6N (≥99.9999% сафлык) ультра-югары сафлыклы күкерт җитештерү өчен күп баскычлы дистилляция, тирән адсорбция һәм ультра-чиста фильтрлау кирәк, бу металл эзләрен, органик катнашмаларны һәм кисәкчәләрне бетерү өчен кирәк. Түбәндә вакуум дистилляциясен, микродулкынлы ярдәм ярдәмендә чистартуны һәм төгәл эшкәртүдән соңгы технологияләрне берләштергән сәнәгать масштабындагы процесс күрсәтелгән.
I. Чималны алдан эшкәртү һәм пычракны бетерү
1. Чимал сайлау һәм алдан эшкәртү
- Таләпләр: Башлангыч күкерт сафлыгы ≥99.9% (3N маркасы), гомуми металл катнашмалары ≤500 ppm, органик углерод күләме ≤0.1%.
- Микродулкынлы мич ярдәмендә эретү:
Чимал күкерт микродулкынлы реакторда (2,45 ГГц ешлык, 10–15 кВт куәт) 140–150°C температурада эшкәртелә. Микродулкынлы диполь әйләнеше органик катнашмаларны (мәсәлән, смола кушылмаларын) таркату белән бергә тиз эрүне тәэмин итә. Эрү вакыты: 30–45 минут; микродулкынлы мичнең үтеп керү тирәнлеге: 10–15 см - Деионизацияләнгән су белән юу:
Эретелгән күкерт суда эри торган тозларны (мәсәлән, аммоний сульфаты, натрий хлориды) чыгару өчен 1 сәгать дәвамында болгатылган реакторда (120°C, 2 бар басым) деионизацияләнгән су белән (каршылык ≥18 MΩ·см) 1:0,3 масса нисбәтендә кушыла. Суда эри торган тозларны (мәсәлән, аммоний сульфаты, натрий хлориды) бетерү өчен су фазасы декантлана һәм үткәрүчәнлек ≤5 мкС/см2 булганчы 2–3 цикл дәвамында кабат кулланыла.
2. Күп баскычлы адсорбция һәм фильтрация
- Диатомлы җир/Активлаштырылган углерод адсорбциясе:
Металл комплексларын һәм калдык органик матдәләрне адсорбцияләү өчен, диатомлы җир (0,5–1%) һәм активлаштырылган күмер (0,2–0,5%) азот саклавы астында эретелгән күкерткә өстәлә (130°C, 2 сәгать болгату). - Югары төгәллекле фильтрлау:
≤0,5 МПа система басымында титан белән эшкәртелгән фильтрлар кулланып ике этаплы фильтрлау (0,1 мкм тишек зурлыгы). Фильтрациядән соңгы кисәкчәләр саны: ≤10 кисәкчә/л (зурлыгы >0,5 мкм).
II. Күп этаплы вакуум дистилляция процессы
1. Беренчел дистилляция (металл катнашмасын бетерү)
- Җиһазлар: 316L дат басмас корычтан эшләнгән структуралы төргәкләү (≥15 теоретик пластина) белән югары чисталыклы кварц дистилляция колонкасы, вакуум ≤1 кПа.
- Операцион параметрлар:
- Азык температурасы: 250–280°C (күкерт әйләнә-тирә мохит басымы астында 444,6°C температурада кайный; вакуум кайнау температурасын 260–300°C кадәр киметә).
- Рефлюкс нисбәте: 5:1–8:1; багана өске температурасы тирбәнеше ≤±0,5°C.
- Продукт: Конденсацияләнгән күкерт сафлыгы ≥99.99% (4N маркасы), гомуми металл катнашмалары (Fe, Cu, Ni) ≤1 ppm.
2. Икенчел молекуляр дистилляция (органик катнашмаларны бетерү)
- Җиһазлар: 10–20 мм парга әйләнү-конденсация аралыгы булган кыска юллы молекуляр дистиллятор, парга әйләнү температурасы 300–320°C, вакуум ≤0.1 Па.
- Пычраклыкны аеру:
Түбән кайнаучы органик матдәләр (мәсәлән, тиоэфирлар, тиофен) парга әйләнә һәм эвакуацияләнә, ә югары кайнаучы катнашмалар (мәсәлән, полиароматиклар) молекуляр ирекле юл аермалары аркасында калдыкларда кала. - Продукт: Күкерт сафлыгы ≥99.999% (5N маркасы), органик углерод ≤0.001%, калдык дәрәҗәсе <0.3%.
3. Өченчел зонаны эшкәртү (6N сафлыкка ирешү)
- Җиһазлар: Күп зоналы температураны көйләү мөмкинлеге булган горизонталь зона эшкәртү җайланмасы (±0,1°C), зона хәрәкәте тизлеге 1–3 мм/сәг.
- Сегрегация:
Сегрегация коэффициентларын куллану (K=C каты/C сыекчаK=Cкаты /Cсыеклык (), 20–30 зонасы металл концентратларын (As, Sb) коелма очыннан үткәрә. Күкерт коелмасының соңгы 10–15% ы ташлана.
III. Эшкәртүдән соңгы һәм бик чиста формалаштыру
1. Бик чиста эреткеч экстракциясе
- Эфир/Углерод тетрахлоридын экстракцияләү:
Поляр органик матдәләрнең эзләрен бетерү өчен, күкерт хроматографик дәрәҗәдәге эфир белән (1:0,5 күләм нисбәте) ультратавыш ярдәме астында (40 кГц, 40°C) 30 минут дәвамында кушыла. - Эреткечне торгызу:
Молекуляр иләк адсорбциясе һәм вакуум дистилляциясе эреткеч калдыкларын ≤0,1 ppm кадәр киметә.
2. Ультрафильтрация һәм ион алмашу
- PTFE мембраналы ультрафильтрация:
Эретелгән күкерт 160–180°C температурада һәм ≤0,2 МПа басымда 0,02 мкм PTFE мембраналары аша фильтрлана. - Ион алмашу смолалары:
Хелат сумалалары (мәсәлән, Amberlite IRC-748) ppb дәрәҗәсендәге металл ионнарын (Cu²⁺, Fe³⁺) сәгатенә 1–2 BV агым тизлегендә бетерә.
3. Бик чиста мохит формалаштыру
- Инерт газ атомизациясе:
10 нчы класслы чиста бүлмәдә эрегән күкерт азот белән (0,8–1,2 МПа басым астында) 0,5–1 мм сферик гранулаларга атомлаштырыла (дымлылык <0,001%). - Вакуум төргәкләү:
Окисляцияне булдырмас өчен, соңгы продукт ультра-чиста аргон (≥99.9999% сафлык) астында алюминий композит пленкасында вакуум белән мөһерләнә.
IV. Төп процесс параметрлары
| Процесс этабы | Температура (°C) | Басым | Вакыт/Тизлек | Төп җиһазлар |
| Микродулкынлы эретү | 140–150 | Әйләнә-тирә мохит | 30–45 мин | Микродулкынлы реактор |
| Деионизацияләнгән су белән юу | 120 | 2 бар | 1 сәгать/цикл | Кушылган реактор |
| Молекуляр дистилляция | 300–320 | ≤0.1 Па | Өзлексез | Кыска юллы молекуляр дистиллятор |
| Зоналарны эшкәртү | 115–120 | Әйләнә-тирә мохит | 1–3 мм/сәг | Горизонталь зона эшкәртүчесе |
| PTFE ультрафильтрациясе | 160–180 | ≤0.2 МПа | 1–2 м³/сәг агым | Югары температуралы фильтр |
| Азот атомизациясе | 160–180 | 0,8–1,2 МПа | 0,5–1 мм гранулалар | Атомизация манарасы |
V. Сыйфат контроле һәм сынау
- Эз катнашмасын анализлау:
- GD-MS (Ялтыравыклы разряд масса-спектрометриясе): Металларны ≤0.01 ppb дәрәҗәсендә ачыклый.
- TOC анализаторы: Органик углеродны ≤0,001 ppm үлчи.
- Кисәкчәләр зурлыгын контрольдә тоту:
Лазер дифракциясе (Mastersizer 3000) D50 тайпылышын ≤±0,05 мм тәэмин итә. - Өслек чисталыгы:
XPS (рентген фотоэлектрон спектроскопиясе) өслек оксиды калынлыгының ≤1 нм булуын раслый.
VI. Куркынычсызлык һәм әйләнә-тирә мохитне проектлау
- Шартлауны булдырмау:
Инфракызыл ялкын детекторлары һәм азот тутыру системалары кислород дәрәҗәсен <3% саклый - Чыгаруларны контрольдә тоту:
- Әче газлар: Ике этаплы NaOH чистарту (20% + 10%) ≥99,9% H₂S/SO₂ны бетерә.
- Учучы органик берләшмәләр: Цеолит роторы + RTO (850°C) метан булмаган углеводородларны ≤10 мг/м³ кадәр киметә.
- Чүп-чарны кабат эшкәртү:
Югары температуралы киметү (1200°C) металларны торгыза; калдык күкерт күләме <0,1%.
VII. Техно-икътисади метрикалар
- Энергия куллану: 6N күкертнең бер тоннасына 800–1200 кВт/сәг электр энергиясе һәм 2–3 тонна пар.
- Уңыш бирегез: Күкертнең алынуы ≥85%, калдыклар дәрәҗәсе <1.5%.
- Бәясе: Җитештерү бәясе ~120,000–180,000 юань/тонна; базар бәясе 250,000–350,000 юань/тонна (ярымүткәргеч сорты).
Бу процесс ярымүткәргеч фоторезистлар, III-V кушылма субстратлары һәм башка алдынгы кушымталар өчен 6N күкерт җитештерә. Реаль вакыт режимында күзәтү (мәсәлән, LIBS элемент анализы) һәм ISO 1 класслы чиста бүлмә калибрлавы даими сыйфатны тәэмин итә.
Искәрмәләр
- 2 нче сылтама: Сәнәгать күкертен чистарту стандартлары
- 3 нче сылтама: Химик инженериядә алдынгы фильтрлау ысуллары
- 6 нчы сылтама: Югары чисталыклы материалларны эшкәртү кулланмасы
- 8 нче сылтама: Ярымүткәргечле химик матдәләр җитештерү протоколлары
- 5 нче сылтама: Вакуум дистилляциясен оптимальләштерү
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 2 апреле