és egyéb nem mágneses szennyeződések elkülönítésére.
• ‌Óvintézkedések‌: Kerülje a nedvesség bejutását a nedves előkezelés során (sütés előtt szárítani kell); a környezeti páratartalom szabályozása ≤30% .

1. ‌Pirometallurgiai pörkölés és oxidáció‌

• ‌Folyamatparaméterek:
• Oxidációs pörkölési hőmérséklet: 350–600°C (fokozatú szabályozás: alacsony hőmérséklet a kéntelenítéshez, magas hőmérséklet az oxidációhoz);
• Pörkölési idő: 6-8 óra, 5-10 l/perc O₂ áramlási sebességgel;
• Reagens: tömény kénsav (98% H2SO4), tömegarány Te2SO4 = 1:1,5.
• ‌Kémiai reakció:
  Cu2Te+2O2+2H2SO4→2CuSO4+TeO2+2H2OCu2Te+2O2+2H2S04→2CuSO4+TeO2+2H2​O
• ‌Óvintézkedések‌: Szabályozási hőmérséklet ≤600°C a TeO₂ párolgás megakadályozása érdekében (forráspont 387°C); kezelje a kipufogógázt NaOH gázmosóval .

II. Elektrofinomítás és vákuumdesztilláció

1. ‌Elektrofinomítás‌

• ‌Elektrolit rendszer:
• Elektrolit összetétel: H₂SO₂ (80–120 g/L), TeO₂ (40–60 g/L), adalékanyag (zselatin 0,1–0,3 g/L);
• Hőmérséklet szabályozás: 30-40°C, cirkulációs áramlási sebesség 1,5-2 m³/h .
• ‌Folyamatparaméterek:
• Áramsűrűség: 100-150 A/m², cellafeszültség 0,2-0,4V ;
• Elektródatávolság: 80-120mm, katódleválasztási vastagság 2-3mm/8h ;
• Szennyeződéseltávolítási hatékonyság: Cu ≤5ppm, Pb ≤1ppm.
• ‌Óvintézkedések‌: Rendszeresen szűri az elektrolitot (pontosság ≤1μm); mechanikusan polírozza az anódfelületeket a passziváció megelőzése érdekében.

1. ‌Vákuumos desztilláció‌

• ‌Folyamatparaméterek:
• Vákuumszint: ≤1×10⁻²Pa, desztillációs hőmérséklet 600-650°C ;
• Kondenzátorzóna hőmérséklet: 200–250°C, Te gőzkondenzációs hatásfok ≥95% ;
• Lepárlási idő: 8-12 óra, egytételes kapacitás ≤50 kg.
• ‌Szennyeződések eloszlása‌: Alacsony forráspontú szennyeződések (Se, S) felhalmozódnak a kondenzátor elején; magas forráspontú szennyeződések (Pb, Ag) maradnak a maradékban.
• ‌Óvintézkedések‌: Az előszivattyús vákuumrendszert ≤5 × 10⁻3 Pa-ra kell melegíteni a Te oxidációjának elkerülése érdekében.

III. Kristálynövekedés (irányított kristályosítás)‌

1. ‌Berendezés konfiguráció‌

• ‌Kristálynövesztő kemence modellek‌: TDR-70A/B (30 kg-os kapacitás) vagy TRDL-800 (60 kg-os kapacitás);
• A tégely anyaga: Nagy tisztaságú grafit (hamutartalom ≤5 ppm), méretek Φ300×400mm ;
• Fűtési mód: Grafit ellenállásos fűtés, maximális hőmérséklet 1200°C .

1. ‌Folyamatparaméterek‌

• ‌Melt Control:
• Olvadási hőmérséklet: 500-520°C, olvadékmedence mélysége 80-120mm ;
• Védőgáz: Ar (tisztaság ≥99,999%), áramlási sebesség 10-15 L/perc .
• ‌Kristályosítási paraméterek:
• Húzási sebesség: 1-3mm/h, kristály forgási sebessége 8-12rpm ;
• Hőmérséklet gradiens: Axiális 30-50°C/cm, radiális ≤10°C/cm ;
• Hűtési mód: Vízhűtéses réz alap (vízhőmérséklet 20-25°C), felső sugárzó hűtés .

1. ‌Szennyeződés-ellenőrzés‌

• ‌Szegregációs hatás‌: Az olyan szennyeződések, mint a Fe, Ni (szegregációs együttható <0,1) felhalmozódnak a szemcsehatárokon;
• ‌Újraolvasztási ciklusok‌: 3-5 ciklus, a végső összes szennyeződés ≤0,1 ppm.

1. ‌Óvintézkedések:

• Fedje le az olvadék felületét grafitlemezekkel, hogy megakadályozza a Te elpárolgását (veszteség mértéke ≤0,5%);
• Kövesse a kristályátmérőt valós időben lézermérőkkel (pontosság ±0,1 mm);
• Kerülje a hőmérséklet-ingadozásokat >±2°C, hogy elkerülje a diszlokációsűrűség növekedését (cél ≤10³/cm²).

IV. Minőségellenőrzés és kulcsfontosságú mutatók‌

V. Környezetvédelmi és biztonsági jegyzőkönyvek

1. ‌Kipufogógáz kezelés:

• Pörkölés kipufogógáz: semlegesítse a SO₂-t és a SeO₂-t NaOH gázmosóval (pH≥10);
• Vákuumos desztilláció kipufogógáza: Kondenzálja és nyerje vissza a Te gőzt; aktív szénnel adszorbeált maradék gázok .

1. ‌Salak újrahasznosítás:

• Anódiszap (Ag-t, Au-t tartalmaz): Visszanyerés hidrometallurgiával (H2SO4-HCl rendszer);
• Elektrolízis maradékai (Pb-t, Cu-t tartalmaznak): Visszatérés a rézolvasztó rendszerekhez.

1. ‌Biztonsági intézkedések:

• A kezelőknek gázálarcot kell viselniük (Te gőz mérgező); fenntartani a negatív nyomású szellőztetést (a levegőcsere sebessége ≥10 ciklus/óra) .

Folyamatoptimalizálási irányelvek

1. ‌Nyersanyag-adaptáció‌: A pörkölési hőmérséklet és a savarány dinamikus beállítása az anód iszapforrások alapján (pl. réz és ólom olvasztása);
2. ‌Crystal Pulling Rate Matching‌: Állítsa be a húzási sebességet az olvadékkonvekciónak megfelelően (Reynolds-szám Re≥2000), hogy elnyomja az alkotmányos túlhűtést;
3. ‌Energiahatékonyság‌: Használjon kéthőmérsékletű zónás fűtést (főzóna 500°C, alzóna 400°C), hogy 30%-kal csökkentse a grafitellenállás energiafogyasztását.