Стандарт цахиураас Өндөр цэвэршилттэй кварц (HPQ) руу шилжсэн нь зах зээлийн үнэд асар их үсрэлт бий болгож байна. Энэ нь бага ашиг тустай барилгын материалыг хагас дамжуулагч, оптик утас, фотоволтайкийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болгон шилжүүлдэг. Өндөр цэвэршилттэй кварцын элс үйлдвэрлэх нь зөвхөн бутлах, угаах дараалал биш юм. Энэ нь өршөөлгүй металлургийн болон химийн процессоор ажилладаг. Амжилт нь түүхий эдийн геохими, өндөр хяналттай, нарийн мэргэжлийн дэд бүтцээс шууд хамаардаг.
Энэхүү гарын авлага нь HPQ үйлдвэрлэлийн шугамыг бий болгох техникийн бодит байдал, тоног төхөөрөмжийн үнэлгээний шалгуур, эдийн засгийн эрсдэлийг задалсан. Бид энэхүү бүтцийг төслийн боловсруулагчид болон үйлдвэрийн эцсийн зураг төсөл рүү явж буй металлургийн инженерүүдэд зориулан боловсруулсан. Та арилжааны үр ашгийг баталгаажуулахын тулд геологийн хязгаарлалтыг гүн гүнзгий химийн цэвэршүүлэх техниктэй хэрхэн уялдуулах талаар суралцах болно.
Түүхий эд нь амьдрах чадварыг шаарддаг: Бүх кварц 6N (99.9999%) цэвэршилтэнд хүрч чаддаггүй. Гүнд байрлах торны хольцууд (Al, Ti, Li) нь ихэвчлэн эдийн засгийн эвдрэх боломжгүй таазыг бүрдүүлдэг.
Дөрвөн үе шаттай боловсруулалт: Арилжааны HPQ нь хатуу дарааллыг шаарддаг: Бэлтгэл, Урьдчилан баяжуулах, Физик баяжуулалт, Химийн гүн цэвэршүүлэх.
Химийн дэд бүтэц бол гацаа юм: Дэвшилтэт үе шатууд нь өндөр мэргэшсэн дэд бүтэц, ялангуяа зэврэлтэнд тэсвэртэй хүчил уусгах төхөөрөмж, нарийн хяналттай холих савыг шаарддаг.
Хуваарилалтаас өмнө нотлох: Ашигтай арилжааны хувьд хүчиллэг хэрэглээ болон ургацын эрсдлийг бууруулахын тулд нэн даруй бүрэн хэмжээгээр нэвтрүүлэхээс илүүтэйгээр модульчлагдсан туршилтын туршилтыг шаарддаг.
Та хүрэх гэж буй зэрэглэлээ тодорхойлохгүйгээр өндөр цэвэршилттэй кварц гаргаж чадахгүй. Зах зээлийн хэрэглээ нь цэвэр байдлын хатуу босго тогтоодог. Үйлдвэрлэгчид эдгээр зэрэглэлийг 'N' (есөн) нэр томъёог ашиглан ангилдаг.
Стандарт HPQ нь 3N-ээс 5N-ийн хүрээг хамарч, 99.9% -аас 99.999% цэвэршилттэй тэнцэнэ. Дээд зэрэглэлийн шил үйлдвэрлэгчид, нарны тигель үйлдвэрлэгчид, үндсэн оптик нийлүүлэгчид эдгээр зэрэглэлд ихээхэн найддаг. Энэ давхаргын нийт хольц 50мкг/г-аас бага байх ёстой.
Хэт өндөр цэвэршилтийн зэрэг нь 6N-ээс 7N хүртэлх материалыг (99.9999% -аас 99.99999%) агуулдаг. Хагас дамжуулагчийн үндсэн материал болон тусгай оптик утаснууд энэ түвшинг хатуу шаарддаг. 6N-д та хольцыг тэрбум тутамд хэсэгчлэн хэмждэг.
Цэвэр байдлын зэрэглэлийн стандарт ангилал |
|||
Анги шат |
Цэвэр байдлын түвшин (%) |
Хамгийн их хольц |
Үндсэн програмууд |
|---|---|---|---|
Стандарт HPQ |
99.9% - 99.999% (3N - 5N) |
< 50 мкг/г |
Дээд зэрэглэлийн шил, нарны тигель, оптик эд анги |
Хэт өндөр HPQ |
99.9999% - 99.99999% (6N - 7N) |
< 1 мкг/г |
Хагас дамжуулагч хавтан, тусгай оптик утас |
Түүхий эдийг үнэлэхэд бохирдуулагч бодисууд цахиуртай хэрхэн холбогддогийг ойлгох шаардлагатай. Эрдэс судлаачид бохирдлыг бохирдлын дөрвөн үе шатанд ангилдаг.
Сул холбоотой ашигт малтмал: Кварцтай зэрэгцэн холилдсон тодорхой эрдсийн мөхлөгүүд.
Гадаргуугаар наалдсан бүрээс: Төмрийн исэл эсвэл шавар нь гадна талд наалдсан нимгэн хальс.
Шингэн ба эрдэс бодисууд: Кварцын талст дотор бүхэлдээ хуримтлагдсан бохирдуулагчид.
Торны орлуулалт: Кристал бүтэц дэх цахиурын атомыг химийн аргаар орлуулж буй гадны элементүүд.
Сүлжээний орлуулалт нь ноцтой гацаа үүсгэдэг. Физик гуужуулагч нь гадаргуугийн шавартай амархан харьцдаг. Стандарт хүчил угаах нь бутлах явцад ил гарсан хольцыг уусгана. Гэсэн хэдий ч болор торонд шууд холбогдсон элементүүд нь бүтцийн саадыг үүсгэдэг. Хөнгөн цагаан (Al³⁺), титан (Ti⁴⁺), лити (Li⁺) нь ихэвчлэн цахиурыг (Si⁴⁺) орлуулдаг. Дэвшилтэт хлоржуулалтгүйгээр эдгээр торны хольцыг эдийн засгийн хувьд арилгаж чадахгүй. Энэхүү геологийн бодит байдал нь түүхий эдийн нөөцөд шууд нөлөөлдөг. Хэрэв таны орд өндөр хөнгөн цагааны тортой бол 6N цэвэршилт нь таны боловсруулалтын төсвөөс үл хамааран боломжгүй хэвээр байна.
Ашигтай үр дүнд хүрэх өндөр цэвэршилттэй кварцын элс үйлдвэрлэх нь бүтэцтэй, үе шаттай арга барилыг шаарддаг. Үе шатыг алгасах нь эцсийн бүтээгдэхүүн, химийн урвалж бодисыг бохирдуулахад хүргэдэг.
Бэлтгэл ажил нь механик нунтаглахаас эхэлдэг. Үйлдвэрүүд ихэвчлэн анхдагч эвдрэлд хацарт бутлуур, хоёрдогч хэмжээг тогтоохдоо цохилтот бутлуурыг ашигладаг. Зорилго нь зөвхөн чулуулгийг жижигрүүлэхээс цаашгүй. Та бөөмийн хэмжээг хатуу хуваарилах ёстой, ихэвчлэн 60-аас 200 торон хооронд байх ёстой. Энэхүү тусгай хэмжээ нь гадаргуугийн талбайг хамгийн их хэмжээгээр нэмэгдүүлдэг. Энэ нь хэт нарийн тоос үүсгэхгүйгээр үр тарианы хилийн орцыг ил гаргадаг. Хаягдал түүхий эдийг нарийн ширхэгтэй болгож, дараагийн шатанд хүчтэй бөглөрөл үүсгэдэг.
Хэмжээг нь тохируулсны дараа материал нь эрчимтэй цэвэрлэгээнд ордог. Хэт авианы болон механик цэвэрлэгээ нь элсийг усанд хүчтэй хутгана. Энэ үрэлт нь гадаргын шаварлаг эрдсийг зайлуулдаг. Мөн нимгэн хальсан төмрийн бүрээсийг арилгадаг. Шингэнийг арилгах нь эдгээр шинээр суллагдсан хөнгөн шаврыг илүү хүнд кварцын ширхэгээс ялгаж авдаг. Цэвэр гадаргуу нь гаднах шаврыг уусгахад эрчим хүч үрэхээс илүүтэй химийн бодисууд зөвхөн кварцтай харилцан үйлчилдэг.
Физик баяжуулалт нь кварцыг бусад салангид ашигт малтмалаас ялгаатай физик шинж чанарыг ашиглан тусгаарладаг.
Соронзон тусгаарлалт: Өндөр градиент соронзон тусгаарлагч нь парамагнит хольцыг урсгалаас гаргаж авдаг. Тэд гематит, ильменит, бутлагчаас үлдсэн механик төмрийн ул мөрийг үр дүнтэйгээр чиглүүлдэг.
Флотаци: Механик хутгалт нь тодорхой ашигт малтмалтай хавсарсан бөмбөлөгүүдийг үүсгэдэг. Энэ нь хээрийн жонш, гялтгануурыг кварцаас тусгаарладаг. Фторгүй флотаци нь өөр хүчлийг ашигладаг бөгөөд орчин үеийн үйлдвэрийн загварт хүрээлэн буй орчны хэрэгцээ шаардлага болж байна.
Таталцлын хүчээр тусгаарлах: Сэгсрэх ширээ нь эрдэс бодисыг нягтаар нь ялгахын тулд усны урсгал болон чичиргээг ашигладаг. Бид энэ алхамыг голчлон химийн боловсруулалт хийхээс өмнө гялтгануурын агууламжийг хянах зорилгоор ашигладаг.
Физик аргууд нь туйлын хязгаартай байдаг. Дөрөвдүгээр үе шат нь механик тусгаарлалтаас нарийн төвөгтэй химийн урвал руу шилжих үйл ажиллагаа юм. Энд та үр тарианы гүнд шингэсэн бичил харуурын орц, ул мөр элементүүдийг авч үзэх болно. Энэ үе шат нь түүхий эдийн үнэ цэнийг экспоненциалаар үржүүлдэг.
Гүн цэвэршүүлэхийн тулд хэт их дулааны болон химийн орчин шаардлагатай. Инженерийн параметрүүд нь таны үйл ажиллагааны ерөнхий үр ашгийг тодорхойлдог.
Кальцинжуулалт нь бүтцийн хэт ачааллыг өдөөдөг. Операторууд кварцыг 880 ° C-аас 950 ° C хүртэл халаана. Дэвшилтэт бүтцийн өөрчлөлтөд 1600 ° C хүртэл температурт тусгай динамик эргүүлэх зуухыг ашиглаж болно. Халаалтын дараа тэр даруй материалыг хурдан усаар унтраадаг.
Хэрэгжилтийн бодит байдал нь ердийн усыг унтраах нь ихэвчлэн хангалтгүй байдаг. Өндөр бүтээмжтэй байгууламжууд нь бөхөөх үе шатанд оксалик, цууны хүчил зэрэг органик хүчлийн уусмалыг ашигладаг. Температурын хурдацтай бууралт нь бага зэргийн хүчилтэй хослуулан цахиурын хэсгүүдэд хүчтэй бичил хугарал үүсгэдэг. Эдгээр бичил харуурын хагарал нь гүн шингэний орцыг урж, дараагийн боловсруулалтын шатанд хуримтлагдсан бохирдуулагчийг ил гаргадаг.
Хүчиллэг уусгах нь цахиурын матрицыг устгахгүйгээр металлын хольцыг уусгана. Энэ процесс нь холимог хүчиллэг системд тулгуурладаг. Инженерүүд ихэвчлэн давсны (HCl), азотын (HNO3) болон гидрофторын (HF) хүчлүүдийн нарийн харьцааг ашигладаг.
Элементийн уусах чадварын ялгаа нь механизмыг жолооддог. Холимог хүчил нь хөнгөн цагаан, төмөр, хром, титан зэрэг үлдэгдэлд халдаж, уусгана. Усны фторын хүчил нь онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь цахиурын торны хамгийн гаднах давхаргыг бага зэрэг уусгана. Энэхүү нутагшуулсан уусгах үйлдэл нь бусад хүчлүүдийг илүү гүн рүү нэвтрүүлэх боломжийг олгодог.
Хүчиллэг уусгалтын үр ашгийн харьцуулалтын хүснэгт |
||||
Уусгах арга |
Температурын хүрээ |
Боловсруулах хугацаа |
Хүчиллэгийн хэрэглээ |
Зорилтот бохирдлыг бууруулах |
|---|---|---|---|---|
Уламжлалт Нээлттэй НӨХ |
20 ° C - 50 ° C |
48 - 144 цаг |
Маш өндөр |
Дунд зэрэг (гадаргуу ба гүехэн орц) |
Өндөр даралтын хаалттай |
80 ° C - 150 ° C |
1.5 - 4 цаг |
Бага, дунд зэрэг |
Маш сайн (Гүн оруулга) |
Үр ашиг нь физик орчноос ихээхэн хамаардаг. Өндөр температур, өндөр даралттай битүү уусгах нь нийт хүчлийн хэрэглээг эрс багасгадаг. Энэ нь уламжлалт задгай саванд нэвт норгох аргаас хамаагүй хурдан химийн бодисыг бичил хугарал руу шахдаг.
6N цэвэр байдалд хүрэхийн тулд торны орлуулалтыг шууд шийдвэрлэх шаардлагатай. Хлоржуулж шарах нь цэвэршүүлэх эцсийн шат болдог. Операторууд кварцыг хлорын хий эсвэл хатуу хлоржуулагч бодисоор дүүргэсэн 1250 ° C-аас 1300 ° C хүртэл тасралтгүй шарсан орчинд нэвтрүүлдэг. Энэхүү хэт халуун ба реактив хий нь галд тэсвэртэй металлын ислийг буцалгах температур багатай металл хлорид болгон хувиргадаг. Эдгээр хлорид нь хурдан ууршдаг бөгөөд торны бүтцээс салж, яндангийн хий хэлбэрээр гадагшилдаг.
Хэрэв таны тоног төхөөрөмж үйл ажиллагааны стрессийн дор муудвал таны процессын дизайн тэг утгыг агуулна. Өндөр цэвэршилттэй үйлдвэрлэл нь үйлдвэрлэлийн стандарт машиныг устгадаг.
Химийн зэврэлт нь ашгийн хэмжээг устгадаг. Стандарт ган савнууд нь буцалж буй холимог хүчилд өртөхөд хурдан эвдрэх болно. Худалдан авах ажиллагааны багууд өндөр зэрэглэлийг зааж өгөх ёстой хүчил уусгах төхөөрөмж . HPQ боловсруулахад тусгайлан зориулсан Танд Teflon доторлогоотой (PTFE) эсвэл тусгай полимер бүрсэн реактор хэрэгтэй. Эдгээр савнууд нь нэг багцад 90-120 минутын турш уртасгах хугацаанд өндөр температурт холимог хүчиллэг орчинд тав тухтай байх ёстой.
Үймээн самуун нь өөр нэг том эмзэг байдлыг бий болгодог. Та хатуу хэрэгжүүлэх ёстой Холих савны техникийн үзүүлэлтүүд. Уусгах болон флотацийн үе шатуудын аль алинд нь хутгах систем нь жигд зүсэлтийн хүчийг хангах ёстой. Гэсэн хэдий ч тэд үрэлтийн улмаас хоёрдогч металлын бохирдлыг оруулахгүйгээр хийх ёстой. Та танк бүрийг дэвшилтэт керамик эсвэл өндөр зэрэглэлийн металл бус нийлмэл материалаар хийсэн импеллерээр тоноглох ёстой.
Эргэдэг зуух нь шохойжуулах ажлын ачааллыг зохицуулдаг. Амжилтанд хүрэхийн тулд дулааны хуваарилалтад үнэмлэхүй жигд байх шаардлагатай. Тэгш бус халаалт нь их хэмжээний болор согог, хаягдал түүхий эдэд хүргэдэг. Дээд зэрэглэлийн тохиргоо нь дотоод температурыг тогтвортой байлгахын тулд бал чулуу электродын массивыг ашигладаг. Динамик эргэлтийн систем нь кварцыг байнгын хөдөлгөөнд байлгаж, орон нутгийн халуун цэгүүдээс сэргийлж, үр тариа бүр ижил дулааны цохилтыг мэдэрдэг.
Найдвартай HPQ элсний үйлдвэрийн шийдэл нь аюулгүй байдлыг үндсэн ул мөртэй шууд нэгтгэдэг. Устөрөгчийн хайлуур жонш, хлорын хийтэй харьцах нь мэргэжлийн ноцтой аюулыг дагуулдаг. Үйл ажиллагаа нь хорт утааг барьж авахын тулд аж ахуйн нэгжийн түвшний цэвэрлэгч системийг шаарддаг. Та бүх химийн бүсэд гоожиж илрүүлэх автомат сүлжээг суурилуулах ёстой. Цаашилбал, уг байгууламжид нарийн төвөгтэй хүнд металлын фторыг гадагшлуулахаас өмнө саармагжуулах чадвартай бохир ус цэвэрлэх дэвшилтэт модуль хэрэгтэй.
Лабораторийн онолоос үйлдвэрлэлийн тасралтгүй үйл ажиллагаа руу шилжих явцад олон ирээдүйтэй төслүүд нуран унадаг. Нийтлэг бүтэлгүйтлийн цэгүүдийг таних нь таны хөрөнгө оруулалтыг хамгаалдаг.
Бүх түүхий кварцын статик процессын урсгал нь төслийн бүтэлгүйтлийн үндсэн шалтгаан болдог. Ашигт малтмалын ордууд байнга өөрчлөгдөж байдаг. Судас нь гадаргуу дээр маш сайн цэвэршилттэй байж болох ч гучин метрийн гүнд литийн өндөр агууламжтай байдаг. Үр дүнтэй үйл ажиллагаа явуулахын тулд байнгын эрдэс судлалын шинжилгээ шаардлагатай. Инженерүүд хүчлийн харьцаа, флотацийн урвалж, кальцинжуулалтын температурыг орж ирж буй хүдрийн тодорхой өдрийн профайлд нийцүүлэн тогтмол тохируулах ёстой.
Техникийн боломж нь арилжааны чадвартай тэнцэхгүй. Дунд зэргийн венийн кварцыг 5N цэвэршилт рүү түлхэх нь техникийн хувьд лабораторид ажиллах боломжтой. Гэсэн хэдий ч түүнд хүрэхийн тулд зургаан өдрийн турш өндөр концентрацитай хүчилд нэвт норгох шаардлагатай. Энэ нь үйл ажиллагааг арилжааны хувьд ашиггүй болгож байна. Химийн асар их зардал, өдөр тутмын асар бага хүчин чадал нь төлөвлөсөн ашгийг устгах болно. Та нэг кг цэвэршүүлсэн элсний зардлыг одоогийн зах зээлийн үнээр тооцох ёстой.
Хөрөнгө оруулагчид үе шаттайгаар хөгжүүлэхийг шаардах ёстой. Та эхлээд хаалттай лабораторийн шинжилгээг шаардах хэрэгтэй. Баталгаажуулсны дараа өдөрт 1-5 тонн боловсруулах модульчлагдсан туршилтын үйлдвэр байгуулна. Энэхүү хэмжүүр нь хүчиллэг хэрэглээний хэмжээ, бодит гарцын алдагдал, тоног төхөөрөмжийн элэгдлийн нарийн хэв маягийг тодорхойлдог. Туршилтын хэмжээнд ашиг орлоготой гэдгээ нотолсоны дараа л өдөрт 50 ба түүнээс дээш тонн боловсруулах арилжааны хэмжээний байгууламжид хөрөнгө оруулах ёстой.
Өрсөлдөх чадвартай өндөр цэвэршилттэй кварцын элсний үйлдвэрлэлд хүрэх нь геохимийн нарийн тохируулга, нарийн технологийн инженерчлэлийн дасгал юм. Та эдийн засгийн загвараа сүйтгэхгүйгээр хэт их химийн боловсруулалт хийснээр бага агуулгатай түүхий эдийг өндөр зэрэглэлийн зах зээлд хүчээр шахаж чадахгүй.
Төслийн эзэд тоног төхөөрөмж сонгох эсвэл үйлдвэрийн зураг төсөл боловсруулахаас өмнө өөрийн хүдрийн металлургийн шинжилгээний иж бүрэн тайланг баталгаажуулах ёстой. Энэ нь таны хадгаламжийн хүрч чадах цэвэр байдлын үнэмлэхүй дээд хязгаарыг тодорхойлдог. Зөв түнш нь таны хүдрийн хязгаарлалтыг тойрон дизайн хийх бөгөөд онолын дээд хэмжээнээс илүү өндөр зэрэглэлийн хүчилээр уусгах төхөөрөмж, модульчлагдсан өргөтгөх чадварыг эрэмбэлэх болно. Урт хугацааны үйл ажиллагааны амжилтыг хангахын тулд аргачлалаар үргэлжлүүлж, туршилтын хэмжээнд баталгаажуулж, зэврэлтээс хамгаалах дэд бүтцийг эрэмбэлэх.
Х: Хагас дамжуулагчийн хэрэглээний хамгийн бага цэвэршилт нь ихэвчлэн 99.9999% (6N) байдаг. Эдгээр үйлдвэрлэгчид шүлтлэг метал (Na, K, Li) болон шилжилтийн метал (Fe, Ti) дээр маш хатуу хязгаарлалт тавьдаг, учир нь ул мөр элементүүд нь эцсийн цахиурын ялтсуудын цахилгаан шинж чанарыг өөрчилдөг.
Х: Аюултай ч HF нь кварцын цахиурын матрицыг бага зэрэг нээх онцгой чадвартай. Энэхүү нутагшсан уусалт нь HCl ба HNO3 зэрэг бусад хүчилд гүн шингэсэн хольц, шингэний нэгдэлд хүрэх боломжийг олгодог бөгөөд өөрөөр хэлбэл болор дотор хамгаалагдсан хэвээр үлдэнэ.
Хариулт: Үгүй. Хэрэв цахиурын анхны орд нь торонд холбогдсон хольцын өндөр агууламжтай бол (хөнгөн цагаан зэрэг элементүүд нь болор бүтэц дэх цахиурыг химийн аргаар орлуулсан) механик болон химийн аргаар цэвэршүүлэх нь эдийн засгийн хувьд боломжгүй болно. Та бүтцийн орлуулалтыг угааж чадахгүй.
