多单元串联多级电解精炼装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及稀有金属冶炼领域,具体公开一种多单元串联多级电解精炼装置，包括电解前储液槽、电解槽、电解后储液槽、第一循环泵通过管道和U型槽连通形成一个电解精炼循环系统，用于制备高品质磷化铟衬底片用的8N高纯铟，以实现工业化和规模生产，制得的高纯铟质量一致性好、纯度达8N，为我国磷化铟材料高端产品的制备提供技术基础和材料基础。

【技术实现步骤摘要】
多单元串联多级电解精炼装置
本专利技术涉及稀有金属冶炼领域,具体涉及多单元串联多级电解精炼装置。
技术介绍
为积极融入国家战略性新兴产业和工业强基工程项目建设，实现我国生产磷化铟用高纯铟的国产化，最终实现微电子国防军工、电子激光器、5G通讯用超低位错磷化铟的国产化，实现原材料自主供给，补齐产业链短板，降低生产成本，达成国产化替代和自主可控（现在国内制备高品质磷化铟用8N高纯铟90%需从国外进口）。目前国内已有联合多单元制备高纯铟产品纯度基本只能达到5-6N，虽然有一些7-8高纯铟的生产厂商，但因其产品产量低，质量一致性差，难以满足高质量磷化铟的要求，在制备超低位错磷化铟半导体衬底的过程中，受原材料高纯铟的质量影响，制备出的磷化铟在位错密度、载流子浓度等产品质量要求方面很难达到需求，且制备过程受原材料影响导致工艺的稳定性较差，造成规模化制备高品质磷化铟的难度增高。顾需要一种更易于实现工业化生产，更能够保证产品质量一致性的多单元串联多级电解精炼制备高纯铟的工艺方法及生产设备，以用于解决规模化制备高品质半导体材料磷化铟产品用8N高纯铟的技术及设备相关问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多单元串联多级电解精炼装置，用于制备高品质磷化铟衬底片用的8N高纯铟，以实现工业化和规模生产，制得的高纯铟质量一致性好、纯度达8N，为我国磷化铟材料高端产品的制备提供技术基础和材料基础。为实现以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种多单元串联多级电解精炼装置，包括电解前储液槽、电解槽、电解后储液槽，电解前储液槽与电解槽的上部连通,电解后储液槽与电解槽的下部连通,相互间形成高度差,电解前储液槽出液管道口与电解槽进液口在同一个平面,使用U型槽连通，电解前储液槽底部出液管道口设置至少三条出液管,出液管管内安装第一稳流器,电解液通过出液管流至U型槽，再由U型槽进入电解槽,电解槽的下部安装有至少三条出液管,通过管道与电解后储液槽连通，管道间安装有第二稳流器，电解后储液槽和电解前储液槽通过管道连通，两储液槽管道间安装第一循环泵，电解前储液槽、电解槽、电解后储液槽、第一循环泵通过管道和U型槽连通形成一个电解精炼循环系统。进一步地，所述电解槽上加装活动盖板，活动盖板与U型槽、电解槽边缘紧密贴合，活动盖板边缘对称设置有两排齿槽，所述齿槽尺寸不小于所放入的极板挂耳的尺寸。进一步地，所述活动盖板上排列有数个孔洞。进一步地，所述电解槽出液管道口上部加装底板，底板呈斜坡状倾斜角度为0。-15。，底板与电解槽底部之间形成一个独立空间，底板上设置有孔洞，其排列方式与活动盖板一致。进一步地，所述底板孔洞形状呈倒梯形。进一步地，所述电解前储液槽底部出液管口和电解槽底部出液管口数量和尺寸相同。进一步地，所述电解槽底部出液管道间隔安装有第二循环泵。进一步地，置于电解后储液槽内部进液管延伸至电解后储液槽底部。本专利技术的有益效果有：1、操作流程中涉及的装填的物料、物料接触的设备元器件均采用高纯度清洗液按照严格的操作步骤进行物理及化学清洗，工作流程中每个单元的操作均在超净工作区域内进行，为高纯铟的制备创造优良的先决条件；2、根据精铟含杂质种类及含量高低的不同特性，采取较科学合理的工艺流程，有针对性的在每一个生产单元中尽可能的除去相应的杂质，并严格优选各元器件用材、传热方式和控制工艺流程中的各项参数；3、采用自制电解精炼装置，最大程度的从设备结构设计方面改善物料的传输，使电解精炼换液过程中的流体传输趋于规则流动，形成一个快速、稳定传输的物系，保障了电解精炼单元尽可能的发挥出提纯的作用。附图说明图1电解精炼装置俯视示意图；图2电解精炼装置侧视示意图；图3底板孔洞示意图；图48N高纯铟制备工艺流程图；其中：1、电解前储液槽；2、U型槽；3、电解后储液槽；4、电解槽；5、第一稳流器；51、第二稳流器；6、第一循环泵；61、第二循环泵；7、活动盖板；8、齿槽；9、孔洞；10、底板；11、独立空间；12、底板孔洞；13、管道;131、电解前储液槽出液管；132、电解槽出液管；133、电解后储液槽出液管；134、电解后储液槽进液管。具体实施方式本专利技术每个工序中精铟在进入电解精炼、真空蒸馏、单晶生长单元之前均采用严格的物理及化学清洁洗净，具体操作为：在超净工作区域内依次分别用优级纯稀硝酸清洗、优级纯稀盐酸清洗、纯度为18兆电阻率超净水清洗、优级纯甲醇脱水、纯度大于5N高纯氮气吹干（如无特殊说明，本专利技术中涉及的物料及设备清洗均使用该方式进行清洗处理，以下简称清洗）；本专利技术所涉及的与铟接触的真空炉高纯石英坩埚、炉内壁、电解槽、单晶生长坩埚、石英管等元器件均严格的清洗；所述电解精炼采用本专利技术自制特定电解槽，工作流程中每个操作均在超净工作区域内进行。本专利技术电解精炼采用自制特定电解槽，电解槽采用上部进液、下部出液的换液方式，前置抬高电解前储液槽，提高前置储液势能，电解液进液传输时势能转换动能实现自流传导；具体如图2所示，一种多单元串联多级电解精炼装置，包括电解前储液槽1、电解槽4、电解后储液槽3，电解前储液槽1与电解槽4的上部连通,电解后储液槽3与电解槽4的下部连通,相互间形成高度差,电解前储液槽出液管131道口与电解槽进液口在同一个平面,使用U型槽2连通，电解前储液槽底部出液管道口设置至少三条出液管131,出液管管内安装第一稳流器5,电解液通过出液管131流至U型槽2，再由U型槽2进入电解槽4,电解液自流出通过U型槽底部平板的流动传输逐渐形成稳流进入电解槽，减弱了因紊流引起的酸挥发和电解槽内电解液无序搅动，为铟的电解沉积创造更加稳定的溶液体系。电解槽4的下部安装有至少三条出液管132,通过管道与电解后储液槽3连通，管道间安装有第二稳流器51，电解后储液槽3和电解前储液槽1通过管道连通，两储液槽管道间安装第一循环泵6，电解前储液槽1、电解槽4、电解后储液槽3、第一循环泵6通过管道和U型槽连通形成一个电解精炼循环系统。如图1所示，电解槽加装稳流活动盖板7，活动盖板7与U型槽2、电解槽4边缘紧密贴合，理想状态为无缝连接，故可使用防腐蚀橡胶或硅胶对活动盖板进行包边。稳流活动盖板7边缘有规则排列齿槽8，齿槽8尺寸以完全放入极板挂耳为佳，作用是规整阴阳极板的排列，使得同极距、阴阳极距控制在规定数值。稳流活动盖板上规则排列数个孔洞，孔洞在阴阳极板之间呈直线式排列，作用是对进入电解槽的电解液流向进行规整，规整后的电解液流体均匀地自上而下在阴阳极板之间流动。如图2所示，电解槽加装底板10，底板10呈斜坡状(0。-15。)向出液口倾斜，安装于电解槽4底部出液口上方，板上排列底板孔洞12，排列方式与活动盖板7上的孔洞9一致。安装底板的作用：一是，把从电解前储液槽经稳流器件出来的电解液流体看作是做层流运动，做层流运动的流体每流经一排孔洞就分出去一层，直至最上面一层流体经最后一排孔洞流出，底板孔洞与盖板孔洞相对应，保障了层流的顺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多单元串联多级电解精炼装置，其特征在于，包括电解前储液槽、电解槽、电解后储液槽，电解前储液槽与电解槽的上部连通, 电解后储液槽与电解槽的下部连通, 相互间形成高度差,电解前储液槽出液管道口与电解槽进液口在同一个平面,使用U型槽连通，电解前储液槽底部出液管道口设置至少三条出液管, 出液管管内安装第一稳流器, 电解液通过出液管流至U型槽，再由U型槽进入电解槽,电解槽的下部安装有至少三条出液管,通过管道与电解后储液槽连通，管道间安装有第二稳流器，电解后储液槽和电解前储液槽通过管道连通，两储液槽管道间安装第一循环泵，电解前储液槽、电解槽、电解后储液槽、第一循环泵通过管道和U型槽连通形成一个电解精炼循环系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种多单元串联多级电解精炼装置，其特征在于，包括电解前储液槽、电解槽、电解后储液槽，电解前储液槽与电解槽的上部连通,电解后储液槽与电解槽的下部连通,相互间形成高度差,电解前储液槽出液管道口与电解槽进液口在同一个平面,使用U型槽连通，电解前储液槽底部出液管道口设置至少三条出液管,出液管管内安装第一稳流器,电解液通过出液管流至U型槽，再由U型槽进入电解槽,电解槽的下部安装有至少三条出液管,通过管道与电解后储液槽连通，管道间安装有第二稳流器，电解后储液槽和电解前储液槽通过管道连通，两储液槽管道间安装第一循环泵，电解前储液槽、电解槽、电解后储液槽、第一循环泵通过管道和U型槽连通形成一个电解精炼循环系统。


2.根据权利要求1所述的多单元串联多级电解精炼装置，其特征在于，所述电解槽上加装活动盖板，活动盖板与U型槽、电解槽边缘紧密贴合，活动盖板边缘对称设置有两排齿槽，所述齿槽尺寸不小于所放入的极板挂耳的尺寸。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘得伟，普世坤，惠峰，尹国文，陆贵兵，林作亮，李长林，
申请(专利权)人：昆明云锗高新技术有限公司，云南临沧鑫圆锗业股份有限公司，云南东昌金属加工有限公司，
类型：新型
国别省市：云南;53