Tecnología de producción de polvo de sílice esférico de baja radiactividad y alta pureza
El polvo de silicio esférico se usa ampliamente en el empaque de circuitos integrados debido a su excelente fluidez y bajo coeficiente de expansión térmica. Con el desarrollo de la tecnología de empaquetado de circuitos integrados a gran y ultra gran escala, se obtienen elementos radiactivos para evitar errores leves en los dispositivos semiconductores. En particular, el micropolvo de sílice esférica de alta pureza y baja radiactividad con un contenido de uranio (U) (fracción de masa) inferior a 1 × 10-9 se ha convertido en un foco de investigación en los últimos años.
Primero, el elemento de uranio (U6+) en el polvo de silicio ultrafino se dispersa en la suspensión ácida, y luego el aerogel de SiO2 y el dispositivo de adsorción mesoporosa compuesta de cerámica de nido de abeja se utiliza para adsorberlo para completar la selección y purificación del material, de modo que el silicio ultrafino polvo El contenido total del elemento uranio (U) se reduce a menos de 1 × 10-9, y finalmente se obtiene polvo de sílice esférico de alta pureza y baja radiactividad mediante el método de fusión por llama y tecnología de posprocesamiento no contaminante. El dispositivo de adsorción mesoporoso se puede separar fácil y rápidamente de la suspensión una vez que se completa la adsorción, y puede realizar el reciclaje y la amplificación a gran escala; y las muestras obtenidas tienen las características de alta esfericidad y distribución de tamaño de partícula controlable y, al mismo tiempo, el rendimiento de la aplicación, como el rendimiento de fluidez, es bueno.
1. Selección y purificación de microsílice
El primer paso es pretratar el micropolvo de silicio que contiene uranio (U).
El segundo paso es preparar un dispositivo de adsorción mesoporoso.
El tercer paso, adsorción y purificación.
En el experimento, se seleccionó para la purificación polvo de silicio común con un contenido de uranio (U) de 9,7 × 10-9. Si solo se usó agua desionizada para purificar el polvo de silicio ultrafino, el contenido de elementos de uranio (U) en el material fue solo de 9,7 × 10-9. Se reduce a 9,0 × 10-9; cuando el polvo de silicio ultrafino se dispersa con una solución de pH≤4,5, el contenido de elementos de uranio (U) en el polvo de silicio purificado se puede reducir a 7,3 × 10-9.
Sin embargo, debido a que no se eliminó el elemento de uranio hexavalente disperso en la suspensión ácida, el elemento de uranio se vuelve a absorber en la superficie de las partículas de micropolvo de silicio durante el proceso de sedimentación y secado, lo que reduce el efecto de purificación. elemento de uranio Después de usar el dispositivo de adsorción mesoporoso, el elemento de uranio hexavalente (U6+) disperso en la suspensión podría ser absorbido de manera efectiva por el aerogel a base de SiO2 y disminuir gradualmente con el aumento de los tiempos de adsorción. Después de tres experimentos de purificación y separación, el contenido de elementos de uranio (U) se puede reducir a 6 × 10-10. Esto demuestra que cuando la pureza del material no puede cumplir con los requisitos para la producción directa de polvo de sílice esférico de alta pureza y baja radioactividad, el contenido de uranio también se puede reducir mediante el uso de la tecnología de purificación selectiva. Los resultados experimentales también muestran que el uranio en el micropolvo de silicio se puede separar de manera efectiva mediante lavado con ácido, y el uranio separado se puede adsorber de manera eficiente mediante el material de adsorción mesoporoso. Sobre la base de esta tecnología de proceso, se puede llevar a cabo la producción por lotes posterior.
2. Diseño de distribución de tamaño de partícula y esferoidización
Primero, agregue protección cerámica de zirconia a la superficie de todas las partes con las que el polvo de silicio ultrafino pueda entrar en contacto en el proceso posterior para garantizar que el elemento de uranio (U) no se introduzca en el proceso posterior para causar contaminación secundaria, y luego coloque el polvo de silicio ultrafino en el horno de esferoidización, a través del campo de temperatura (1800 ~ 2200 ℃), el campo de flujo de aire (con oxígeno como gas portador y oxidante, gas natural como gas, la relación del caudal de el gas y el oxidante es 1,05) y el flujo de material (50 ~ 500 kg/h) Se lleva a cabo el control de esferoidización, y el polvo de silicio ultrafino permanece en el campo de temperatura durante 0,1-3 s bajo cierta presión de aire. Los productos esferoidizados se someten a la clasificación y composición del tamaño de partícula, y la distribución del tamaño de partícula correspondiente se diseña de acuerdo con los diferentes requisitos de empaque.
El proceso de producción reduce hasta cierto punto la dependencia excesiva de materias primas de alta pureza para la producción de micropolvo de sílice esférica de alta pureza y baja radioactividad.