I. কাঁচামালের প্রাক-চিকিৎসা এবং প্রাথমিক পরিশোধন
- উচ্চ-বিশুদ্ধতা ক্যাডমিয়াম ফিডস্টক প্রস্তুতি
- অ্যাসিড ধোয়া: পৃষ্ঠের অক্সাইড এবং ধাতব অমেধ্য অপসারণের জন্য শিল্প-গ্রেড ক্যাডমিয়াম ইনগটগুলিকে ৫%-১০% নাইট্রিক অ্যাসিড দ্রবণে ৪০-৬০°C তাপমাত্রায় ১-২ ঘন্টা ডুবিয়ে রাখুন। নিরপেক্ষ pH এবং ভ্যাকুয়াম শুকানো পর্যন্ত ডিআয়নাইজড জল দিয়ে ধুয়ে ফেলুন।
- হাইড্রোমেটালার্জিক্যাল লিচিং: ক্যাডমিয়ামযুক্ত বর্জ্য (যেমন, তামা-ক্যাডমিয়াম স্ল্যাগ) ৮০-৯০°C তাপমাত্রায় সালফিউরিক অ্যাসিড (১৫-২০% ঘনত্ব) দিয়ে ৪-৬ ঘন্টা ধরে শোধন করুন, যার ফলে ≥৯৫% ক্যাডমিয়াম লিচিং দক্ষতা অর্জন করা সম্ভব হবে। স্পঞ্জ ক্যাডমিয়াম পেতে স্থানচ্যুতির জন্য ফিল্টার করুন এবং জিঙ্ক পাউডার (১.২-১.৫ গুণ স্টোইচিওমেট্রিক অনুপাত) যোগ করুন।
- গলানো এবং ঢালাই
- স্পঞ্জ ক্যাডমিয়াম উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন গ্রাফাইট ক্রুসিবলে লোড করুন, ৩২০-৩৫০°C তাপমাত্রায় আর্গন বায়ুমণ্ডলের নীচে গলে নিন এবং ধীরে ধীরে ঠান্ডা হওয়ার জন্য গ্রাফাইট ছাঁচে ঢেলে দিন। ≥৮.৬৫ গ্রাম/সেমি³ ঘনত্বের ইনগট তৈরি করুন।
২. জোন রিফাইনিং
- সরঞ্জাম এবং পরামিতি
- ৫-৮ মিমি গলিত জোন প্রস্থ, ৩-৫ মিমি/ঘন্টা ট্র্যাভার্স গতি এবং ৮-১২টি পরিশোধন পাস সহ অনুভূমিক ভাসমান জোন গলানোর চুল্লি ব্যবহার করুন। তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট: ৫০-৮০°C/সেমি; ভ্যাকুয়াম ≤১০⁻³ Pa
- অপবিত্রতা পৃথকীকরণ: বারবার জোনটি ইনগট লেজে ঘনীভূত সীসা, দস্তা এবং অন্যান্য অমেধ্য পাস করে। শেষ ১৫-২০% অপরিষ্কার-সমৃদ্ধ অংশটি সরিয়ে ফেলুন, মধ্যবর্তী বিশুদ্ধতা অর্জন করুন ≥৯৯.৯৯৯%
- কী নিয়ন্ত্রণ
- গলিত অঞ্চলের তাপমাত্রা: ৪০০-৪৫০°C (ক্যাডমিয়ামের গলনাঙ্ক ৩২১°C এর সামান্য উপরে);
- শীতলকরণের হার: 0.5-1.5°C/মিনিট জালির ত্রুটি কমাতে;
- আর্গন প্রবাহ হার: জারণ রোধ করতে ১০-১৫ লি/মিনিট
III. ইলেক্ট্রোলাইটিক পরিশোধন
- ইলেক্ট্রোলাইট গঠন
- ইলেক্ট্রোলাইট গঠন: ক্যাডমিয়াম সালফেট (CdSO₄, 80-120 গ্রাম/লিটার) এবং সালফিউরিক অ্যাসিড (pH 2-3), ক্যাথোড জমার ঘনত্ব বাড়ানোর জন্য 0.01-0.05 গ্রাম/লিটার জেলটিন যোগ করা হয়।
- প্রক্রিয়া পরামিতি
- অ্যানোড: অপরিশোধিত ক্যাডমিয়াম প্লেট; ক্যাথোড: টাইটানিয়াম প্লেট;
- বর্তমান ঘনত্ব: 80-120 A/m²; কোষের ভোল্টেজ: 2.0-2.5 V;
- তড়িৎ বিশ্লেষণ তাপমাত্রা: 30-40°C; সময়কাল: 48-72 ঘন্টা; ক্যাথোড বিশুদ্ধতা ≥99.99%
IV. ভ্যাকুয়াম রিডাকশন ডিস্টিলেশন
- উচ্চ-তাপমাত্রা হ্রাস এবং পৃথকীকরণ
- ক্যাডমিয়াম ইনগটগুলিকে একটি ভ্যাকুয়াম ফার্নেসে রাখুন (চাপ ≤10⁻² Pa), হাইড্রোজেনকে রিডাক্ট্যান্ট হিসেবে প্রয়োগ করুন এবং ক্যাডমিয়াম অক্সাইডকে গ্যাসীয় ক্যাডমিয়ামে পরিণত করার জন্য 800-1000°C তাপমাত্রায় তাপ দিন। কনডেন্সার তাপমাত্রা: 200-250°C; চূড়ান্ত বিশুদ্ধতা ≥99.9995%
- অপবিত্রতা অপসারণের কার্যকারিতা
- অবশিষ্ট সীসা, তামা এবং অন্যান্য ধাতব অমেধ্য ≤0.1 পিপিএম;
- অক্সিজেনের পরিমাণ ≤৫ পিপিএম
ভি. জোক্রালস্কি একক স্ফটিক বৃদ্ধি
- গলন নিয়ন্ত্রণ এবং বীজ স্ফটিক প্রস্তুতি
- উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন ক্যাডমিয়াম ইনগটগুলিকে উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন কোয়ার্টজ ক্রুসিবলে লোড করুন, ৩৪০-৩৬০°C তাপমাত্রায় আর্গনের নিচে গলে নিন। অভ্যন্তরীণ চাপ দূর করতে ৮০০°C তাপমাত্রায় প্রাক-অ্যানিল করা <100>-ভিত্তিক একক-স্ফটিক ক্যাডমিয়াম বীজ (ব্যাস ৫-৮ মিমি) ব্যবহার করুন।
- স্ফটিক টানার পরামিতি
- টানার গতি: ১.০-১.৫ মিমি/মিনিট (প্রাথমিক পর্যায়ে), ০.৩-০.৫ মিমি/মিনিট (স্থির-অবস্থার বৃদ্ধি);
- ক্রুসিবল ঘূর্ণন: ৫-১০ আরপিএম (পাল্টা ঘূর্ণন);
- তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট: ২-৫°সে/মিমি; কঠিন-তরল ইন্টারফেস তাপমাত্রার ওঠানামা ≤±০.৫°সে
- ত্রুটি দমন কৌশল
- চৌম্বক ক্ষেত্র সহায়তা: গলিত অশান্তি দমন করতে এবং অপরিষ্কার স্ট্রিয়েশন কমাতে 0.2-0.5 T অক্ষীয় চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করুন;
- নিয়ন্ত্রিত শীতলকরণ: বৃদ্ধি-পরবর্তী শীতলকরণের হার ১০-২০°C/ঘন্টা তাপীয় চাপের কারণে সৃষ্ট স্থানচ্যুতি ত্রুটি কমিয়ে আনে।
VI. প্রক্রিয়াকরণ পরবর্তী এবং মান নিয়ন্ত্রণ
- ক্রিস্টাল মেশিনিং
- কাটা: ২০-৩০ মি/সেকেন্ড তারের গতিতে ০.৫-১.০ মিমি ওয়েফারে কাটতে হীরার তারের করাত ব্যবহার করুন;
- পলিশিং: নাইট্রিক অ্যাসিড-ইথানল মিশ্রণ (১:৫ ভলিউম অনুপাত) সহ রাসায়নিক যান্ত্রিক পলিশিং (CMP), পৃষ্ঠের রুক্ষতা Ra ≤0.5 nm অর্জন করে।
- মানদণ্ড
- বিশুদ্ধতা: GDMS (গ্লো ডিসচার্জ মাস স্পেকট্রোমেট্রি) Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm নিশ্চিত করে;
- প্রতিরোধ ক্ষমতা: ≤5×10⁻⁸ Ω·m (বিশুদ্ধতা ≥99.9999%);
- স্ফটিক সংক্রান্ত ওরিয়েন্টেশন: বিচ্যুতি <0.5°; স্থানচ্যুতির ঘনত্ব ≤10³/cm²
VII. প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশনের দিকনির্দেশনা
- লক্ষ্যবস্তুতে অপরিষ্কার অপসারণ
- 6N-গ্রেড বিশুদ্ধতা (99.9999%) অর্জনের জন্য মাল্টি-স্টেজ জোন রিফাইনিংয়ের সাথে মিলিত হয়ে Cu, Fe, ইত্যাদির নির্বাচনী শোষণের জন্য আয়ন-বিনিময় রেজিন ব্যবহার করুন।
- অটোমেশন আপগ্রেড
- এআই অ্যালগরিদমগুলি গতিশীলভাবে টানার গতি, তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট ইত্যাদি সামঞ্জস্য করে, ফলন 85% থেকে 93% পর্যন্ত বৃদ্ধি করে;
- ক্রুসিবলের আকার ৩৬ ইঞ্চি পর্যন্ত বাড়িয়ে ২৮০০ কেজি একক ব্যাচের ফিডস্টক তৈরি করুন, শক্তি খরচ ৮০ কিলোওয়াট ঘন্টা/কেজিতে কমিয়ে আনুন।
- স্থায়িত্ব এবং সম্পদ পুনরুদ্ধার
- আয়ন বিনিময়ের মাধ্যমে অ্যাসিড ধোয়ার বর্জ্য পুনর্জন্ম করুন (সিডি পুনরুদ্ধার ≥৯৯.৫%);
- সক্রিয় কার্বন শোষণ + ক্ষারীয় স্ক্রাবিং (সিডি বাষ্প পুনরুদ্ধার ≥98%) দিয়ে নিষ্কাশন গ্যাসগুলিকে চিকিত্সা করুন।
সারাংশ
ক্যাডমিয়াম স্ফটিক বৃদ্ধি এবং পরিশোধন প্রক্রিয়া হাইড্রোমেটালার্জি, উচ্চ-তাপমাত্রার ভৌত পরিশোধন এবং নির্ভুল স্ফটিক বৃদ্ধি প্রযুক্তিগুলিকে একীভূত করে। অ্যাসিড লিচিং, জোন পরিশোধন, তড়িৎ বিশ্লেষণ, ভ্যাকুয়াম পাতন এবং জোক্রালস্কি বৃদ্ধির মাধ্যমে - অটোমেশন এবং পরিবেশ বান্ধব অনুশীলনের সাথে মিলিত - এটি 6N-গ্রেড অতি-উচ্চ-বিশুদ্ধতা ক্যাডমিয়াম একক স্ফটিকের স্থিতিশীল উৎপাদন সক্ষম করে। এগুলি পারমাণবিক ডিটেক্টর, ফটোভোলটাইক উপকরণ এবং উন্নত সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের চাহিদা পূরণ করে। ভবিষ্যতের অগ্রগতি বৃহৎ আকারের স্ফটিক বৃদ্ধি, লক্ষ্যবস্তু অপবিত্রতা পৃথকীকরণ এবং কম-কার্বন উৎপাদনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করবে।
পোস্টের সময়: এপ্রিল-০৬-২০২৫