洁净技术是一套综合性的工程系统,旨在控制特定空间内空气中的微粒、有害气体、细菌等污染物,同时保持适当的温度、湿度和压力。洁净车间(又称无尘室)是实施这一技术的物理载体,其核心在于通过多层过滤系统和气流控制,创造出近乎“无菌无尘”的生产环境。
洁净车间根据空气中悬浮粒子浓度的不同,分为不同的洁净等级。国际上通用的ISO标准中,最常见的等级包括:
ISO 7级(万级):每立方米空气中≥0.5μm的粒子不超过352,000个
ISO 6级(千级):每立方米空气中≥0.5μm的粒子不超过35,200个
ISO 5级(百级):每立方米空气中≥0.5μm的粒子不超过3,520个
高纯石英砂其纯度水平直接决定了最终产品的性能与可靠性,其中半导体级石英砂的纯度要求最为严苛,需达到99.9999%(6N)以上。在这种极高的纯度要求下,任何微量的金属杂质(如铁、铝、钾、钠)或非金属夹杂物都会对下游的高温熔制和晶体生长过程造成致命缺陷,因此,其整个制备流程对环境洁净要求极高。高纯石英砂的生产流程大致包括:原料分选、破碎、煅烧、水淬、磁选、浮选、酸浸、清洗、干燥和包装等环节。洁净技术可以贯穿于多个关键步骤:
1. 原料处理阶段的洁净控制
即使是天然高品位的石英矿石,表面也附着着尘土、微生物和金属离子等污染物。在破碎和分选环节,洁净车间的正压环境可防止外部污染物进入,而局部设置的除尘设备可捕捉加工过程中产生的粉尘。
2. 酸浸提纯的洁净环境
酸浸是高纯石英砂生产中最关键的提纯步骤之一,通常使用盐酸、硫酸或氢氟酸在高温下溶解杂质。这一过程必须在耐腐蚀的洁净容器中进行,且整个酸处理区域需要独立的排风系统和气体净化装置,防止酸雾交叉污染其他工序,同时保护操作人员安全。
3. 清洗与干燥的洁净保障
酸浸后的石英砂需要超纯水反复清洗至中性。清洗用水本身需达到电子级超纯水标准(电阻率≥18 MΩ·cm),而清洗环境必须是高级别的洁净空间,防止空气中的微粒重新附着在石英砂表面。后续的干燥过程同样需要在洁净热风系统中进行。
4. 成品包装的无尘操作
达到纯度要求的石英砂,在包装环节尤其脆弱。许多高纯石英砂生产企业在包装区域采用ISO 5级(百级)甚至更高的洁净标准,使用洁净包装材料和完全密封的自动包装系统,确保产品在运输和储存过程中不受二次污染。
来源:弘璨石英