Tecnologia de produção de pó de sílica esférica de alta pureza e baixa radioatividade
O pó de silício esférico é amplamente utilizado em embalagens de circuitos integrados devido à sua excelente fluidez e baixo coeficiente de expansão térmica. Com o desenvolvimento da tecnologia de empacotamento de circuitos integrados em grande e ultra grande escala, a fim de evitar erros leves em dispositivos semicondutores, são obtidos elementos radioativos. Em particular, o micropó de sílica esférica de alta pureza e baixa radioatividade com teor de urânio (U) (fração de massa) inferior a 1 × 10-9 tornou-se um hotspot de pesquisa nos últimos anos.
Primeiro, o elemento de urânio (U6 +) no pó de silício ultrafino é disperso na pasta ácida e, em seguida, o dispositivo de adsorção mesoporosa composto de cerâmica de SiO2 e favo de mel é usado para adsorvê-lo para completar a seleção e purificação do material, de modo que o silício ultrafino pó O conteúdo total do elemento urânio (U) é reduzido para menos de 1×10-9, e o pó de sílica esférica de alta pureza e baixa radioatividade é finalmente obtido pelo método de fusão por chama e tecnologia de pós-processamento não poluente. O dispositivo de adsorção mesoporosa pode ser facilmente e rapidamente separado da pasta após a adsorção ser concluída e pode realizar reciclagem e amplificação em larga escala; e as amostras obtidas têm as características de alta esfericidade e distribuição de tamanho de partícula controlável e, ao mesmo tempo, o desempenho de aplicação, como bom desempenho de fluidez.
1. Seleção e purificação de microssílica
O primeiro passo é pré-tratar o micropó de silício contendo urânio (U)
O segundo passo é preparar um dispositivo de adsorção mesoporosa
A terceira etapa, adsorção e purificação
No experimento, pó de silício comum com um teor de urânio (U) de 9,7 × 10-9 foi selecionado para purificação. Se apenas água deionizada fosse usada para purificar o pó de silício ultrafino, o conteúdo do elemento de urânio (U) no material era apenas de 9,7 × 10-9. É reduzido para 9,0 × 10-9; quando o pó de silício ultrafino é disperso com uma solução de pH≤4,5, o conteúdo do elemento de urânio (U) no pó de silício purificado pode ser reduzido para 7,3×10-9.
No entanto, devido à falha na remoção do elemento de urânio hexavalente disperso na pasta ácida, o elemento de urânio é reabsorvido na superfície das partículas de micropó de silício durante o processo de sedimentação e secagem, o que reduz o efeito de purificação. elemento de urânio. Após o uso do dispositivo de adsorção mesoporosa, o elemento hexavalente de urânio (U6+) disperso na pasta pode ser efetivamente adsorvido pelo aerogel à base de SiO2 e diminuído gradualmente com o aumento dos tempos de adsorção. Após três experimentos de purificação e separação, o conteúdo do elemento de urânio (U) pode ser reduzido para 6×10-10. Isso mostra que quando a pureza do material não pode atender aos requisitos para a produção direta de pó de sílica esférica de alta pureza e baixa radioatividade, o teor de urânio também pode ser reduzido usando a tecnologia de purificação seletiva. Os resultados experimentais também mostram que o urânio no micropó de silício pode ser efetivamente separado por lavagem ácida, e o urânio separado pode ser adsorvido eficientemente pelo material de adsorção mesoporoso. Com base nesta tecnologia de processo, a produção em lote subsequente pode ser realizada.
2. Projeto de esferoidização e distribuição de tamanho de partícula
Primeiro, adicione proteção cerâmica de zircônia à superfície de todas as partes com as quais o pó de silício ultrafino possa entrar em contato no processo subsequente para garantir que o elemento de urânio (U) não seja introduzido no processo subsequente para causar poluição secundária e, em seguida, coloque o pó de silício ultrafino no forno de esferoidização, através do campo de temperatura (1800 ~ 2200 ℃), o campo de fluxo de ar (com oxigênio como gás de transporte e oxidante, gás natural como gás, a relação da taxa de fluxo de o gás e o oxidante é 1,05) e o fluxo de material (50 ~ 500kg/h) O controle da esferoidização é realizado, e o pó de silício ultrafino permanece no campo de temperatura por 0,1-3s sob uma certa pressão de ar. Os produtos esferoidizados são submetidos à classificação e composição do tamanho das partículas, e a distribuição do tamanho das partículas correspondente é projetada de acordo com os diferentes requisitos de embalagem.
O processo de produção reduz até certo ponto a dependência excessiva de matérias-primas de alta pureza para a produção de micropó de sílica esférica de alta pureza e baixa radioatividade.