क्याडमियम प्रक्रिया चरणहरू र प्यारामिटरहरू

१. कच्चा पदार्थ पूर्व उपचार र प्राथमिक शुद्धीकरण

1. ‌उच्च शुद्धता भएको क्याडमियम फिडस्टक तयारी‌

• ‌एसिड धुने‌: सतहको अक्साइड र धातुको अशुद्धता हटाउनको लागि औद्योगिक-ग्रेड क्याडमियम इन्गटहरूलाई ५%-१०% नाइट्रिक एसिड घोलमा ४०-६०°C मा १-२ घण्टाको लागि डुबाउनुहोस्। तटस्थ pH र भ्याकुम सुख्खा नभएसम्म विआयनीकृत पानीले कुल्ला गर्नुहोस्।
• ‌हाइड्रोमेटालर्जिकल लिचिङ‌: क्याडमियम युक्त फोहोर (जस्तै, तामा-क्याडमियम स्ल्याग) लाई सल्फ्यूरिक एसिड (१५-२०% सांद्रता) ले ८०-९०°C मा ४-६ घण्टासम्म प्रशोधन गर्नुहोस्, जसले गर्दा ≥९५% क्याडमियम लिचिंग दक्षता प्राप्त हुन्छ। स्पन्ज क्याडमियम प्राप्त गर्न विस्थापनको लागि जस्ता पाउडर (१.२-१.५ गुणा स्टोइचियोमेट्रिक अनुपात) फिल्टर गर्नुहोस् र थप्नुहोस्।

1. ‌पग्लने र कास्ट गर्ने‌

• स्पन्ज क्याडमियमलाई उच्च-शुद्धता भएका ग्रेफाइट क्रुसिबलहरूमा लोड गर्नुहोस्, ३२०-३५०°C मा आर्गन वायुमण्डलमा पगाल्नुहोस्, र ढिलो चिसो हुनको लागि ग्रेफाइट मोल्डहरूमा खन्याउनुहोस्। ≥८.६५ ग्राम/सेमी³ घनत्व भएका इन्गटहरू बनाउनुहोस्।

II. क्षेत्रीय परिष्करण

1. ‌उपकरण र प्यारामिटरहरू‌

• ५-८ मिमी पग्लिएको क्षेत्र चौडाइ, ३-५ मिमी/घण्टाको ट्र्याभर्स गति र ८-१२ रिफाइनिङ पासहरू भएका तेर्सो फ्लोटिंग क्षेत्र पग्लने भट्टीहरू प्रयोग गर्नुहोस्। तापक्रम ढाँचा: ५०-८०°C/सेमी; भ्याकुम ≤१०⁻³ Pa‌
• ‌अशुद्धता पृथकीकरण‌: दोहोरिएको क्षेत्रले इन्गट पुच्छरमा केन्द्रित सिसा, जस्ता, र अन्य अशुद्धताहरू पास गर्छ। अन्तिम १५-२०% अशुद्धता-युक्त खण्ड हटाउनुहोस्, मध्यवर्ती शुद्धता ≥९९.९९९% प्राप्त गर्दै।

1. ‌कुञ्जी नियन्त्रणहरू‌

• पग्लिएको क्षेत्रको तापक्रम: ४००-४५०°C (क्याडमियमको पग्लने बिन्दु ३२१°C भन्दा अलि माथि);
• चिसो दर: ०.५-१.५°C/मिनेट जाली दोषहरू कम गर्न;
• आर्गन प्रवाह दर: अक्सिडेशन रोक्नको लागि १०-१५ लिटर/मिनेट

III. इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिङ

1. ‌इलेक्ट्रोलाइट सूत्रीकरण‌

• इलेक्ट्रोलाइट संरचना: क्याडमियम सल्फेट (CdSO₄, 80-120 g/L) र सल्फ्यूरिक एसिड (pH 2-3), क्याथोड निक्षेप घनत्व बढाउन 0.01-0.05 g/L जिलेटिन थपिएको।

1. ‌प्रक्रिया प्यारामिटरहरू‌

• एनोड: कच्चा क्याडमियम प्लेट; क्याथोड: टाइटेनियम प्लेट;
• वर्तमान घनत्व: ८०-१२० A/m²; सेल भोल्टेज: २.०-२.५ V;
• इलेक्ट्रोलिसिस तापमान: ३०-४०°C; अवधि: ४८-७२ घण्टा; क्याथोड शुद्धता ≥९९.९९%‌

IV. भ्याकुम रिडक्सन डिस्टिलेसन

1. ‌उच्च-तापमान घटाउने र छुट्याउने‌

• क्याडमियम इन्गटहरूलाई भ्याकुम फर्नेसमा राख्नुहोस् (दबाव ≤१०⁻² पा), हाइड्रोजनलाई रिडक्टन्टको रूपमा राख्नुहोस्, र क्याडमियम अक्साइडहरूलाई ग्यासयुक्त क्याडमियममा घटाउन ८००-१०००°C सम्म ताप्नुहोस्। कन्डेनसरको तापक्रम: २००-२५०°C; अन्तिम शुद्धता ≥९९.९९९५%

1. ‌अशुद्धता हटाउने प्रभावकारिता‌

• अवशिष्ट सिसा, तामा, र अन्य धातु अशुद्धताहरू ≤0.1 पीपीएम;
• अक्सिजनको मात्रा ≤५ पीपीएम‌

V. Czochralski एकल क्रिस्टल वृद्धि

1. ‌पग्लने नियन्त्रण र बीउ क्रिस्टल तयारी‌

• उच्च-शुद्धता भएका क्याडमियम इन्गटहरूलाई उच्च-शुद्धता भएका क्वार्ट्ज क्रुसिबलहरूमा लोड गर्नुहोस्, ३४०-३६०°C मा आर्गन मुनि पग्लनुहोस्। आन्तरिक तनाव हटाउन ८००°C मा पूर्व-एनिल गरिएको <१००>-उन्मुख एकल-क्रिस्टल क्याडमियम बीउ (व्यास ५-८ मिमी) प्रयोग गर्नुहोस्।

1. ‌क्रिस्टल पुलिङ प्यारामिटरहरू‌

• तान्ने गति: १.०-१.५ मिमी/मिनेट (प्रारम्भिक चरण), ०.३-०.५ मिमी/मिनेट (स्थिर-अवस्था वृद्धि);
• क्रुसिबल रोटेशन: ५-१० आरपीएम (काउन्टर-रोटेशन);
• तापक्रम ढाँचा: २-५°C/मिमी; ठोस-तरल इन्टरफेस तापक्रम उतारचढाव ≤±०.५°C‌

1. ‌दोष दमन प्रविधिहरू‌

• ‌चुम्बकीय क्षेत्र सहायता‌: पग्लने अशान्तिलाई दबाउन र अशुद्धता स्ट्राइसहरू कम गर्न ०.२-०.५ T अक्षीय चुम्बकीय क्षेत्र लागू गर्नुहोस्;
• ‌नियन्त्रित शीतलन‌: १०-२०°C/घण्टाको वृद्धि पछिको शीतलन दरले थर्मल तनावको कारणले हुने विस्थापन दोषहरूलाई कम गर्छ।

VI. प्रशोधन पछि र गुणस्तर नियन्त्रण

1. ‌क्रिस्टल मेसिनिङ‌

• ‌काट्ने‌: २०-३० मिटर/सेकेन्ड तार गतिमा ०.५-१.० मिमी वेफरहरूमा काट्न हीराको तारको आरा प्रयोग गर्नुहोस्;
• ‌पालिस गर्ने‌: नाइट्रिक एसिड-इथानोल मिश्रण (१:५ भोल्युम अनुपात) सहितको रासायनिक मेकानिकल पालिसिङ (CMP), सतहको खस्रोपन Ra ≤०.५ nm प्राप्त गर्दै।

1. ‌गुणस्तर मापदण्डहरू‌

• ‌शुद्धता‌: GDMS (ग्लो डिस्चार्ज मास स्पेक्ट्रोमेट्री) ले Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm पुष्टि गर्छ;
• ‌प्रतिरोधात्मकता‌: ≤५×१०⁻⁸ Ω·m (शुद्धता ≥९९.९९९९%);
• ‌क्रिस्टलोग्राफिक अभिमुखीकरण‌: विचलन <०.५°; विस्थापन घनत्व ≤१०³/सेमी²

VII. प्रक्रिया अनुकूलन निर्देशनहरू

1. ‌लक्षित अशुद्धता हटाउने‌

• ६N-ग्रेड शुद्धता (९९.९९९९%) प्राप्त गर्न बहु-चरण क्षेत्र परिष्करणसँग मिलाएर Cu, Fe, आदिको चयनात्मक सोखनको लागि आयन-विनिमय रेजिनहरू प्रयोग गर्नुहोस्‌

1. ‌स्वचालन अपग्रेडहरू‌

• एआई एल्गोरिदमले गतिशील रूपमा तान्ने गति, तापक्रम ढाँचा, आदि समायोजन गर्दछ, जसले गर्दा उपज ८५% बाट ९३% सम्म बढ्छ;
• क्रुसिबलको आकार ३६ इन्चमा बढाउनुहोस्, २८०० किलोग्रामको एकल-ब्याच फिडस्टक सक्षम पार्नुहोस्, ऊर्जा खपत ८० किलोवाट प्रति किलोग्राममा घटाउनुहोस्।

1. ‌दिगोपन र स्रोत पुन:प्राप्ति‌

• आयन एक्सचेन्ज मार्फत एसिड धुने फोहोरलाई पुन: उत्पन्न गर्नुहोस् (Cd रिकभरी ≥99.5%);
• सक्रिय कार्बन सोखना + क्षारीय स्क्रबिंग (सीडी वाष्प रिकभरी ≥९८%) ‌ को साथ निकास ग्यासहरूको उपचार गर्नुहोस्।

निष्कर्षमा

क्याडमियम क्रिस्टल वृद्धि र शुद्धीकरण प्रक्रियाले हाइड्रोमेटालर्जी, उच्च-तापमान भौतिक परिष्करण, र परिशुद्धता क्रिस्टल वृद्धि प्रविधिहरूलाई एकीकृत गर्दछ। एसिड लिचिंग, जोन रिफाइनिङ, इलेक्ट्रोलिसिस, भ्याकुम डिस्टिलेसन, र जोक्राल्स्की वृद्धि मार्फत - स्वचालन र पर्यावरण-मैत्री अभ्यासहरूसँग जोडिएको - यसले 6N-ग्रेड अल्ट्रा-उच्च-शुद्धता क्याडमियम एकल क्रिस्टलहरूको स्थिर उत्पादन सक्षम बनाउँछ। यी आणविक डिटेक्टरहरू, फोटोभोल्टिक सामग्रीहरू, र उन्नत अर्धचालक उपकरणहरूको मागहरू पूरा गर्छन्। भविष्यका प्रगतिहरू ठूलो मात्रामा क्रिस्टल वृद्धि, लक्षित अशुद्धता पृथकीकरण, र कम-कार्बन उत्पादनमा केन्द्रित हुनेछन्।