Technologie de production de poudre de silice sphérique de haute pureté et faiblement radioactive
La poudre de silicium sphérique est largement utilisée dans le conditionnement des circuits intégrés en raison de son excellente fluidité et de son faible coefficient de dilatation thermique. Avec le développement de la technologie de conditionnement de circuits intégrés à grande et très grande échelle, afin d’éviter les erreurs logicielles dans les dispositifs à semi-conducteurs, des éléments radioactifs sont obtenus. En particulier, la micropoudre de silice sphérique de haute pureté et faiblement radioactive avec une teneur en uranium (U) (fraction massique) inférieure à 1 × 10-9 est devenue un point chaud de la recherche ces dernières années.
Tout d’abord, l’élément uranium (U6 +) dans la poudre de silicium ultrafine est dispersé dans la suspension acide, puis le dispositif d’adsorption mésoporeux composite en céramique aérogel et nid d’abeille SiO2 est utilisé pour l’adsorber afin de compléter la sélection et la purification des matériaux, de sorte que le silicium ultrafin poudre La teneur totale en élément uranium (U) est réduite à moins de 1 × 10-9, et une poudre de silice sphérique de haute pureté et faiblement radioactive est finalement obtenue par une méthode de fusion à la flamme et une technologie de post-traitement non polluante. Le dispositif d’adsorption mésoporeux peut être facilement et rapidement séparé de la suspension une fois l’adsorption terminée, et peut réaliser un recyclage et une amplification à grande échelle ; et les échantillons obtenus ont les caractéristiques d’une sphéricité élevée et d’une distribution granulométrique contrôlable, et en même temps, les performances d’application telles que les performances de fluidité sont bonnes.
1. Sélection et purification de la microsilice
La première étape consiste à prétraiter la micropoudre de silicium contenant de l’uranium (U)
La deuxième étape consiste à préparer un dispositif d’adsorption mésoporeux
La troisième étape, adsorption et purification
Dans l’expérience, une poudre de silicium ordinaire avec une teneur en uranium (U) de 9,7 × 10-9 a été sélectionnée pour la purification. Si seule de l’eau déminéralisée était utilisée pour purifier la poudre de silicium ultrafine, la teneur en élément uranium (U) dans le matériau n’était que de 9,7×10-9 Elle est réduite à 9,0×10-9 ; lorsque la poudre de silicium ultrafine est dispersée avec une solution de pH ≤ 4,5, la teneur en élément uranium (U) dans la poudre de silicium purifiée peut être réduite à 7,3 x 10-9.
Cependant, en raison de l’incapacité à éliminer l’élément uranium hexavalent dispersé dans la suspension acide, l’élément uranium est réadsorbé à la surface des particules de micropoudre de silicium pendant le processus de sédimentation et de séchage, ce qui réduit l’effet de purification. élément uranium. Après avoir utilisé le dispositif d’adsorption mésoporeux, l’élément d’uranium hexavalent (U6+) dispersé dans la suspension a pu être efficacement adsorbé par l’aérogel à base de SiO2 et diminué progressivement avec l’augmentation des temps d’adsorption. Après trois expériences de purification et de séparation, la teneur en élément uranium (U) peut être réduite à 6×10-10. Cela montre que lorsque la pureté du matériau ne peut pas répondre aux exigences de la production directe de poudre de silice sphérique de haute pureté et faiblement radioactive, la teneur en uranium peut également être réduite en utilisant la technologie de purification sélective. Les résultats expérimentaux montrent également que l’uranium dans la micropoudre de silicium peut être efficacement séparé par lavage à l’acide, et que l’uranium séparé peut être efficacement adsorbé par le matériau d’adsorption mésoporeux. Sur la base de cette technologie de processus, une production par lots ultérieure peut être effectuée.
2. Sphéroïdisation et conception de la distribution granulométrique
Tout d’abord, ajoutez une protection céramique de zircone à la surface de toutes les pièces avec lesquelles la poudre de silicium ultrafine peut entrer en contact dans le processus ultérieur pour vous assurer que l’élément uranium (U) ne sera pas introduit dans le processus ultérieur pour provoquer une pollution secondaire, puis placez la poudre de silicium ultrafine dans le four de sphéroïdisation, à travers le champ de température (1800 ~ 2200 ℃), le champ d’écoulement d’air (avec de l’oxygène comme gaz porteur et oxydant, du gaz naturel comme gaz, le rapport du débit de le gaz et l’oxydant est de 1,05) et le flux de matière (50 ~ 500 kg/h) Le contrôle de la sphéroïdisation est effectué et la poudre de silicium ultra-fine reste dans le champ de température pendant 0,1 à 3 s sous une certaine pression d’air. Les produits sphéroïdisés sont soumis à une classification et à un mélange granulométriques, et la distribution granulométrique correspondante est conçue en fonction de différentes exigences d’emballage.
Le processus de production réduit dans une certaine mesure la dépendance excessive vis-à-vis des matières premières de haute pureté pour la production de micropoudres de silice sphérique de haute pureté et faiblement radioactives.