41-刘奎-硅湿法腐蚀工艺的研究现状及展望

大连理工大学研究生试卷

系别：机械制造及其自动化课程名称：微制造与微机械电子系统学号：21504029

姓名：刘奎

考试时间：2016年1 月11 日类别标准分数实得分数平时

成绩

10

作业

成绩

90

总分100

授课教师刘冲

签字

硅湿法腐蚀工艺的研究现状及展望

刘奎

（机械工程学院模具研究所大连理工大学大连 116024）

摘要：本文分析了MEMS工艺中常用的一种工艺，即湿法腐蚀技术。重点研究了湿法腐蚀技术的两种方法：各向同性腐蚀与各向异性腐蚀。并且分别了这两种方法的腐蚀机理，以及湿法腐蚀的工艺过程。然后，介绍了湿法腐蚀技术的国内国外研究现状，并提出了发展展望。

关键词：MEMS 湿法腐蚀各向同性各向异性研究现状

The Research Status and Perspective of Wet Etching Process of

Silicon

LIU Kui

（Institute of dies，Dalian University of Technology，Dalian 116024）

Abstract：In this paper，a commonly used technology in the field of MEMS is analyzed ，namely wet etching technique. And the analysis focuses on the two wet etching methods：isotropic wet etching and anisotropic wet etching. Simultaneously，the principles of the two wet etching technique are described，as well as the procedure of the process. Then, some research status and development perspective both home and abroad is demonstrated.

Key words：MEMS wet etching isotropic anisotropic research status

1引言

随着现代科学技术的快速发展，许多机械电子相关的产品设计与结构设计，越来越趋向轻量化，小型化，精密化，功能多样复杂化，产品设计集成度越来越高，性能越来越强大。其中，以高技术密集著称的半导体加工制造行业为典型代表。如图1-1硅片，图1-2集成芯片。

图1-1 硅片图1-2 集成芯片著名的MEMS工艺技术，便在现代技术的高速发展与技术需求中产生。MEMS,即为微机电系统——Micro-Electro-Mechanical Systems的缩写，是集微型机构、传感器和执行器以及控制电路、直至接口、通信和电源等电子设备于一体的微型器件或系统[1]。MEMS是伴随着半导体集成电路、微细加工技术和超精密加工技术的发展而共同发展起来的，MEMS技术利用了半导体技术中的腐蚀、光刻、薄膜等现有的技术和材料， MEMS技术偏向于超精密机

械的加工，并且要关系到微电子、材料、力学、化学、机械等学科领域。它所涉及的学科也扩展到微型尺寸下的力、电、光、磁、声、等物理学的各个分支。目前，MEMS技术还被广泛的运用在微流控芯片和合成生物学等领域，进而探索生物化学等实验室技术流程的芯片集成化[2]。下图所示为MEMS的典型产品代表。图1-3 MEMS齿轮，图1-4 MEMS棘轮。

图1-3 MEMS齿轮图1-4 MEMS棘轮MEMS技术自20世纪80年代末开始受到世界各国的广泛重视,其主要技术途径有3种:(1)以美国为代表的、以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术;(2)以德国为代表发展起来的LIGA技术;(3)以日本为代表发展的精密加工技术。1987年,美国ucBerkeley大学发明了基于表面牺牲层技术的微马达,是MEMS技术的开端。1993年,美国ADI公司采用该技术成功地将微型加速度计商品化,并大批量应用于汽车防撞气囊,标志着MEMS技术商品化的开端。此后,MEMS技术发展迅速,特别是深槽刻蚀技术出现后,围绕该技术发展了多种新型加工工艺[3]。

在MEMS技术中，有关硅的处理工艺十分的重要。硅应用十分广泛，因此研究有关硅的处理工艺极其必要。例如有关硅的腐蚀处理工艺，硅的腐蚀工艺有湿法腐蚀工艺与干法刻蚀工艺，其中，湿法刻蚀工艺又可以根据在晶面上腐蚀速率的特点，分类为各向同性腐蚀与各向异性腐蚀。本文将结合有关文献，重点介绍湿法腐蚀的工艺机理与特点，并结合太阳能电池技术中硅的表面腐蚀处理技术，分析湿法腐蚀技术的发展情况，以及未来的发展趋势。

2 硅湿法腐蚀工艺机理以及典型工艺流程

2.1 硅湿法腐蚀工艺机理

湿法腐蚀工艺，就是将硅晶片放在液态的化学腐蚀液中，对晶片进行腐蚀，在腐蚀的过程中，腐蚀液将会把它所接触的材料通过化学反应一步一步浸蚀直至溶掉。腐蚀液的种类很多，有酸性的腐蚀剂，碱性的腐蚀剂，还有有机腐蚀剂等。硅片在不同湿法腐蚀条件下具有不同的腐蚀特性。

湿法腐蚀又可分为各向同性腐蚀技术和各向异性腐蚀技术。各向同性腐蚀是指各个晶向上的腐蚀速率相同,衬底和表面取向的不同对腐蚀速率的影响不大[4]。各向异性腐蚀是指各个晶向表现出不同的腐蚀速率,腐蚀速率与晶向有关。图2-1显示了(100)晶面上硅各向异性和各向同性腐蚀截面示意图。

a各向同性腐蚀 b 各向异性腐蚀

图2-1 (100)晶面上硅各向异性和各向同性腐蚀截面示意图

常用的各向同性腐蚀液为HF加入HNO2和H2O(或CH3COOH),各向同性腐蚀也可以用电压，光照辅助的掺杂方法来实现[5]。其腐蚀机理是:首先硅表面的Si原子得到空穴后由原来的状态升至较高的氧化态Si2+, Si2+与OH-结合为络合物,络合物分解形成SiO2,由于腐蚀液中存在HF,所以SiO2立即与HF发生反应,至此腐蚀完成。用这种腐蚀液实现选择性腐蚀相当困难,很难找到能够承受这种腐蚀液长时间腐蚀的材料。

硅的各向异性腐蚀液的种类很多,一般分为两类。一类是有机腐蚀剂,包括EPW(乙二胺,邻苯二酚和水)和联胺等;另一类是无机腐蚀剂,包括碱性腐蚀液,如KOH、NaOH等。

常用的各向异性腐蚀液由KOH、H2O和(CH3)2CHOH(异丙醇)即(IPA)组成。其腐蚀机理是:首先KOH将硅氧化成含水的硅化合物,然后与异丙醇反应,形成可溶解的硅络合物,这种络合物不断离开硅的表面,水的作用是为氧化过程提供OH-。对于KOH溶液对硅的腐蚀机制,一般认为是由腐蚀液对硅注入空穴,处于较高氧化态的硅吸附氢氧根离子发生氧化反应之后,形成可溶的硅的氢氧化物而溶解在腐蚀液中,反应过程为:首先由溶液中的氢氧根离子与硅发生氧化反应生成氢氧活性基团,相当于在硅的导带注入了4个空穴:

首先将硅氧化成含水的硅化物,其络合反应可用下式表示:

腐蚀液对晶面的选择性,各晶面腐蚀速率的不同主要是由于硅表面悬挂键和背键的结构引起的,同时,如果硅表面上的一个原子被去除,则将迅速结合一个OH-。研究表明,结合OH-将会在一定程度上削弱Si-Si化学键的强度,结合的OH-数目不同,Si-Si化学键的削弱程度也不同。单晶硅的腐蚀过程就是Si-Si化学键的断键过程,而不同晶面上的原子由于结合了不同数目的OH-使Si-Si化学键的数目和键能不同。由于(100)面有两个表悬挂键数目,原子的结合能力最差,因而该晶面的原子在腐蚀过程中较容易脱离晶格。尽管(110)的悬挂键比(100)少一个,但由于(110)晶面同时有3个原子和腐蚀剂接触,去除(110)面上的原子所需平均能量比(100)面上的原子少,因此在KOH腐蚀剂中,三个晶面的腐蚀速率为(110)>(100)>(111)。在(111)晶面只有一个原子暴露于溶液中(如图2-2a),而(100)晶面却有两个原子暴露于溶液中(如图2-2b)。在这两种情况下,腐蚀液必须分别破坏三个和两个化学键,从而造成两个晶

面腐蚀速率的差异。

111晶面 110晶面

图2-2 晶面原子示意图

a硅晶体单元结构 b硅晶体结构

图2-3 硅晶体单元结构

图2-4 硅晶体沿不同方向的晶格界面

在制作MEMS过程中为了得到各种微结构,需要体硅工艺中的各向异性腐蚀技术,因此腐蚀速率、腐蚀面的粗糙度、腐蚀图形的深宽比等因素是各向异性腐蚀考虑的重点,建立一个具体的机理模型以供实际参考就显得尤为重要。目前,己提出的各种硅各向异性腐蚀模型,主要是以原子晶格结构、能带论、化学反应或电化学等为基础[4]。

2.2典型工艺流程

硅的湿法腐蚀工艺的主要包括硅片的清洗、氧化、光刻、湿法腐蚀等，最后，使用光学显微镜或扫描电镜腐蚀形貌进行观测。其中，最关键的工艺过程是光刻，光刻工艺又包括了旋转匀胶、前烘、对准曝光、显影、后烘、显影检查等工艺过程。在光刻之后和腐蚀之前，需要用HF缓冲液把腐蚀窗口的二氧化硅腐蚀进而达到去除的目的，最后，用丙酮把硅片表

面的光刻胶去除掉[6]。

图2-5 硅湿法腐蚀的详细工艺流程

3湿法腐蚀工艺国内外研究现状

3.1 国外研究现状

日本Nagoya大学的Kodai Imaeda等人[7]研究了单晶硅的各向异性化学腐蚀工艺。他们研究了单晶硅能够被刻蚀成各种不同形状的金字塔结构，例如八边形金字塔结构，三变形金字塔结构，菱形金字塔结构等带有针尖的结构，可以有非常广泛的应用。他们研究了单晶硅显微操作针，可以在原子力显微镜等上应用，用作悬臂梁下的纳米级别的硅探针，这种显微镜的分辨率直接取决于单晶硅探针针尖的尖细程度。他们用湿法各向异性腐蚀的原理图如下：

图3-1 湿法各向异性腐蚀的原理图

荷兰Twente大学的B. Schurink等人[13]研究了通过双面各向异性腐蚀100硅的技术，制成了高精度的四方孔的锥形硅筛，在神经元网络细胞设备上广泛的应用。他们在研究中，

通过改变腐蚀溶液的配方比例，最后获得了理想的结构，如下原理图。

图3-2湿法各向异性腐蚀的原理图

A. Merlos 等人[8]在TMAH溶液中添加异丙醇（ IPA），对腐蚀速率、粗糙度和钻蚀比等方面进行了相关研究，经过实验，他们发现：随着TMAH 浓度的降低，{100}面的腐蚀速率增加而且表面粗糙度也同时增大，25wt%的TMAH溶液腐蚀效果是最好的；IPA的添加使得腐蚀速率小幅度地下降，但是腐蚀表面却变得更加光滑；添加IPA使得TMAH 溶液腐蚀结构的钻蚀比明显减小，需要凸角补偿的区域也显著减少了，相关实验图片如图3-3所示。

图3-3 实验结果图

3.2国内研究现状

姚敏于等人[9]研究了氢氧化四甲基铵+氚核溶剂作为硅的各向异性腐蚀夜，并且在液体接

近沸点的情况下，硅的各向异性腐蚀特性。发现在容易配比相同的情况下，温度的不同，对硅腐蚀的速率，凸角，以及硅腐蚀的表面质量，都有很重要的影响。通过他们的研究，当配比为25%：0.1%的时候，腐蚀容易温度为112°的时候，硅的各向异性腐蚀速率为1.37微米/min，这个速率是在80°情况下的3倍。同时，通过光学显微镜，扫描电子显微镜，原子力显微镜的观察，发现硅的表面质量，以及凸角情况都有了很大的改善。

中科院电工研究所的杨忠山等人[10]研究了湿法腐蚀技术在制作微型针阵列方面的应用。采用湿法腐蚀工艺制作出来的的微型探针针，很容易穿透皮肤，加强药物的穿透性，这些成果有可能为未来新型的透皮给药技术，提供一种新的解决思考方案。他们实验的工艺过程如图3-4所示。

图3-4 工艺过程流程图

上海交通大学的林育琼等人[11]对酸腐蚀液调节多晶硅的表面结构进行了研究，优化了多晶硅表面结构，提高了多晶硅表面反射率。多晶硅在光电子器件上有广泛的用途，多晶硅表面结构关系到多晶硅光电子器件的光电性能。多晶硅表面修饰通常采用酸腐蚀，原因是酸在多晶硅表面上修饰是各向同性修饰，即不同晶面修饰速度相同。他们研究了传统配方HF-HNO3修饰的多晶硅，且发现传统技术修饰多晶硅表面绒面结构不理想、陷光效应不好。通过观察样品的 SEM 形貌图发现传统酸调节多晶硅表面的陷阱坑浅而大，不利于光的收集，因而表面反射率高达 31.7%。在此基础上，对传统的酸腐蚀配方 HF-HNO3改进，用 NaNO2代替 HNO3作为氧化剂。实验发现经过 HF-NaNO2腐蚀液修饰，晶硅表面有良好的绒面结构。其表面呈现蚯蚓状的腐蚀坑，且腐蚀坑深度和密度相对较大、分布均匀，因而表面反射率下降到 23.9%，比传统配方低了 8%左右。但进一步研究发现：HF-NaNO2腐蚀液修饰多晶硅表面后，会出现峡谷状的腐蚀沟。为了进一步优化多晶硅的表面结构，他们创新地提出两步法修饰多晶硅表面技术。两步法修饰多晶硅表面原理是：首先用腐蚀较慢的腐蚀液修饰多晶硅表面，使之获得一定密度、深度的陷阱坑；然后使用反应速率较快的腐蚀液再进行修饰，使多晶硅表面表面陷阱进一步增大变深。通过大量的实验研究，本文发现采用如下的技术可以在多晶硅表面上获得比较好的表面结构。首先 HF-NaNO2腐蚀液修饰多晶硅表面，这样多晶硅片表面同样会出现均匀的、高密度的蚯蚓状腐蚀坑；然后 HF-HNO3-(NH42C2O2腐蚀修饰多晶硅表面去除剩余的损伤层，并增大变深陷阱坑，有效避免了峡谷状的腐蚀沟出现。他

们的研究为硅的各向同性湿法腐蚀的典型应用开拓了局面。

上海交通大学的王坤霞等人[12]研究多晶硅表面微结构随添加剂的含量、反应时间和反应温度的变化。他们通过分析样品 SEM 图发现：1）碱溶液中添加剂含量的变化对多晶硅表面微结构的有重要的影响。当碱液中添加剂的含量过少时，很难调节碱液在不同晶面上的异性腐蚀性能；当添加剂的含量过多时，则不易去除多晶硅表面的机械损伤层，因此碱液中只有含有适量的添加剂才能在多晶硅表面形成低反射率的绒面结构。2）反应时间的变化对多晶硅表面微结构的影响非常大。反应时间过短，很难去除多晶硅表面的机械损伤层；反应时间过长，多晶硅表面形成的陷阱坑的尺寸较大。因此选择合适的反应时间对于获得低反射率的绒面是非常重要，实验说明反应时间应控制在 20～30 min 范围内。3）在腐蚀过程中，反应温度过低，则不易去除多晶硅表面的机械损伤层；反应温度过高，将会导致腐蚀液中乙醇大量挥发，降低表面绒面结构的均匀性。因此，实验过程中反应温度需要控制在 80℃左右。他们的研究为硅的各向异性湿法腐蚀技术在太阳能电池上应用提供了参考思路。

4硅湿法腐蚀工艺发展趋势

硅的湿法腐蚀技术，是MEMS领域十分重要的技术，有十分广泛的应用。但是目前，还存在一些问题[14]：加工精度和效率有待于提高；由于加工产品的形状受到极大的限制,因此湿法腐蚀技术在三维加工能力方面存在明显不足。由于硅电化学深刻蚀技术装置使用灵活，整个运行成本低，采用外场辅助等技术来克服无法制备大间距周性图形的局限性，将是湿法腐蚀技术的一个研究热点。

硅湿法腐蚀工艺是一门紧紧贴近实际应用的工程技术，所以只要更加深入系统的进行物理化学分析和研究，并长期进行观察和实验，相信硅湿法腐蚀工艺将会取得更长足的进步，并在MEMS领域发挥越来越重要的作用。

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湿法炼锌浸出工序的工艺改进

湿法炼锌浸出工序的工艺改进 改进前的工艺 葫芦岛锌厂第三冶炼厂是1993年投产的湿袱炼锌「，其浸出工艺是以传统的湿法炼锌浸出理论为基础，采用两段连续浸出过程，空气搅拌。工艺疯程如图l o S 1改进前工艺流程 上述系统1993年投产以后，由于工艺、设备存在问题较多，因此给正常生产过程带来校大阻力。由于分级机、湿式球磨机、球磨后液泵及泵槽经常性积矿堵塞,使系统不能连续稳定生产。浸出槽排列纵向位置不合理，槽利用率低，浸出时间短,浸出率低，渣含锌高，“死槽”现象频繁发生。浓缩槽负荷沉重,不能连续运转，清理周期短，劳动强度大，劳动环境恶劣。渣处理系统负荷大，使正常渣平衡受到破坏。这样,浸出工序生产能力达不到设计要求，产品质量豚化。 2改进措施 2.1加料系焼工艺流程 针对焙砂f浆化分级系统不能适应生产要求的情况，主工艺过程取消上述流程，取代以焙砂一干式球磨机f 冲矿的方式加料,大大缓解了上述矛盾，使加料系统能够满足浸岀工序正常生产要求。改进后工艺流程如图2. 2.2浸出植排列繊向位置改进 浸出槽共有15个，其中中性浸岀槽7个（分成两套系统），酸性浸出槽5个,氧化槽3个。其排列位置如图3。各槽之间由溜槽连接，为了使矿浆能在溜槽中顺利流动，洛槽具有一定的倾斜度,因此各情岀液口呈阶梯型排列,而槽底处于同一水平线上。

图2改进后工艺流程 这样，使用同一风源搅拌的各槽，根据连通器原理, 其搅拌风管出口风压相同，即各槽内液柱(h)高度相 等，所以大号槽利用率低。而且大号槽内液面距槽 岀口高差校大,槽内液体要靠扬升器(风带液系统) 强制送出槽,扬升器风量大小由人工控制，所以各槽 内液柱高度极不均衡，液柱小的跑风严重，液柱大的 槽负荷大且经當出现"死槽”现象。导致了浸出生产 系统生产过程的一系列困难，达不到设计要求。据 此，对浸出槽纵向位置进行了调整。采用槽底垫高 和槽上口接高的方法，使槽底和槽上口处于同一高 差的阶梯型排列，保证各槽岀口到槽底距离相同。 并将一个氧化槽改为酸浸槽。改后其排列如图4O 这样调整以后，大大改善了生产系统原有状况， 其效果通过表1中的数据可以明显看岀。 S3改进前浸出槽位置择列 91项目 槽使用 效率 (％ ) 中性浸出 时间(h) 験性浸出 时闻(h) 渣含锌(藍) 改进訶 50-60 0.3-0.5 0.6-1 0 25-2? ，改进后 的~知 10-1.5 19-22 同时，改进以后，浸出过程能够连续稳定进行。 因此大大提高了劳动效率，降低了劳动强度,改善了 劳动环境。 2.3中性浸出和中性浓绵液量的平衝 李淑艳等:湿法炼锌浸岀工序的工艺改进 酸化焙砂、烟尘 .厂， |干干球球卜 -------------- 中上清 送净化,i , |酸性M 岀| 屈，直酸上清? 送过滤 43 94改进后浸出梧位宣排列

《湿法冶金》课程教学大纲

《湿法冶金》课程教学大纲 一、课程说明 课程编码4301307课程类别专业方向课 修读学期第六学期学分2学时32课程英文名称Hydrometallurgy 适用专业应用化学 先修课程无机化学 二、课程的地位及作用 湿法冶金是应用化学专业学生的一门专业方向课。它一方面在不断发展丰富和完善自身，同时也与其他的相关学科联系，渗透、交融得非常密切，近年来发展迅速，其深度、广度在不断变化。它不仅与化学中的无机化学、物理化学、化工工程与工艺等学科相互关联、渗透，而且与矿物学、金属冶炼以及材料科学等其他学科的关系也越来越密切。新的冶炼技术知识，新的冶炼设备，新的成果不断涌现，同时有色金属冶炼一些原理和知识也是大学本科生培养过程中应掌握的内容。本课程主要介绍有色金属冶炼的基本原理和知识，以及现代有色金属冶炼技术的新知识、新工艺、新设备、新成果、新进展及趋势。 三、课程教学目标 1. 系统地讲授有色金属冶炼的基本原理和知识；使学生能够初步地应用有色金属冶炼基本理论和知识处理一般的有色金属冶炼的问题； 2. 通过系统地向讲授有色金属冶炼的基本原理和知识，使学生能进一步地加深对有色金属冶炼基本原理和知识的理解，并运用有关原理去研究说明、理解、预测相应的冶金过程，从而培养思考问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。应用了解有色金属冶炼的及发展趋势；从而进一步 3. 使学生了解有色金属冶炼领域内最新研究进展及新技术、新成果、新设备、新知

识、新进展、典型案例，培养学生基本科学素养与创新意识； 4. 通过学习使学生对有色金属冶炼的知识具有一定的系统性和覆盖面，掌握事实与理论，普及与提高，基础与实用，以及了解个别与综合，独立与联系，现在和未来的关系； 5. 运用所学有色金属冶炼的基本原理和知识，了解有色金属冶炼与其他学科相互交叉、渗透、融合的特点；结合工业生产实际，拓宽和加深知识的层面和深度，提高综合知识的运用及解决问题的能力，并使学生在科学思维能力上得到更高、更好的训练和培养。 四、课程学时学分、教学要求及主要教学内容 (一) 课程学时分配一览表 章节主要内容总学时 学时分配讲授实践 第1章绪论 2 2 0 第2章矿石学基础 2 2 0 第3章铜冶金 4 4 0 第4章铅冶金 4 4 0 第5章锌冶金 4 4 0 第6章铝冶金 4 4 0 第7章钒冶金 4 4 0 第八章钛冶金 4 4 0 第九章锰冶金 2 2 0 第十章有色冶金中的综合回收与清洁生产 2 2 0 (二) 课程教学要求及主要内容 第一章绪论 教学目的和要求： 1. 了解冶金发展史和金属的基本概念及分类； 2. 理解矿物资源分类及矿物、矿石和精矿；

湿法炼锌渣的无害化处理及资源综合回收.pdf

湿法炼锌渣的无害化处理及资源综合回收 长沙有色冶金设计研究院有限公司 - 张乐如 -

CONTENTS 目录 概述 1 湿法炼锌工艺及其渣的种类 2 国内外湿法炼锌渣的处理方法 3 我国湿法炼锌渣处理的现状 4 湿法炼锌渣无害化处理方法选择5

第一部分概述

?由于环境保护意识日益增强，国家的环保政策日益严格，渣处理已经成为制约湿法炼锌的瓶颈； ?湿法炼锌有多种不同工艺，产出的渣有多种，其化学成分和化学性质各不相同。因为湿法炼锌渣属于危险废物的范围，这类危险废物产出量大，不可能也不允许长期堆存，必须进行无害化处理； ?无害化处理的方法主要有两大类，一类是火法处理，另一类是填埋。现在对危险废物填埋也作出了非常严格的规定，不仅对填埋设施提出了很高的要求，对危险废物的化学成分提出了严格的控制限值。浸出渣即使进行预处理也无法达到控制限值的要求，例如浸出渣中的锌及其化合物（以总锌计）的控制限值为75mg/L是不可能达到的，即使反复洗涤和压滤，也只能达到1g/L左右。

危险废物允许进入填埋区的控制限值 序号项目稳定化控制限值(mg/L) 1 有机汞0.001 2 汞及其化合物（以总汞计）0.25 3 铅（以总铅计） 5 4 镉（以总镉计）0.50 5 总铬12 6 六价铬 2.50 7 铜及其化合物（以总铜计）75 8 锌及其化合物（以总铍计）75 9 铍及其化合物（以总铍计）0.20 10 钡及其化合物（以总钡计）150 11 镍及其化合物（以总镍计）15 12 砷及其化合物（以总砷计） 2.5 13 无机氟化物（不包括氟化钙）100 14 氰化物物（以CN计） 5 危险废物填埋场要求防渗漏、防腐蚀，还需设有预处理站，建设投资很大，预处理的运行成本很高，这就增加了湿法炼锌的投资和运行成本。因此研究湿法炼锌渣的无害化处理及综合回收是非常重要的课题。

【生产管理】MEMS湿法腐蚀工艺和过程(DOC 99页)

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第8章 MEMS湿法腐蚀工艺和过程 David W. Burns 摘要：通过光刻胶或硬掩膜窗口进行的湿法化学腐蚀在MEMS器件制造的许多工艺过程中大量存在。本章针对400多种衬底和淀积薄膜的组合介绍了800多种湿法腐蚀配方, 着重介绍了在大学和工业界超净间中常见的实验室用化学品。另外给出了600多个有关选择或开发制造MEMS器件的新配方的文献。也给出了近40个内部整合的材料和腐蚀特性的图表，方便读者迅速寻找和比较这些配方。有关目标材料和腐蚀特性的缩略语为方便比较都进行了统一。腐蚀速率和对其他材料的腐蚀选择性也给出了。除了重点讨论在MEMS领域常用的硅和其他常用材料外，III-V化合物半导体和更新的材料也有涉及。 本章讨论主题涉及湿法腐蚀原理与过程；整合湿法腐蚀步骤的工艺方法；湿法腐蚀过程的评估和开发及侧重安全的设备和向代工厂转移的预期；氧化物，氮化物，硅，多晶硅，和锗各向同性腐蚀；标准金属腐蚀；非标准绝缘介质，半导体和金属腐蚀；光刻胶去除和硅片清洗步骤；硅化物腐蚀；塑料和聚合物刻蚀；硅各向异性刻腐蚀，体硅和锗硅自停止腐蚀；电化学腐蚀和自停止；光助腐蚀和自停止；薄膜自停止腐蚀；牺牲层去除；多孔硅形成；用于失效分析的层显；缺陷判定；针对湿法化学腐蚀的工艺和过程，给出了几个实际的案例。对器件设计人员和工艺研发人员，本章提供了一个实际和有价值的指导，以选择或发展一个对许多类型MEMS和集成MEMS器件的腐蚀。 D．W．Burns Burns Engineering, San Jose, CA, USA e-mail:dwburns@https://www.wendangku.net/doc/f815836009.html, 8.1引言

湿法冶金总结

湿法冶金总结 1、当电解液电解时，电极上必然有电流通过，此时电极上进行的过程为不可逆 过程，电极电势偏离了平衡值，这种现象称为电极极化。电极极化与电极材料、电极表面状态、温度、压力、介质等，还与通过电极密度大小有关。电流密度大小与电极上的反应速率紧密相关。 2、加入动物胶后，在电解液中形成一种胶状薄膜，带正电荷，飘到阴极附着在 阴极表面电力线集中凸起的粒子上，增加尖端处电阻，减少了铜离子在粒子上放电的机会，待阴极表面平整后，胶膜随着电解液循环又飘到别的凸起处，因此获得表面平整的阴极铜。用量每吨铜25—50g。 3、镍电解方法：电解精炼法，羰基法、高压浸出萃取法 4、镍电解精炼特点：A电解液需要高度净化。B阴极与阳极严格隔开，采用隔 膜电解。C低酸电解，电解液PH值在2—5.5之间。 5、氢在锌电极上有很高的过电位，改变了氢的析出电位，使其变得比锌的电位 更负，也就使锌优先于氢在阴极析出。氢的过电位才能够使用电沉积法从锌电解液中提取出纯度高的电锌来。措施：A提高电流密度，低温电解，适当增加添加剂的用量B严格净液，保持电解液洁净。不使中性盐杂志如铜、铁、镉等在电解液中超标，因为这些杂质都会使氢的过电位降低。 6、水解沉淀法：金属盐类和水发生分解反应，生成氢氧化物（或碱式盐）沉淀。 是湿法冶金的分离方法之一，在有色金属生产过程中常用于提取有价金属和除去杂质元素。A制备纳米SiO2 B制备纳米α-Fe2O3粉体。 7、湿法冶金：金属矿物原料在酸性介质或碱性介质的水溶液进行化学处理或有 机溶剂萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过程。现代的湿法冶金几乎涵盖了除钢铁以外的所有金属提炼,有的金属其全部冶炼工艺属于湿法冶金,但大多数是矿物分解、提取和除杂采用湿法工艺,最后还原成金属采用火法冶炼或粉末冶金完成。湿法冶金的优点：是原料中有价金属综合回收程度高，有利于环境保护，并且生产过程较易实现连续化和自动化。现代：三废处理。 传统：先污染、后治理。 8、湿法冶金优点：a适合于处理低品位矿物原料b能处理复杂矿物原料c容易 满足矿物原料综合利用的要求。d劳动条件好，容易解决环境污染问题。9、沉淀转化法制取Ni(OH)2反应方程式，其条件控制：a转化剂浓度b表面活 性剂添加量c转化温度。其优点具有试验参数易于控制。 10、超电势是电极实际电极电势与平衡电极电势偏离程度的一种度量，与浓 茶极化、电化学极化、电阻极化等造成。 11、还原与沉淀是湿法冶金过程的两个重要环节，还原过程包括电化学还原 和化学还原。化学还原包括铜、铅、锌、镍、钴、金银等重金属、贵金属的电解精炼和电沉积过程。电化学还原法用于制备各种金属粉体、非晶材料、纳米材料和合金材料。化学还原主要论述气体还原、有机物还原、金属置换还原用于湿法冶金过程中的净化、提纯。产品回收。 12、沉淀过程用于湿法冶金的分离过程，同时也用于材料制备，其特点：工 艺简单、成本低、操作方便。通过控制条件分为：均相沉淀、络合沉淀、非水溶液沉淀、电解沉淀。 13、电阻率的倒数为电导率，用希腊字母κ表示，κ=1/ρ。单位：在国际单位 制中，电导率的单位称为西门子/米（S/m）电导率的物理意义：表示物质导

_湿法清洗及湿法腐蚀工艺-王永刚

湿法清洗及湿法腐蚀 目录 一：简介 二：基本概念 三：湿法清洗 四：湿法腐蚀 五：湿法去胶 六：在线湿法设备及湿法腐蚀异常简介七．常见工艺要求和异常

一：简介 众所周知，湿法腐蚀和湿法清洗在很早以前就已在半导体生产上被广泛接受和使用，许多湿法工艺显示了其优越的性能。伴随IC集成度的提高,硅片表面的洁净度对于获得IC器件高性能和高成品率至关重要, 硅片清洗也显得尤为重要.湿法腐蚀是一种半导体生产中实现图形转移的工艺,由于其高产出,低成本,高可靠性以及有很高的选择比仍被广泛应用.

二基本概念 腐蚀是微电子生产中使用实现图形转移的一种工艺，其目标是精确的去除不被ＭＡＳＫ覆盖　的材料，如图１：　 　 图 １　 腐蚀工艺的基本概念　：　 　 E T C H R A T E(E/R)------腐蚀速率：是指所定义的膜被去除的速率或去除率，通常用Um/MIN，A/MIN 为单位来表示。 E/R U N I F O R M I T Y------腐蚀速率均匀性,通常用三种不同方式来表示: U N I F O R M I T Y A C R O S S T H E W A F E R W A F E R T O W A F E R L O T T O L O T 腐蚀速率均匀性计算U N I F O R M I T Y=（E R H I G H-E R L O W）/（E R H I G H+E R L O W）*100% S E L E C T I V I T Y-------选择比是指两种膜的腐蚀速率之比,其计算公式如下: S E L A/B=（E/R A）/（E/R B） 选择比反映腐蚀过程中对另一种材料（光刻胶或衬底）的影响，在腐蚀工艺中必须特别注意SEL，这是实现腐蚀工艺的首要条件。 G o o d s e l e c t i v i t y P o o r s e l e c t i v i t y(U n d e r c u t) I S O T R O P Y-------各向同性：腐蚀时在各个方向上具有相同的腐蚀速率；如湿法腐蚀就是各向同性腐蚀。具体如下图：

湿法电解锌工艺设计设计流程选择概述

湿法电解锌工艺流程选择概述 1.。1 工艺流程选择 根据原料成份采用常规的工艺流程，技术成熟可靠，劳动环境好，有较好的经济效益，同时综合回收铜、镉、钴等伴生有价金属。工艺流程特点如下： （1）挥发窑产出的氧化锌烟尘一般含气氟、氯、砷、锑杂质，且含有较高的有机物，影响湿法炼锌工艺，所以通常氧化锌烟尘需先进多膛焙烧脱除以上杂质。 （2）氧化锌烟尘和焙砂需分别进行浸出，浸出渣采用回转窑挥发处理，所产氧化锌烟尘送多膛焙烧炉处理。 （3）氧化锌烟尘浸出液返焙砂系统，经中性浸出浓密后，上清液送净液车间处理，净液采用三段净化工艺流程。 （4）净化后液送往电解车间进行电解。产出阴极锌片经熔铸后得锌锭成品。 （5）净液产出的铜镉渣和钴渣进行综合回收（或外卖）。 1.6.2 工艺流程简述 焙砂经中浸、酸浸两段浸出、浓密、过滤，得到中浸上清液及酸浸渣。酸浸渣视含银品位进行银的回收后送回转窑挥发处理得氧化锌，经脱氟、氯，然后进行单独浸出，浸液与焙砂系统的浸出液混合后送净液。回转窑渣送渣场堆存。产出的中浸上清液经三段净化，即第一段用锌粉除铜镉；第二段用锌粉和锑盐高温除钴；第三段再用锌粉除复溶的镉，以保证新液的质量，所得新液送电解。电解采用传统的电解沉积工艺，用人工剥离锌片，剥下的锌片送熔铸，产出锌锭。

采用上述工艺流程的理由：主要是该工艺流程基建投资省，易于上马，建设周期短、见效快、效益高。这在株冶后10万吨电锌扩建、广西、、等多家企业的实践中，已得到充分证实和肯定。 对净液工艺的选择，目前国外湿法炼锌净液流程的发展趋势，主要是溶液深度净化。采用先冷后热的净液流程，为保证净液质量，设置三段净化，当第二段净化质量合格时，也可以不进行第三段净化，直接送电解。该流程稳妥可靠，净化质量高，能满足生产0#锌和1#锌的新液质量要求。 作业制度，拟采用连续操作，国西北冶、株冶等都有生产经验。与间断操作相比，可大减少设备的容积，减少设备数量，相应可减少厂房建筑面积，故可大幅度降低基建投资。 1..3 综合利用及环境保护 浸出渣可根据含银品位高低进行银的回收后再送回转窑处理，所得氧化锌经脱氟、氯后进入氧化锌浸出系统，进一步回收锌、铟等有价金属。 净液所得铜镉渣经低酸浸出后，所得铜渣可作为炼铜原料出售。 浸出液经锌粉置换，所得贫镉液含锌很高，返回锌浸出车间，所得海绵镉进一步处理后，获得最终产品镉锭出售。 净液所得钴渣，经酸洗脱锌后根据含钴品位再考虑是否回收钴，暂时先堆存（或外卖）。 熔铸所得浮渣，其粗粒可返回熔化或作生产锌粉用。处理所得氧化锌可作为生产硫酸锌或氯化锌的原料，根据需求而定。 各湿法炼锌车间的污酸、污水，经中和沉处理后，可达到国家工业排放标准。

湿法炼锌副产铜渣的综合利用

湿法炼锌副产铜渣的综合利用 鲁兴武，邵传兵，易超，李俞良 （西北矿冶研究院 冶金新材料研究所，甘肃白银 730900） 摘要：研究了湿法炼锌副产铜渣的综合利用新工艺。最佳浸出条件为：液固比10∶1，浸出温度80 ℃，浸出剂（硫酸）浓度3.5 mol/L ，浸出时间8 h 。浸出液含铜浓度达到30~45 g/L ，铜浸出率可以达到98%以上。经萃取、洗涤、三级错流反萃后，反萃液中铜浓度达到45~50 g/L ，电积后可以得到标准阴极铜。 关键词：铜渣；综合利用；萃取；锌湿法冶金 中图分类号：TF811；TF813 文献标识码：A 文章编号：1007-7545（2012）06-0000-00 Comprehensive Utilization of Copper Slag By-product in Zinc Hydrometallurgy LU Xing-wu ，SHAO Chuan-bing ，YI Chao ，LI Yu-liang (Institute of Metallurgy New Materials of Northwest Institute of Mining and Metallurgy, Baiyin 730900, Gansu, China) Abstracts: The new comprehensive utilization technology of copper slag by-product in zinc hydrometallurgy was investigated. The optimal leaching conditions including ratio of liquid to solid of 10∶1, leaching temperature of 80 ℃, leaching agent (sulfuric acid) concentration of 3.5 mol/L, and leaching time of 8 h. The copper concentration in lixivium reaches 30~45 g/L, and the copper leaching rate is higher than 98%. The copper concentration in stripping solution reaches 45~50 g/L after extraction, washing and three-stage cross-flow stripping of copper. The cathode copper can be produced with electrowinning process. Key words: copper slag; comprehensive utilization; extraction; zinc hydrometallurgy 2010年全国锌产量为516.4万t ，其中湿法炼锌的产量占锌总产量的70％以上[1]。对于年产10万t 的湿法炼锌企业，每年处理净化系统铜镉渣产生的铜渣约1 kt ，仅有50%左右的铜渣被卖到铜冶炼企业，进入粗铜冶炼，其中的锌不能得到有效回收，剩余的富铜渣被堆放到渣场，造成了二次资源的闲置和环境污染。因此开展铜渣综合回收技术研究具有现实意义[2-4]。 1 试验原料和方法 所用铜渣为某湿法炼锌企业铜镉渣处理后得到的副产品[5]，主要化学成分（%）：Cu 40.0、Zn 5.0、Cd 0.8、Pb 3.0、Fe 2O 3 1.5、O 7.5、其它42.2。采用图1所示流程产出标准阴极铜。 图1原则工艺流程图 Fig.1 Principle flow chart of copper slag comprehensive recovering 收稿日期：2011-12-13 作者简介：鲁兴武（1985-），男，甘肃武威人，大学，助理工程师. doi ：10.3969/j.issn.1007-7545.2012.06.006

湿法炼锌

1 概述 1.1 国内外发展 锌冶炼方法分湿法和火法两大类，火法炼锌有横罐炼锌、竖罐炼锌和密闭鼓风炉炼锌。横罐炼锌由于环境污染严重，劳动条件恶劣，已基本淘汰。竖罐炼锌也存在环境污染、能耗较高、不利于综合回收的缺点，也逐步被其他方法所取代。密闭鼓风炉炼锌又称帝国熔炼法（简称LSP），是由英国帝国熔炼公司开发出来的一种铅锌冶炼方法，20世界60年代开始应用于工业化生产，目前在全世界有20座炉，锌产量占世界锌总产量的12%左右。由于该方法对原料适应性强，可以冶炼铅锌混合精矿，能耗较小，建设肉孜相对较少，并且很好地解决了火法冶炼的环境污染问题，具有较强的生命力和发展前景。湿法炼锌是当今炼锌的主要方法，其产量占世界锌产量的80%以上，湿法炼锌可分为常规法、黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法，采用较多的是前三种方法。前面提到的湿法炼锌工艺，都需要采用氧化脱硫，一般是沸腾焙烧，焙烧产出的氧化锌焙砂送湿法炼锌系统生产电锌。另外还有全湿法炼锌工艺，即硫化锌精矿直接加压氧浸工艺。加压氧气浸出技术是加拿大谢利特·哥顿公司在20世纪50年代开发的，开始用于金属硫化精矿的处理，回收镍、钴，共建有6座工厂，其中4座回收镍，2座回收钴。70年代加压氧浸被用于硫化锌精矿处理。炼锌技术的发展方向主要是减少污染，降低消耗，节约成本和提高有价金属回收率等，由此推动炼锌技术的不断进步，创造出多种多样的炼锌技术和工艺流程，可供我们合理选择。

我国是世界上锌生产和消费大国，从1996年至今其产量稳居世界第一。2014年我国锌产量582.7万t，占当年全球锌总产量1315万t的43.2%。这是基于我国的镀锌钢板产量差不多占世界半壁江山、年产成百亿支锌锰电池大规模出口、制造业对黄铜等各类锌基合金需求旺盛、建筑业的高速发展使氧化锌涂料消费量急增等需求因素带动了锌产业的快速发展。另外我国锌资源较为丰富，其储量及储量基础仅次于澳大利亚，居世界第二位。2014年美国地质调查局数据显示，全球锌资源储量达25000万t，其中澳大利亚6400万t，中国4300万t，秘鲁2400万t。2014年世界前十大产锌国，中国第一、澳大利亚产锌154万t，局第二位，其余依次为秘鲁132万t，美国83万t，印度72万t，墨西哥68万t。根据国家统计局资料，2014年我国自产精矿540,9万t，这位锌冶金产业提供了有力支撑。但锌产量远不能满足国内需求，依然需要大量进口。据中国海关统计，2014年进口锌精矿实物220万t，进口精锌57万t。 2 流程图

湿法炼锌

湿法炼锌是一个流程较长的冶金过程而且工艺比较成熟,包括锌精矿的焙烧、浸出、净化、电解、阴极锌的熔铸等过程.论文首先叙述了锌精矿种类,沸腾炉的焙烧过程,常规浸出各种影响因素及电解沉积锌的经济技术指标,为后续章节信息系统的开发奠定了基础.该文主要研究锌精矿的焙烧、浸出、电解三个过程,首先建立了锌精矿的配矿信息系统.该系统能提供精确的配矿和符合生产条件下配矿成本最低化,系统中优化了十种矿样的45种组合,而且全部数据输入和输出都使用数据库操作.然后根据锌精矿沸腾炉硫态化焙烧原理建立了热力学模型的信息系统,根据物料平衡和热平衡建立方程组来确定焙烧矿以及烟气的成分.由于焙烧过程的时间变化性,该热力学模型无法全部描述的内在机制等,使得结果存在着一定的偏差,但此模型能够较好地拟合焙烧过程的主要趋势.最后,在锌常规浸出和过电解沉积锌过程中设计了BP神经网络来预测浸出过程中的浸出率、浸出渣率、浸出液上清率、新液合格率、渣含水以及电解过程中的电流效率等因素.网络采用了近30组的训练样本,样本数据范围大,网络的训练误差精度可以达到10<-5>.新的嫁接BP神经网络预测适应性较广、精度较高.可以实现离线预测,并且为在线操作提供了参数指标.湿法炼锌信息系统的程序采用了Visual Basic6.0和Matlab两种语言混合编写,系统的数据库采用Microsoft Access创建和维 护.Visual Basic6.0编程语言简单实用,可视化功能强大,具有严密的封装性,而且还提供许多ActiveX控件;Matlab编程语言不仅有较强的矩阵运算功能和绘图能力,而且带有12个功能强大的工具箱;Microsoft Access编写的数据库具有随时对数据进行修改和补充.程序运用Matlab解方程组的功能和神经网络工具箱,建立沸腾炉焙烧物粒平衡信息系统和锌常规浸出和锌电积神经网络预测信息系统两大系统,再把解方程过程中BP神经网络可视化接到VB的封装体系中.所涉及到的BP神经网络函数都以脚本文件的形式存在,这样既减少程序的复杂性又提高了程序的运行效率……

腐蚀工艺教程

腐蚀工艺教程（湿法清洗部分） 一、什么是半导体？ 半导体是介于导体和绝缘体之间的物质，它的电阻率在10-3~109范围内。自然界中属于半导体的物质很多，用于制造半导体的材料主要是硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs）。纯净的半导体电阻率很高，几乎不导电。但在特定的条件下，如光照、掺杂等，它的电阻率可以降到几十欧姆甚至更低，并且随掺入的杂质不同呈不同的导电特性。我们分别称之为P （空穴导电）型半导体和N（电子导电）型半导体。P型半导体和N型半导体相接触时，在接触面就形成了PN结。PN结具有正向导通反向截止的特性，利用它可以制得常用的二极管。 在集成电路制造中，常用的衬底材料是硅单晶片，根据圆片加工过程中硅单晶切割的晶格方向的不同，可把它分为<100>和<111>等晶向。在mos集成电路制造中，选用的是<100> 晶向的圆片。 二、什么是集成电路？ 不同导电类型的半导体组合在一起，可以做成二极管、三极管、电容、电阻，如果把这些元件做在同一块芯片上，完成一定的电路功能，就称之为集成电路。 集成电路可分为双极集成电路和MOS集成电路，MOS集成电路又可分为nMOS集成电路、pMOS集成电路和CMOS集成电路。 三、集成电路中的常用薄膜。 多晶硅 常用在MOS器件中作为栅电极。也可用于高电阻的电阻器，及局部电路的短连线 二氧化硅 集成电路中使用的二氧化硅膜可分为热二氧化硅和CVD淀积二氧化硅两类。在MOS集成电路中，它有以下几种用途：作为对付掺杂剂注入或扩散进硅的掩膜，提供表面钝化，使器件一部分与一部分隔离，作为MOS器件的一个组成部分（如栅介质），作为金属步线之间的电绝缘。 氮化硅 能阻挡钠离子的扩散，几乎不透潮气并具有很低的氧化速率。用低压CVD（LPCVD）方法淀积的氮化硅膜，主要用作平面工艺的氧化掩膜；用等离子淀积（PECVD）的氮化硅膜，能在较低温度下生成，可作为钝化保护层。 Al-Si-Cu 用在集成电路中作为金属互连线。 四、什么是刻蚀 集成电路的制造，需要将各种不同的元件（晶体管、电阻、电容）做在同一块芯片上去，需要在芯片上做出不同的图形。把光刻确定的图形转移到构成器件的薄膜上，把不需要的薄膜去除，这一过程称为刻蚀。刻蚀分为干法腐蚀和湿法腐蚀。 五、常用湿法腐蚀工艺 1. HF去二氧化硅 说明：HF酸漂去二氧化硅 配比：HF：H2O=1：10 温度：室温 流程：HF酸漂洗（依漂去二氧化硅厚度定时）→溢流5分钟→冲水10次→甩干 2. 磷酸去氮化硅

湿法冶锌工艺流程.

湿法冶锌工艺流程 概述：湿法炼锌是当今世界最主要的炼锌方法，其产量占世界总锌产量的85%以上。近期世界新建和扩建的生产能力均采用湿法炼锌工艺。湿法炼锌技术发展很快，主要表现在：硫化锌精矿的直接氧压浸出；硫化锌精矿的常压富氧直接浸出；设备大型化，高效化；浸出渣综合回收及无害化处理；工艺过程自动控制系统等几个方面。湿法炼锌是用稀硫酸(即废电解液)浸出锌焙烧矿得硫酸锌溶液，经净化后用电积的方法将锌从溶液中提取出来。当前，湿法炼锌具有生产规模大、能耗较低、劳动条件较好、易于实现机械化和自动化等优点在工业上占主导地位，锌总产量的80~85%来自湿法炼锌。 锌焙砂的浸出 湿法冶锌的浸出是以稀硫酸溶液作为溶剂，控制适当的酸度、温度和压力条件，将含锌物料（如锌焙砂、锌烟尘、锌氧化矿、锌浸出渣、硫化锌精矿等）中的新华无溶解撑硫酸锌进入溶液，不容固体形成残渣的过程。浸出所得的混合矿浆在经浓缩、过滤将溶液与残渣分离。 锌焙砂浸出的原则工艺流程： 锌焙砂浸出是用稀硫酸溶液去溶解砂浸中的氧化锌。作为溶剂的硫酸溶液实际上是来自锌电解车间的废电解液。 锌焙砂浸出分为中心浸出和酸性浸出的两个阶段，常规浸出流程采用一段中性浸出和一段酸性浸出或两端中性浸出的复浸出流程。锌焙砂首先用来自酸性浸出阶段的溶液进行中性浸出。中性浸出实际是用锌焙砂来中和酸性浸出溶液中的游离酸，控制一定的酸度（Ph=5.2～5.4），用水解法除去溶解的杂质（主要是Fe、Al、Si、As、Sb），得到的中心溶液经净化后送去电积回收锌。 中性浸出仅有少部分ZnO溶解，锌的浸出率为75%～80%，因此浸出残渣中还含有大量的锌，必须用含酸度较大的废电解液（含100g/L左右的游离酸）进行二次酸性浸出。酸性浸出的目的是使浸出渣中的锌尽可能完全溶解，进一步提高锌的浸出率；同时还要得到过滤性良好的矿浆，以利于下一步进行固液分离。为避免大量杂质同时溶解，终点酸度一般控制在H2SO4浓度为1～5g/L。 经过两段浸出，锌的浸出率为85%～90%，渣中锌含量约为20%。为了提高

湿法炼锌渣洗涤净化萃取回收锌扩大试验

1湿法炼锌渣洗涤-净化-萃取回收锌扩大试验 谢铿王海北刘三平苏立峰 （北京矿冶科技集团有限公司，北京 100160） 摘要：对内蒙古某公司湿法炼锌产生的铅银渣和铁矾渣进行扩大试验，采用“洗涤-净化-萃取”工艺回收渣中夹带的水溶锌，铅银渣和铁矾渣中锌洗涤回收率分别达到42%和90%左右，铁去除率大于98%，萃取后得到富锌溶液可送电积车间生产电锌。该工艺流程简单，原料适应性强，经济效益和社会效益显著。 关键词：铅银渣；铁矾渣；水溶锌；洗涤；萃取 Pilot test of zinc recovery from the zinc hydrometallurgical residues by washing-purification-solvent extraction process XIE Keng WANG Haibei LIU Sanping SU Lifeng (BGRIMM Technology Group, Beijing, 100160, China) Abstract: Pilot tests were carried out on Pb-Ag residue and jarosite residue produced by zinc hydrometallurgy in Inner Mongolia. The water-soluble zinc contained in the slag was recovered by washing-purification-solvent extraction process. About 42% and 90% of zinc were washed out from Pb-Ag residue and jarosite residue, respectively. And more than 98% of iron was removed from solution during purification. A purified zinc-rich solution was obtained after solvent extraction and could be sent to electrowinning for producing electrolytic zinc. The process is simple, adaptable to different residues and has remarkable economic and social benefits. Keywords: Pb-Ag residue; jarosite residue; water-soluble zinc; washing; solvent extraction 湿法炼锌产出世界80%以上的锌，同时产出相当数量的浸出渣和净化渣1-3，这些渣中夹带一定量的水溶锌，若得不到有效回收处理，将会造成资源浪费和环境污染4-7。内蒙古某公司20万吨/年锌冶炼工程产出铅银渣和铁矾渣约23万吨/年，渣夹带水溶锌造成每年损失近7000吨锌，经济损失逾亿元。北京矿冶科技集团有限公司应用洗涤-净化-萃取工艺回收该公司湿法炼锌渣夹带水溶锌取得了较好的小型试验结果。为了验证工艺技术，为该公司锌冶炼厂技术改造及工业生产实现渣中水溶锌资源化利用提供可靠的技术依据和实践经验，进行了扩大试验。 1 试验部分 1.1 原料和试剂 湿法炼锌渣由内蒙古某公司锌浸出车间提供，包括铅银渣和铁矾渣。其中，铅银渣含Zn 7.80%、Fe 32.60%、Pb 5.20%，铁矾渣含Zn 5.70%、Fe 26.30%。铅银渣和铁矾渣的化学 1 收稿日期： 基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFC1900401） 通讯作者：谢铿，博士，高级工程师，主要从事有色金属湿法冶金研究。Email：xie1011@https://www.wendangku.net/doc/f815836009.html,。

年产9.5万吨湿法炼锌厂焙烧车间设计

重庆科技学院 《冶金工程设计》课程设计报告 设计题目:_____年产9.5万吨湿法炼锌厂焙烧车间设计_______

摘要 本文是年产9.5万吨锌湿法冶金沸腾焙烧车间设计说明书。通过查阅相关的文献，本设计首先对锌的性质，用途，及当前生产和消费进行了介绍。在简单介绍了一些背景知识的前提下，本文对厂址进行了选择，鉴于锌冶金的生产工艺多样，本文对各种工艺流程进行了分析比较，并确定选用硫酸化焙烧-浸出-净化-电积这一湿法炼锌工艺，在确定了工艺之后，本文又进一步对确定并对比论证了实际生产的工艺条件和经济技术指标，并进行了冶金计算，根据计算结果来进行沸腾炉尺寸的计算，最后本文对工业“三废”的处理也进行了相应的说明。本文可分为四大部分，第一部分为背景知识介绍，第二部分内容对厂址，工艺，及生产参数进行了选择。第三部分为冶金计算与炉体设计。第四部分为工厂附属设备及“三废“处理。 关键词：工厂设计湿法炼锌焙烧鲁奇型焙烧炉

Abstract The paper is the design instruction book of roasting plant of manualthe introduced thenature of the zinc, uses, and the current production and consumption 。After a brief introduction ofsome background knowledge of the premise, this paper carried out on site selection, In view of zinc metallurgy production process varied，In this paper, a variety of processes are analyzed andcompared ，And determine the selection of sulfation roasting - leaching - purification -Electrowinning Process。After the process in determining，This article ，according to calculation results to calculate the size of fluidized bedboiler。At last, this article on industrial "three wastes" also of thecorresponding.Most of this article can be divided into five,The first part is to introduce backgroundknowledge.The fourth part is the choice of ancillary equipment in the factory and the "threewastes" to deal with.The second part of the contents chosen the site，technology,and productionparameters.Part III is divided into metallurgical calculation and the furnace design. Key words: Plant design；Zinc ，它的原子序数是30，，相对原子质量为65。密度为7.14克立方厘米，熔点为419.5℃。锌是一种浅灰色的过渡金属。在室温下，性较脆，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化。；100～150℃时，变软；超过200℃后，又变脆。当温度达到225℃后，锌氧化激烈。锌（Zinc）是第四"常见"的金属，仅次于铁、铝及铜，不过地壳含量最丰富的元素前几名分别是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁。外观呈现银白色，在现代工业中对于电池制造上有不可抹灭的地位，为一相当重要的金属。 1.1.2锌的用途及前景 锌是重要的有色金属原材料，目前，锌在有色金属的消费中仅次于铜和铝，锌金属具有良好的压延性、耐磨性和抗腐性，能与多种金属制成物理与化学性能更加优良的合金。原生锌企业生产的主要产品有：金属锌、锌基合金、氧化锌，这些产品用途非常广泛，金属锌主要用于镀锌板即钢铁表面防止腐蚀和精密铸造。锌镀于钢板表面，牺牲自己保全了主体，所以又称为牺牲性金属。金属锌片和锌板用于制造干电池。由于锌能与多种有色金属组成锌合金和含锌合金，其中最主要的是锌与铜、锡、铅等组成的压铸合金，用于制造各种精密铸件。 锌的氧化物用于颜料工业和橡胶工业；硫酸锌用于制革、纺织和医药等工业，氯化锌用作木材的防腐剂。 我国锌的重要消费领域是：干电池、冶金产品镀锌、氧化锌、黄铜材、机械制造用锌合金及建筑、五金制品等。 氧化锌主要用于生产化工原料、颜料、涂料、催化剂和化学助剂、立德粉主要用于

腐蚀工艺简介教学文案

腐蚀工艺简介

腐蚀工艺教程 一、什么是半导体？ 半导体是介于导体和绝缘体之间的物质，它的电阻率在10-3~109范围内。自然界中属于半导体的物质很多，用于制造半导体的材料主要是硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs）。 纯净的半导体电阻率很高，几乎不导电。但在特定的条件下，如光照、掺杂等，它的电阻率可以降到几十欧姆甚至更低，并且随掺入的杂质不同呈不同的导电特性。我们分别称之为P（空穴导电）型半导体和N（电子导电）型半导体。P型半导体和N型半导体相接触时，在接触面就形成了PN结。PN结具有正向导通反向截止的特性，利用它可以制得常用的二极管。 在集成电路制造中，常用的衬底材料是硅单晶片，根据圆片加工过程中硅单晶切割的晶格方向的不同，可把它分为<100>和<111>等晶向。在mos集成电路制造中，选用的是<100>晶向的圆片。 二、什么是集成电路？ 不同导电类型的半导体组合在一起，可以做成二极管、三极管、电容、电阻，如果把这些元件做在同一块芯片上，完成一定的电路功能，就称之为集成电路。 集成电路可分为双极集成电路和MOS集成电路，MOS集成电路又可分为nMOS集成电路、pMOS集成电路和CMOS集成电路。 三、集成电路中的常用薄膜。 多晶硅 常用在MOS器件中作为栅电极。也可用于高电阻的电阻器，及局部电路的短连线 二氧化硅 集成电路中使用的二氧化硅膜可分为热二氧化硅和CVD淀积二氧化硅两类。在MOS集成电路中，它有以下几种用途：作为对付掺杂剂注入或扩散进硅的掩膜，提供表面钝化，使器件一部分与一部分隔离，作为MOS器件的一个组成部分（如栅介质），作为金属步线之间的电绝缘。 氮化硅 能阻挡钠离子的扩散，几乎不透潮气并具有很低的氧化速率。用低压CVD（LPCVD）方法淀积的氮化硅膜，主要用作平面工艺的氧化掩膜；用等离

年产7万吨锌锭的湿法炼锌浸出车间的设计

第三章锌电积工艺过程及设备计算 3.1概述 工业上从硫酸锌水溶液中电解沉积锌有三种工艺：即低酸低电流密度法（标准法）；中酸中电流密度法(中间法)和高酸高电流密度法。目前我国多采用中酸中电流密度法的下限，低酸低电流密度法上限的电解法。表3-1为三种方法的比较。 表3-1 锌电积三种工艺的比较 工艺方法电解液含 H2SO4（克/升）电流密度 （安/米2） 优缺点 酸低电流密度法（标准法）110--130 300--500 耗电少，生产能力小， 基建投资大 中酸中电流密度法(中间法) 130--160 500--300 生产操作比前者简单， 生产能力比前者大但 比后者小基建投资小 高酸高电流密度法220--300 800～1000 甚至大 于1000 生产能力大；耗电多； 电解槽结构复杂。 3.2 设计任务 设计生产能力为7万吨锌锭的电解设备 3.3 原始资料 3.3.1 设进入电解槽的电解液成份如表3-2所示： 表3-2 进入电解槽的电解液成份（克/升） 组成Zn Fe Cd Cu CO Mn （克/升）120 0. 0.005 0.0004 0.005 4.720

3.3.2 电解后电解废液成份如表3-3所示 表3-3 电解废液成份（克/升） 组成Zn Fe Cd Cu CO Mn （克/升）46 0. 0.003 0.0002 0.005 3.217 3.3.3 一些技术条件及技术经济指标 用于制造锌粉之锌锭占年产锌锭量的百分比，β=0.；年工作日为330日。 阴极锌熔铸直收率η1 = 97% 阴极电流密度D阴= 520安培 槽电压V槽= 3.20伏 电流效率ηi = 98% 阴极规格长×宽×厚= 1000×666×4（毫米） 3.4 工艺过程及设备计算 3.4.1物料平衡及电解槽计算 阴极锌成份的计算 在电积过程中，一部分铜、铁、镉与锌一齐在阴极上沉积，一升电解液得到的阴极锌含金属量如表3-4所示。 表3-4 一升电解液沉积的金属量（克） 组成Zn Fe Cd Cu 共计 （克）64.00 0.005 0.002 0.0002 64.0072 铅-银阳极在电解过程中被腐蚀，使一部分铅进入到阴极锌中。设阴极锌含