Дата регистрации 23 Февраль 2024
13 ПродажGermaniy metalini ishlab chiqish texnologiyasi
![tigel haroratini avtomatik boshqarish tizimini (ASR) joriy etish orqali
"Germanium" Federal davlat unitar korxonasida germaniy monokristallarini
etishtirishning mavjud standart texnologiyasini takomillashtirishga bag'ishlangan .
I. Texnologik qism
I.1. Germaniy haqida umumiy ma'lumot
Germaniyning mavjudligi va xossalari 1871 yilda D.I.Mendeleyev tomonidan
bashorat qilingan va uni eka-kremniy deb atagan. Yangi element A.Vinkler
tomonidan 1886-yilda Fraybergda (Germaniya) 4 Ag 2 S • GeS 2 argyrodit mineralida
topildi va olimning vatani sharafiga germaniy deb nomlandi. Ushbu elementga amaliy
qiziqish Ikkinchi jahon urushi davrida yarimo'tkazgichli elektronikaning rivojlanishi
bilan bog'liq holda paydo bo'ldi. Sanoatda germaniy ishlab chiqarishning boshlanishi
1945 1950 yillarga to'g'ri keladi. [1].
davriy sistemaning IV guruhining kimyoviy elementidir . Erkin holatda germaniy
kumush rangli, metall yaltiroq moddadir; nozik dispers holatda u kulrang rangga ega.
Germanium nisbatan yuqori qattiqlik, katta mo'rtlik bilan ajralib turadi va sovuq
ishlov berishga tobe bo'lmaydi. Deformatsiya erish nuqtasiga yaqin haroratlarda va
har tomonlama bir xil bo'lmagan siqilish sharoitida mumkin [1].
I.2. Germaniyning qo'llanilishi
So'nggi o'n yillikda qattiq jismlar fizikasi sohasida va, xususan, yarim o'tkazgichlar
bilan bog'liq kashfiyotlar keng amaliy qo'llanilishini topdi. Materiallarning yarim
o'tkazuvchanlik xususiyatlarini ekspluatatsiya qilishda birinchi katta qadam, asosan,
bu maqsad uchun yuqori toza germaniyning mosligini aniqlash edi. Bir qator boshqa
yarimo'tkazgichlar kashf etilgan bo'lsa-da, germaniy ularning eng muhimi bo'lib
qolmoqda va bu sohada eng ko'p qo'llaniladi [1].
Yarimo'tkazgich xususiyatlariga ko'ra, germaniy birinchi marta Ikkinchi Jahon
urushi paytida kristall diodlarda ishlatilgan. 1948 yilda triodlar yoki tranzistorlarda
germaniydan foydalanish imkoniyati paydo bo'ldi. O'shandan beri davom etayotgan
3](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_4.png?v=1)
![tadqiqotlar va takomillashtirishlar germaniy yarimo'tkazgich qurilmalari uchun
mutlaqo yangi ilovalarni ochdi. Yarimo'tkazgichli qurilmalardan foydalanish radio
jihozlarini, karlar uchun kuchaytirgichlarni va simli aloqa uskunalarini yaxshilash va
ularning o'lchamlarini kamaytirish imkonini berdi. Vakuum trubalarini tranzistorlar
bilan almashtirish telefon aloqalari diapazonining ko'payishiga olib keldi.
Sanoatda ishlatiladigan germanium quvvatli rektifikatorlar eski turlarga
nisbatan bir qator afzalliklarga ega. Ba'zi turlari sanoat uchun mos ekanligini isbotladi
va ulardan foydalanish tez sur'atlar bilan o'sib bormoqda. Germaniy infraqizil
nurlanish uchun shaffofdir. Bu xususiyat uni infraqizil spektroskopiya va turli optik
asboblarda qo'llash imkonini beradi. Maxsus germaniy qurilmalari radar qurilmalarida
ishlatiladigan juda sezgir infraqizil detektorlarda ham qo'llaniladi. Yuqori sindirish
ko'rsatkichi va yuqori dispersiyaga ega bo'lganligi sababli, germaniy ko'zoynaklari
(bunda germaniy dioksidi kremniy dioksidi o'rnini bosadi) maxsus optik qurilmalarda
qo'llanilishi mumkin. Magniy germanat lyuminestsent lampalarda fosfor sifatida
ishlatiladi.
Mutlaq nolga yaqin haroratni o'lchash imkonini beruvchi germaniy qarshilik
termometri uchun dizayn ishlab chiqilgan. Katalizator sifatida germaniydan
foydalanish imkoniyati o'rganilgan va ba'zi ilovalarda istiqbolli ekanligi isbotlangan.
Oltin-germaniy qotishmalari qattiqlashganda kengayish qobiliyatiga ega
bo'lganligi sababli, ularni tish protezlashda va nozik quyishda qo'llash ko'rib chiqildi.
Oltinning germaniy bilan past erishi evtektikasi oltin lehim sifatida ishlatilishi
mumkin, shuningdek, oltin o'z ichiga olgan qotishmalarning erish nuqtasini
pasaytirish uchun. Radiatsiya ta'sirida o'tkazuvchanlikning sezilarli o'zgarishi tufayli
germaniy turli xil fotodiodlar va fotorezistorlarda qo'llaniladi. Germaniyning
mavjudligi uni elektronika sohasida ham, boshqa maqsadlarda ham qo'llash
imkoniyatlarini yanada o'rganishga yordam berdi [2,3].
I.3. Germaniy ishlab chiqarish texnologiyasi
1-rasm germaniy xom ashyosini qayta ishlash texnologiyasi oltita asosiy bosqichni o'z
4](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_5.png?v=1)
![ichiga olganligini ko'rsatadi [1]:
1) parchalanish reaktorida germaniy konsentratlaridan texnik germaniy
tetrakloridni olish ;
2) texnik germaniy tetrakloridni ekstraktsiyalash, distillash, rektifikatsiya
qilish yo'li bilan tozalash;
3) gidroliz yordamida tozalangan germaniy tetraxloriddan germaniy dioksidini
olish;
4) xom metall ishlab chiqarish uchun germaniy dioksidini qovurishni
kamaytirish ;
5) zonali eritish yordamida polikristal germaniy olish;
6) o'sayotgan germaniy monokristallari .
Parchalanishning o'ziga xosligi xom ashyoning tarkibi va tarkibidagi germaniy
dioksid miqdori bilan belgilanadi.
Umumiy qoida: xomashyoda germaniy qancha ko'p bo'lsa, qayta ishlash uchun
zarur bo'lgan xlorid kislotasi va konsentratning nisbati shunchalik katta bo'ladi. Bu
xomashyoda germaniy konsentratsiyasi qanchalik yuqori bo‘lsa, germaniy tetraxlorid
hosil bo‘lishi uchun shunchalik ko‘p xlorid kislota sarflanib, xlorid shaklida
chiqariladi.
5](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_6.png?v=1)
![Chiqindilarni maydalash kukunlaridan boyitish usullari bilan germaniyni oddiy
mexanik ajratib olish, ayniqsa uning kichik fraktsiyalari uchun juda qiyin. Shuning
uchun silliqlash kukunlarini qayta ishlash uchun gidrometallurgiya usullarini qo'llash
eng maqbuldir.
Bo'lak chiqindilarni qayta ishlashning texnologik jarayoni bug 'germaniy xlorid
hosil bo'lgunga qadar metall bilan sodir bo'ladigan reaktsiyaga asoslanadi:
Ge + 2 Cl 2 = GeCl 4 + 543,9 kJ. (1.2)
Texnik germaniy tetraklorid tarkibidagi barcha aralashmalarni bir necha
guruhlarga bo'lish mumkin:
- xom ashyoni ochishda germaniy tetraxlorid bilan birga hosil bo'ladigan turli
elementlarning xloridlari;
- erigan gazlar, vodorod xlorid;
- mexanik suspenziyalar;
- germaniy xom ashyosini qayta ishlash va tozalashning muayyan
bosqichlarida ishlatiladigan yoki hosil bo'lgan organik birikmalar.
Eng kiruvchi birinchi guruhning aralashmalari, ayniqsa mishyak xloriddir.
Germaniyning tozaligining asosiy mezoni uning qarshiligi hisoblanadi, bu nopoklik
komponentlari ( Cu , Fe , Pb , P , As va boshqalar) kontsentratsiyasi bilan belgilanadi.
Binobarin, germaniy xloridni tozalashda asosiy narsa bu aralashmalarning xloridlarini
olib tashlashdir.
Germaniyni olish amaliyotida eng ko'p ishlatiladigan tozalash usullari
distillash, ekstraktsiya va rektifikatsiyadir [1,5]. Distillash germaniy tetrakloridni
aralashmalardan, shu jumladan mexanik va organiklardan dastlabki tozalash sifatida
ishlatiladi. Xlorid kislotasi bilan germaniy tetrakloridni olish - germaniy tetrakloridni
aralashmalardan, asosan, mishyakdan, dastlabki oksidlanishdan keyin besh valentli
holatga qadar tozalash . Germaniy tetrakloridning rektifikatsiyasi uning mishyak va
boshqa aralashmalardan yakuniy tozalanishi hisoblanadi.
7](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_8.png?v=1)
![Sensorning chiqishi tortish mexanizmiga ulangan va tortish tezligini o'zgartirib,
ingotning diametrini boshqaradi. Eng istiqbolli kontrollerlar raqamli mikroprotsessorli
tizimlardir. Ular operatorning o'sish jarayonida bevosita ishtirokini kamaytirishga
imkon beradi va texnologik jarayonning ko'p bosqichlarini dasturiy ta'minot
nazoratini tashkil etish imkonini beradi [8].
II.5. Germaniy monokristallarini etishtirish jarayoni uchun
boshqariladigan va sozlanish parametrlarni tanlash .
Nazorat qilinadigan miqdorlarni tanlashda, ularning minimal soni bilan jarayonning
eng to'liq tasviri taqdim etilishini hisobga olish kerak. Avvalo, joriy qiymatlari
texnologik jarayonni ishga tushirish, sozlash va texnik xizmat ko'rsatishni
osonlashtiradigan parametrlar nazorat qilinadi. Bunday parametrlarga barcha tartibga
solinadigan miqdorlar, tartibga solinmagan ichki parametrlar, kirish va chiqish
parametrlari kiradi, o'zgartirilganda qaysi bezovta qiluvchi ta'sirlar ob'ektga kirishi
mumkin.
Sozlanishi mumkin bo'lgan parametrlarga quyidagilar kiradi:
– tigel harorati;
– chigitning aylanish tezligi;
– tigel aylanish tezligi;
– urug'ning harakat tezligi;
– tigelning harakat tezligi;
O'sish jarayoni sifatining asosiy ko'rsatkichlari - kerakli diametrga erishilgunga
qadar quyma sirtining bir xilligi, uning tarkibi va quyma kesmaning balandligi. Bu
qiymat bir qator parametrlarga, ya'ni tigel haroratiga, monokristalning tortilish va
aylanish tezligiga bog'liq. Tigel harorati doimiy bo'lishi kerak, taxminan 936 ° C.
Haroratning og'ishi ingot tuzilishining buzilishiga olib keladi. Quyma diametriga
urug'ning harakat tezligi ta'sir qiladi. Harakat tezligi qanchalik baland bo'lsa ,
ingotning diametri shunchalik kichik bo'ladi. Urug' va tigelning aylanishi ham
monokristalning diametri va tuzilishiga ta'sir qiladi. Tigelning harakati eritish-ingot
18](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_19.png?v=1)
( {[ 2 1 1 У н на н a t T t T t T d
(3.7)
Hisoblash natijalari 3.3-jadvalda keltirilgan.
3.3-jadval - O'tish funksiyalarining ordinatsiyalari
t, s 0 18 24 36 48 72 96
DT n(t) 0.000 0.000 0,034 0,134 0,302 0,604 0,792
DTa1(t) 0,000
0 0,0000 -0,0980 0,1708 0,3739 0,6431 0,7965
da1 10-
30,00000,000
00,01750,001
40,00520,001
50,0000
t, s 120 144 168 192 216
DT n(t) 0,893 0,940 0,973 0,993 1000
DTa1(t) 0,8840 0,9339 0,9623 0,9785 0,9877
da1 10-
30.00010.000
00.00010.000
20.0002
31](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_32.png?v=1)
![1 - normallashtirilgan vaqtinchalik javob, 2 - ikkinchi tartibli differensial
tenglama yechimi bilan yaqinlashganda vaqtinchalik javob
3.6-rasm - Vaqtinchalik xarakteristikalar.
III.2. Normativ qonunni tanlash.
Ob'ektning uzatish funktsiyasi shaklga ega.)1 8, 25)(1 7355, 25(
45,7 ) (
18
p p
e p W
p
Regulyatorning turi taxminan 2.1 [5]-jadvalga muvofiq t rev / Tob nisbati bo'yicha
tanlanadi. t rev / Tob = 28 / 25,8 = 1,08 dan katta bo'lganligi sababli , doimiy
regulyator yoki impuls regulyatori tanlanadi.
T 1, tr va T st ning maqbul qiymatlarini olish uchun nazorat qonunini
tanlash kerak, buning uchun biz dinamik boshqaruv koeffitsientini hisoblaymiz:
,
вх.макс об
об 1 Д X K
T T R
( 3.14 )
. 52,0 6 18
8, 25 2,2
Д
R
33-jadval [6] ga ko'ra, eng oddiy nazorat qonuni tanlanadi, bu Rd qiymatining
hisoblanganidan past bo'lishini ta'minlaydi. Rd uchun=0,52 aperiodik vaqtinchalik
35](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_36.png?v=1)
![jarayon bilan PID, PI, P - tartibga solish qonunlari Rd qiymatining hisoblanganidan
past bo'lishini ta'minlaydi.
PID nazorat qilish qonuni uchun,7
τ
р
t
(3.15)
tartibga solish vaqti qayerdan keladi?
с, 126 18 4 τ 7 р t
bu ruxsat etilgan tartibga solish vaqtidan kamroq.
PI tartibga solish qonuni uchun
12
τ
р
t
, (3.17)
qayerda
с. 216 18 12 τ 12 р t
PIni tartibga solish qonuni tartibga solish jarayonining talab qilinadigan sifatini
ta'minlay olmaganligi sababli, biz PID tartibga solish qonunini tanlaymiz. Tanlangan
nazorat qonuni statik xatolik yo'qligini kafolatlaydi, ya'ni. D H st = 0.
III.3. Kontroller sozlamalarini aniqlash.
Nazoratchi sozlamalari quyidagi usullar bilan hisoblanadi:
ob'ektning amplituda-fazali xarakteristikalari va M-mezoniga asoslangan
grafik-analitik (tebranish ko'rsatkichi);
kengaytirilgan amplituda-fazali xarakteristikalar bo'yicha;
taxminiy formulalardan foydalanish;
matematik modellashtirishdan foydalanish.
Amalda kontroller sozlamalari odatda taxminiy formulalar yordamida
aniqlanadi (2.2-jadval [5]), keyin esa ular takomillashtiriladi.
Biz PID tekshirgich sozlamalarini taxminiy formulalar yordamida hisoblaymiz
36](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_37.png?v=1)
![. ω ω
1 1 )ω( д и
j T j T K j W p (3.21)
W ( j ) ni haqiqiy va xayoliy qismlarga ajratsak , biz quyidagilarni olamiz:
pp
)ω( K P
; (3.22)
)ω
1 ω ( )ω(
идpp Т T K Q
. (3.23)
Tekshirish moslamasining optimal sozlamalari bilan formulalar (3.21), (3.22) va 3.23)
quyidagi shaklni oladi:
; ω 276, 10 ω 2, 48
1 1 217,0 )ω (
j j j W
; 217,0 )ω(p P
).ω 2, 48
1 ω 276, 10( 217,0 )ω(p Q
Pp ( ) va Q r ( hisoblangan qiymatlari 3.5-jadvalda keltirilgan
qiymatlarga ega.
Ob'ekt va boshqaruvchining AFC mahsuloti sifatida ochiq tsiklli tizimning AFC
formulasini olamiz.
)]ω( )ω( [ )]ω( )ω( [ )ω ( )ω ( )ω ( p p p раз jQ P jQ P j W j W j W
. (3.24)
W martalarni ( j ) haqiqiy va xayoliy qismlarga ajratamiz :
P marta( ) = P ( ) P r( ) - Q ( ) Qp ( ), (3.25)
Q marta ( ) = Q( )Pp( ) + P( )Qp( ). (3.26)
Zavod va kontroller parametrlarini (3.22) va (3.23) formulalarga almashtirib, biz
quyidagilarni olamiz:
39](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_40.png?v=1)
![Shakl 4.1 - germaniy monokristalli o'sadigan maydon uchun elektr ta'minoti
sxemasi
IV.3. Hududning elektr yoritilishini va umumiy yoritish yukini hisoblash.
Hisoblash maxsus quvvat usuli yordamida amalga oshiriladi. Kombinatsiyalangan
yoritish tizimida umumiy yoritish uchun biz LD tipidagi lyuminestsent lampalarni,
har biri 80 Vt quvvatga ega ikkita naychani tanlaymiz. Vizual ish SNiP 2-4 - 79 [?]
bo'yicha 6-toifaga kiradi (qo'pol, juda past aniqlik, kamsitish ob'ektining eng kichik
o'lchami 5 mm dan ortiq). Shunga ko'ra, biz ustaxonaning yoritilishini 50 lyuks deb
olamiz.
Ustaxona maydoni 540 m2. Tanlangan turdagi lampalar va sayt maydoni uchun
biz o'ziga xos yoritish yukini aniqlaymiz: Po = 11,6 Vt / m2.
Biz hududni yoritish uchun taxminiy faol quvvatni aniqlaymiz:
Rosv = Po ∙ S, (4.1)
47](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_48.png?v=1)
![Biz hisob-kitob qilamizА. 403,662
95,0 93,0 380 3
10 229,22 3
p.к.
I
Ma'lumotnomaga [6] ko'ra, biz yadro kesimi s = 185 mm2 va ruxsat etilgan
oqim Iadd = 450 A bo'lgan to'rt yadroli kabelni tanlaymiz.
Tanlangan kabel formula bo'yicha kuchlanish yo'qolishi V uchun tekshiriladi
(4.15)
bu erda l - kabel uzunligi (l = 110 m); - simi yadrosining tasavvurlar maydoni (s
= 185 mm2);
- misning o'ziga xos o'tkazuvchanligi ( = 58,1 m / (Ohm mm2)).
Biz hisob-kitob qilamiz:
.В 7,6 93,0
1, 58 185
110 662, 403 3 к.
U
Foizda kuchlanish yo'qolishi quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi:
(4.16)
va nominal kuchlanish Unning 5% dan oshmasligi kerak.
Biz hisob-kitob qilamiz:
%5 % 76,1 % 100
380
7,6 %к. U
,
ya'ni tanlangan kabel standartlarga javob beradi (yo'qotishlar 5% dan kam).
Biz ustaxonaning pol va devorlarida joylashgan ko'r kanallarda yoritish uchun
elektr kabellarini yotqizishni ta'minlaymiz. Yoritish uchun kabelni tanlash uchun biz
53](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_54.png?v=1)
![(4.14) formuladan foydalanib kabeldagi yuk oqimini hisoblaymiz.А. 47, 14
95,0 93,0 220 3
10 51,5 3
p.к.
I
Ma'lumotnomaga [6] ko'ra, yadro kesimi s = 1,5 mm2 va ruxsat etilgan oqim
Iadd = 16 A bo'lgan uch yadroli kabelni tanlaymiz.
Tanlangan kabelda (4.15) formula bo'yicha kuchlanish yo'qolishi, V
tekshiriladi.
.В 12, 10 93,0
1, 58 5,1
52 47, 14 3 к.
U
Kuchlanishning yo'qolishi foiz sifatida (4.16) formula bilan aniqlanadi:
%5 %6,4 % 100
220
12, 10 %к. U
,
ya'ni tanlangan kabel standartlarga javob beradi (yo'qotishlar 5%).
Hisoblash natijalari 4.2-jadvalda jamlangan.4.2-jadval - 0,4 kV kuchlanishli
kabellarning xarakteristikalari
Kabel maqsadi Kabel
uzunligi, m Qabul qilingan
brend va kabel
kesimi Nominal oqim,
A Iadd,
A Voltaj yo'qolishi,
U%
Germanium
monokristal o'sadigan
maydon 110 SBG-3x185+1x70 403 662 450 1.76
Saytni yoritish 52 VVG-3x1,5 14.47 _ 16 4.6
6 kV kuchlanishli kabellarni tanlash (4.14) formula bo'yicha hisoblangan oqim
bo'yicha amalga oshiriladi.
А. 56, 25
95,0 93,0 6000 3
10 73, 234 3
p.к.
I
25,56 A oqim uchun biz mis o'tkazgichlar bilan 6 kV gacha kuchlanishli,
singdirilgan qog'oz bilan izolyatsiyalangan, qo'rg'oshin niqobi ostida, AVVG-3 × 10
markali Iadd = 60 A bo'lgan uch yadroli kabellarni qabul qilamiz.
Tanlangan kabel kuchlanish yo'qolishi uchun tekshiriladi, V, s = 10 mm2, =
32 m / (Ohm mm2), l = 1060 m qiymatlarida (4.15) formulaga muvofiq.
В. 111 93,0
32 10
1060 56, 25 3 к.
U
Qancha foiz
54](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_55.png?v=1)
![Foydalangan adabiyotlar
1 Korovin, S.S., nodir va mikroelementlar. Kimyo va texnologiya. 1-kitob [Matn]:
darslik / S.S. Korovin, G.V. Zimina, A.M. Reznik. M .: Missis, 1996 - 376 b.
Zelikman, A.N., Nodir metallar metallurgiyasi [Matn]: darslik / A.N. Zalikman. M.:
Metallurgiya, 1980 - 328 b.
Belyaev, A.I., Sof metallar va elementar yarim o'tkazgichlar metallurgiyasi [Matn]:
darslik / A.I. Belyaev, E.A. Jemchujina, L.A. Firsanova. M.: Metallurgiya, 1969 - 504
b.
Andreev, V.M., Germanium ishlab chiqarish [Matn]: darslik / V.M. Andreev, A.S.
Kuznetsov, G.I. Petrov, L.N. Shigina. M.: Metallurgiya, 1969 - 96 b.
Germaniy xom ashyosini qayta ishlash bo'yicha umumiy texnologik ko'rsatmalar
[Matn]: "Germaniya" Federal davlat unitar korxonasi. Krasnoyarsk, 2001 yil
6 Elementlar va kimyoviy birikmalarning kristallarini etishtirish usullari [Elektron
resurs]. - Kirish rejimi: <http://ru.wikipedia.org/wiki/Czochralski_Method>
Kristallarni etishtirish usullari [Elektron resurs]. - Kirish rejimi:
<http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=651485>
Metalllarning monokristallari [Elektron resurs]. - Kirish rejimi:
<http://www.abcreferats.ru/chemistry/table6352.html>
67](https://docx.uz/documents/1b97b665-c6d3-4272-aa8b-9fe188cb5cad/page_68.png?v=1)
Germaniy metalini ishlab chiqish texnologiyasi