6N (≥99.9999% arassalyk) örän ýokary arassa kükürdiň öndürilmegi üçin köp tapgyrly distillýasiýa, çuňňur adsorbsiýa we örän arassa süzgüç gerek bolýar, bu bolsa metallaryň yzlaryny, organiki garyndylary we bölejikleri aýyrmaga mümkinçilik berýär. Aşakda wakuum distillýasiýa, mikrotolkun kömegi bilen arassalamak we takyk gaýtadan işlemek tehnologiýalaryny öz içine alýan senagat möçberindäki proses görkezilýär.
I. Çig malyň öňünden işlenilmegi we hapaçylyklaryň aýrylmagy
1. Çig malyň saýlanmagy we öňünden işlenilmegi
- Talaplar: Başlangyç kükürt arassalygy ≥99.9% (3N derejeli), umumy metal garyndylary ≤500 ppm, organiki uglerod mukdary ≤0.1%.
- Mikrotolkunly peçde eremek:
Çig kükürt mikrotolkunly reaktorda (2,45 GHz ýygylyk, 10–15 kW kuwwatlylyk) 140–150°C temperaturada gaýtadan işlenilýär. Mikrotolkunly dipol aýlanyşy organiki garyndylary (meselem, smola birleşmelerini) çüýredýän mahaly çalt eremegini üpjün edýär. Ereme wagty: 30–45 minut; mikrotolkunly peçiň içine girmek çuňlugy: 10–15 sm - Deionizirlenen suw bilen ýuwmak:
Eriýän kükürt suwda ereýän duzlary (meselem, ammonium sulfaty, natriý hloridini) aýyrmak üçin 1 sagatlap garyşdyrylan reaktorda (120°C, 2 bar basyş) 1:0.3 massa gatnaşygynda deionlaşdyrylan suw bilen (garşylyk ≥18 MΩ·sm) garyşdyrylýar. Suwda ereýän duzlary (meselem, ammonium sulfaty, natriý hlorid) aýyrmak üçin suw fazasy dekantasiýa edilýär we geçirijilik ≤5 μS/sm2 bolýança 2–3 sikl üçin gaýtadan ulanylýar.
2. Köp tapgyrly adsorbsiýa we süzgüç
- Diatomusly Ýer/Aktiwleşdirilen Kömür Adsorbsiýasy:
Diatom toprak (0,5–1%) we aktiwleşdirilen kömür (0,2–0,5%) metal komplekslerini we galan organiki maddalary adsorbsiýa etmek üçin azot goragy astynda (130°C, 2 sagat garyşdyrma) erän kükürde goşulýar. - Ultra-Takyklykly Filtrasiýa:
Titan sinterlenen süzgüçleri ulanyp iki tapgyrly süzgüçleme (0,1 μm gözenek ölçegi) ≤0,5 MPa ulgam basyşynda. Süzgüçden soňky bölejikleriň sany: ≤10 bölejik/L (ölçegi >0,5 μm).
II. Köp tapgyrly wakuum distillýasiýasy
1. Ilkinji distillýasiýa (Metall garyndylaryny aýyrmak)
- Enjamlar: 316L poslamaýan polatdan ýasalan gaplama (≥15 nazaryýet plastinalary), wakuum ≤1 kPa bolan ýokary arassa kwarts distillýasiýa kolonnasy.
- Işleýiş parametrleri:
- Iýmitiň temperaturasy: 250–280°C (kükürt daşky gurşawyň basyşy astynda 444.6°C-de gaýnaýar; wakuum gaýnama nokadyny 260–300°C-e çenli peseldýär).
- Reflüks gatnaşygy: 5:1–8:1; sütüniň ýokarky temperaturasynyň üýtgemesi ≤±0.5°C.
- Önüm: Kondensirlenen kükürt arassalygy ≥99.99% (4N derejeli), umumy metal garyndylary (Fe, Cu, Ni) ≤1 ppm.
2. Ikinji derejeli molekulýar distillýasiýa (Organiki garyndylary aýyrmak)
- Enjamlar: 10–20 mm bugaryş-kondensasiýa aralygy bolan gysga ýolly molekulýar distillýator, bugaryş temperaturasy 300–320°C, wakuum ≤0.1 Pa.
- Hapaçylyklary aýyrmak:
Pes gaýnaýan organiki maddalar (meselem, tioefirler, tiofen) buglanýar we boşaldylýar, ýokary gaýnaýan hapaçylyklar (meselem, poliaromatikler) bolsa molekulýar erkin ýoldaky tapawutlar sebäpli galyndylaryň içinde galýar. - Önüm: Kükürt arassalygy ≥99.999% (5N derejeli), organiki uglerod ≤0.001%, galyndy derejesi <0.3%.
3. Üçünji Zonany Arassalamak (6N Arassalygyna Ýetmek)
- Enjamlar: Köp zolakly temperatura gözegçiligi (±0.1°C) bolan gorizontal zona arassalaýjy, zonanyň hereket tizligi 1–3 mm/sagat.
- Aýrylyşmak:
Segregasiýa koeffisiýentlerini ulanmak (K=C gaty/C suwuklykK=Cberk /Csuwuklyk (suwuklyk), 20–30 zona külçe ujundan konsentrat metallary (As, Sb) geçirýär. Kükürt külçesiniň soňky 10–15% -i zyňylýar.
III. Bejerişden soňky we örän arassa emele getirmek
1. Ultra arassa ergin ekstraksiýasy
- Efir/Uglerod Tetrahlorid Ekstraksiýasy:
Kükürt polýar organiki maddalaryň yzyny aýyrmak üçin 30 minutlap ultrases kömegi bilen (40 kHz, 40°C) hromatografik derejeli efir bilen (1:0,5 göwrüm gatnaşygy) garyşdyrylýar. - Erijiniň dikeldilmegi:
Molekulýar elek adsorbsiýasy we wakuum distillasiýasy ergin galyndylaryny ≤0.1 ppm çenli azaldýar.
2. Ultrafiltrasiýa we Ion alyş-çalşygy
- PTFE membran ultrafiltrasiýasy:
Eriýän kükürt 160–180°C we ≤0.2 MPa basyşda 0.02 μm PTFE membranalaryndan süzülýär. - Ion alyş-çalyş smolalary:
Şelatlaýjy smolalar (meselem, Amberlite IRC-748) ppb derejesindäki metal ionlaryny (Cu²⁺, Fe³⁺) sagatda 1–2 BV akym tizliginde aýyrýar.
3. Ultra arassa daşky gurşawy döretmek
- Inert Gaz Atomizasiýa:
10-njy synpyň arassa otagynda ereýän kükürt azot bilen (0,8–1,2 MPa basyş) 0,5–1 mm sferiki granulalara (çyglylyk <0,001%) atomlaşdyrylýar. - Wakuum gaplama:
Oksidlenmegiň öňüni almak üçin gutarnykly önüm ultra arassa argonyň (≥99.9999% arassalyk) aşagynda alýumin kompozit plýonkasynda wakuum bilen möhürlenýär.
IV. Esasy proses parametrleri
| Proses tapgyry | Temperatura (°C) | Basyş | Wagt/Tizlik | Esasy enjamlar |
| Mikrotolkunly peçde ereme | 140–150 | Daşky gurşaw | 30–45 minut | Mikrotolkunly reaktor |
| Deionizirlenen suw bilen ýuwmak | 120 | 2 bar | 1 sagat/sikl | Garyşdyrylan reaktor |
| Molekulýar distillýasiýa | 300–320 | ≤0.1 Pa | Üznüksiz | Gysga ýolly molekulýar distillýator |
| Zonany arassalamak | 115–120 | Daşky gurşaw | 1–3 mm/sagat | Gorizontal Zonany Arassalaýjy |
| PTFE Ultrafiltrasiýa | 160–180 | ≤0.2 MPa | 1–2 m³/s akym | Ýokary temperatura süzgüji |
| Azot atomizasiýa | 160–180 | 0.8–1.2 MPa | 0,5–1 mm granulalar | Atomlaşdyrma diňi |
V. Hil gözegçiligi we synag
- Yz garyndysynyň seljermesi:
- GD-MS (Ýalpyldawuklyk boşaltma massa spektrometriýasy): Metallary ≤0.01 ppb derejesinde anyklaýar.
- TOC Analizatory: Organiki uglerody ≤0.001 ppm ölçeýär.
- Bölejikleriň ölçeglerini gözegçilikde saklamak:
Lazer difraksiýasy (Mastersizer 3000) D50-iň ≤±0.05 mm çetleşmesini üpjün edýär. - Ýüziň arassalygy:
XPS (Rentgen fotoelektron spektroskopiýasy) ýüz oksidiniň galyňlygynyň ≤1 nm bolandygyny tassyklaýar.
VI. Howpsuzlyk we daşky gurşawyň dizaýny
- Partlamanyň öňüni almak:
Infragyzyl alow detektorlary we azot suw basma ulgamlary kislorod derejesini <3% saklaýar - Emissiýa gözegçiligi:
- Kislota gazlary: Iki tapgyrly NaOH arassalamak (20% + 10%) ≥99.9% H₂S/SO₂ aýyrýar.
- Uçujy organiki maddalar: Zeolit rotory + RTO (850°C) metan däl uglewodorodlary ≤10 mg/m³ çenli azaldýar.
- Galyndylary gaýtadan işlemek:
Ýokary temperatura reduksiyasy (1200°C) metallary gaýtadan dikeltmäge mümkinçilik berýär; kükürtiň galyndylary <0,1%.
VII. Tehno-ykdysady ölçegler
- Energiýa sarp edilişi: 6N kükürdiň her tonnasy üçin 800–1200 kWt/sag elektrik energiýasy we 2–3 tonna bug.
- Ýol ber: Kükürtiň dikeldilmegi ≥85%, galyndy derejesi <1.5%.
- BahasyÖnümçilik bahasy ~120,000–180,000 CNY/tonna; bazar bahasy 250,000–350,000 CNY/tonna (ýarymgeçiriji görnüşli).
Bu proses ýarymgeçiriji fotorezistler, III-V birleşme substratlary we beýleki ösen ulanylyşlar üçin 6N kükürt öndürýär. Real wagt gözegçiligi (meselem, LIBS element analizi) we ISO 1-nji synp arassa otag kalibrlemesi yzygiderli hili üpjün edýär.
Bellikler
- 2-nji salgylanma: Senagat kükürdini arassalamak standartlary
- 3-nji salgylanma: Himiki inženerçilikde ösen süzgüçleme usullary
- 6-njy salgylanma: Ýokary arassa materiallary gaýtadan işlemek boýunça gollanma
- 8-nji salgylanma: Ýarymgeçirijili himiki önümçilik protokollary
- 5-nji salgylanma: Wakuum distilýasiýasyny optimizirlemek
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 2-nji apreli