7Н раст и пречишћавање кристала телура
ја Предтретман сировина и прелиминарно пречишћавање
- Избор сировина и дробљење
- Материјални захтеви: Користите руду телура или анодни слуз (садржај Те ≥5%), пожељно анодни слуз за топљење бакра (који садржи Цу₂Те, Цу₂Се) као сировину.
- Процес предтретмана
- Грубо дробљење до величине честица ≤5мм, праћено кугличним млевењем до ≤200 месх;
- Магнетно одвајање (интензитет магнетног поља ≥0,8Т) за уклањање Фе, Ни и других магнетних нечистоћа;
- Флотација пеном (пХ=8-9, сакупљачи ксантата) за одвајање СиО2, ЦуО и других немагнетних нечистоћа.
- Превентивне мере: Избегавајте уношење влаге током мокрог претходног третмана (захтева сушење пре печења); контрола влажности околине ≤30% .
- Пирометалуршко печење и оксидација
- Процесни параметри
- Температура печења оксидацијом: 350–600°Ц (степена контрола: ниска температура за одсумпоравање, висока температура за оксидацију);
- Време печења: 6–8 сати, са протоком О₂ од 5–10 Л/мин;
- Реагенс: Концентрована сумпорна киселина (98% Х2СО4), масени однос Те2СО4 = 1:1,5.
- Хемијска реакција
Цу2Те+2О2+2Х2СО4→2ЦуСО4+ТеО2+2Х2ОЦу2Те+2О2+2Х2СО4→2ЦуСО4+ТеО2+2Х2О - Превентивне мере: Контролна температура ≤600°Ц да би се спречило испаравање ТеО₂ (тачка кључања 387°Ц); третирати издувне гасове помоћу НаОХ чистача.
ИИ. Електрорафинација и вакуумска дестилација
- Елецтрорефининг
- Систем електролита
- Састав електролита: Х₂СО₄ (80–120 г/Л), ТеО₂ (40–60 г/Л), адитив (желатин 0,1–0,3 г/Л);
- Контрола температуре: 30–40°Ц, проток циркулације 1,5–2 м³/х.
- Процесни параметри
- Густина струје: 100–150 А/м², напон ћелије 0,2–0,4В;
- Размак између електрода: 80–120 мм, дебљина наношења катоде 2–3 мм/8 х;
- Ефикасност уклањања нечистоћа: Цу ≤5ппм, Пб ≤1ппм.
- Превентивне мере: Редовно филтрирајте електролит (прецизност ≤1μм); механички полирати анодне површине како би се спречила пасивизација.
- Вакуумска дестилација
- Процесни параметри
- Ниво вакуума: ≤1×10⁻²Па, температура дестилације 600–650°Ц;
- Температура зоне кондензатора: 200–250°Ц, ефикасност кондензације паре Те ≥95%;
- Време дестилације: 8-12х, капацитет једне серије ≤50кг.
- Дистрибуција нечистоћа: Нечистоће са ниским кључањем (Се, С) се акумулирају на предњој страни кондензатора; нечистоће високог кључања (Пб, Аг) остају у остацима.
- Превентивне мере: Пре-пумпа вакуумски систем на ≤5×10⁻³Па пре загревања да би се спречила Те оксидација.
ИИИ. Раст кристала (усмерена кристализација)
- Конфигурација опреме
- Модели пећи за раст кристала: ТДР-70А/Б (капацитет 30 кг) или ТРДЛ-800 (капацитет 60 кг);
- Материјал лончића: графит високе чистоће (садржај пепела ≤5ппм), димензије Φ300×400мм;
- Метода грејања: Грејање отпорно на графит, максимална температура 1200°Ц.
- Процесни параметри
- Мелт Цонтрол
- Температура топљења: 500–520°Ц, дубина базена талине 80–120 мм;
- Заштитни гас: Ар (чистоћа ≥99,999%), проток 10–15 Л/мин.
- Параметри кристализације
- Брзина повлачења: 1–3 мм/х, брзина ротације кристала 8–12 о/мин;
- Температурни градијент: Аксијално 30–50°Ц/цм, радијално ≤10°Ц/цм;
- Начин хлађења: Бакарно хлађење водом (температура воде 20–25°Ц), горње радијационо хлађење.
- Контрола нечистоћа
- Ефекат сегрегације: Нечистоће попут Фе, Ни (коефицијент сегрегације <0,1) акумулирају се на границама зрна;
- Циклуси претопљења: 3–5 циклуса, коначне укупне нечистоће ≤0,1ппм.
- Превентивне мере
- Покријте површину растопљене графитним плочама да бисте сузбили испаравање Те (стопа губитка ≤0,5%);
- Пратите пречник кристала у реалном времену помоћу ласерских мерача (прецизност ±0,1 мм);
- Избегавајте температурне флуктуације >±2°Ц да бисте спречили повећање густине дислокације (циљ ≤10³/цм²).
ИВ. Инспекција квалитета и кључни показатељи
Тест ставка | Стандардна вредност | Тест метода | Извор |
Чистоћа | ≥99,99999% (7Н) | ИЦП-МС | |
Укупне металне нечистоће | ≤0.1ппм | ГД-МС (масена спектрометрија светлећег пражњења) | |
Садржај кисеоника | ≤5ппм | Фузија инертног гаса-ИР апсорпција | |
Цристал Интегрити | Густина дислокације ≤10³/цм² | Рентгенска топографија | |
Отпорност (300К) | 0,1–0,3Ω·цм | Метод са четири сонде |
В. Протоколи о заштити животне средине и безбедности
- Третман издувних гасова
- Одвод печења: Неутралисати СО₂ и СеО₂ помоћу НаОХ чистача (пХ≥10);
- Вакуум дестилација издувних гасова: кондензовати и повратити Те паре; заостали гасови адсорбовани преко активног угља.
- Рециклирање шљаке
- Анодни слуз (садржи Аг, Ау): Опоравити хидрометалургијом (систем Х2СО₄-ХЦл);
- Остаци електролизе (који садрже Пб, Цу): Повратак у системе за топљење бакра.
- Мере безбедности
- Оператери морају да носе гас маске (Те пара је токсична); одржавати вентилацију под негативним притиском (брзина размене ваздуха ≥10 циклуса/х).
Смернице за оптимизацију процеса
- Адаптација сировина: Подесите температуру печења и однос киселина динамички на основу извора анодне слузи (нпр. бакар у односу на топљење олова);
- Усклађивање брзине повлачења кристала: Подесите брзину повлачења према конвекцији растопа (Реинолдсов број Ре≥2000) да бисте сузбили уставно прехлађење;
- Енергетска ефикасност: Користите зонско грејање са двоструком температуром (главна зона 500°Ц, подзона 400°Ц) да смањите потрошњу струје отпорности на графит за 30%.
Време поста: 24.03.2025