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引 言
随着电子及信息产业的迅猛发展,对溅射靶材的需求不断增加,同时对其技术及靶材性能的要求也在不断提高。 难熔金属钼具有高熔点(2620±20℃)、高弹性模量(280~390 GPa)、低线性热膨胀系数(5.8 ×10-6 ~ 6.2 ×10-6 / K)、高耐磨性、良好的导电/ 导热性能和热稳定性[1 - 3]。 因此,钼靶材经磁控溅射制成的钼合金薄膜是平面显示用液晶显示器面板的电或配线的关键材料。
在电子行业中,为了提高溅射效率和确保溅射薄膜的质量,要求溅射靶材具有高纯度、高致密度、晶粒细小且尺寸分布均匀、结晶取向一致等特性。
纯钼靶材溅射出的薄膜在耐腐蚀性(变) 和密着性(膜的剥离)等方面仍有待改善。 已有研究表明:在钼中加入适量合金元素(V、Nb、W、Ta)可使其比阻抗、应力、耐腐蚀性等各种性能达到均衡。 因此,目前钼合金靶材已经取代纯钼靶材成为研究的热点。 添加 W 可以有效提高钼的高温强度和再结晶温度,抑制钼靶材中的晶粒长大,但是钨的比重大且室温脆性大,钨添加量较大时会导致钼合金靶材较重,且塑性降低,容易萌生裂纹[4]。 Jorg 等[5]的研究表明,在钼中添加 20% (原子数分数)Al 和 10% (原子数分数)Ti 可以改善钼的抗氧化性能,并同时保持其低电阻率。 由于钼与铌均具有体心立方的晶体结构, 两 者 之 间 的 晶 格 错 配 度 低, 在 钼 中 添 加5% ~ 10% (质量分数) Nb 可以显著提高溅射薄膜的比电阻、耐腐蚀性能和黏结力[6 - 7]。 由于钽会优先被氧化形成钝化层,所以添加Ta元素可以降低薄膜的腐蚀率,但会造成钼合金薄膜电阻率升高[8]。
与钼铌合金薄膜相比,钼钽合金薄膜晶粒细化效果更加显著,薄膜沉积速率更大,薄膜表面粗糙度更小,但薄膜的电阻率更大[9]。Mo 靶材组织对溅射薄膜形貌与性能的影响研究结果表明:靶材组织、择优取向对薄膜形貌与取向影响不大,但靶材晶粒尺寸及均匀性会影响薄膜沉积速率、薄膜厚度及薄膜的方阻[10]。 马杰等[11] 研究了钼靶材变形量及热处理对薄膜组织与性能的影响,结果显示:相较于变形量小的钼靶材,80% 变形量的钼靶材溅射所得薄膜晶化程度更高;钼靶材经1 050 ℃退火后溅射制得薄膜粗糙度小。
磁控溅射是钼合金薄膜的主要制备技术。 靶材作为磁控溅射过程中的关键材料,不仅使用量大,而且靶材质量的好坏对钼合金薄膜的性能起着决定作用。 本文从粉体优化、混粉工艺、成型和烧结技术等方面对钼及钼合金溅射靶材相关专利进行了统计与分析,旨在为开发高品质钼合金多元靶材提供借鉴。
1 、专利统计与分析
1.1 粉体优化
专利(CN 103990802 B) [12] 通过优化 Mo 粉末的性状,开发出了一种高密度、高纯度 Mo 合金溅射靶材的制备方法,所制备 Mo 合金溅射靶材能够稳定、廉价地制造出低电阻、高耐湿/高耐热性、与基体密合性的高品质薄膜。
专利(CN 103173728 B) [13] 发明了一种廉价且可稳定制备 Mo 合金溅射靶材的方法,即将 Mo 粉与1 种或 2 种以上的 Ni 合金粉末混合(Ni6Nb7、Ni3Nb),在 800 ~ 1 500 ℃ 下加压烧结(10 ~ 200 MPa)。 Mo合金中 Ni 与 Nb 含量低于 50% (原子数分数),其中Nb 含量低于 20% (原子数分数)。 该专利避免了使用 Mo、Ni、Nb 粉末作为原料,解决了合金化不充分造成的 Ni 铁磁相的残留,稳定了溅射速度,提高了靶材寿命。
专利(CN 102127741 A) [14] 提出了一种薄膜太阳能电池用高纯钼靶的制备方法。 该方法首先采用钼酸铵为原料,经焙烧获得三氧化钼,随后在 450 ~600 ℃高纯氢气气氛下进行一次还原得到二氧化钼,再在 950 ~ 1050 ℃进行二次还原得到 Mo 粉,然后经过混料、筛分、等静压成型后,在中频感应炉中于 1 950 ~ 2 000 ℃烧结,通过大功率电子束熔炼提纯,经锻造、热轧、热处理退火、机械加工、超声波清洗、钎焊等工序制得高纯度、高密度和均匀性良好的钼靶。 该专利的之处在于:(1) 通过高纯氢气多次还原氧化钼提高钼粉纯度;(2) 采用大功率电子束熔炼提纯有利于碳氧充分反应,提高脱氧效果;(3)大变形量热轧可确保钼靶材晶粒平均尺寸小于 50 μm。
专利(CN 103160791 B) [15]采用三氧化钼、氢氧化钠和钼金属为原料,经过反应、球磨、过筛和热压工序制成钠掺杂钼平面溅射靶材,其中钠的原子数分数为 1% ~ 10% ,钠的掺杂能够大幅度提高铜铟镓硒薄膜电池的转换效率。
专利(CN 114411103 A) [16] 公开了一种大尺寸钼靶材的制备方法。 其方案具有以下优点:(1) 采用“氨溶 + 阳离子交换” 对原料粉末进行针对性提纯,可有效去除碱性金属(如 K、Na 等) 和过渡族金属杂质(如 Fe、Ni 等);(2)通过“预锻 + 交叉轧制 +高温退火” 的工艺设计,有利于获得微观组织均匀可控、晶粒细小、晶粒取向分布均匀的靶材;(3) 通
过表面化学腐蚀解决了传统轧制存在的变形不均匀问题。
专利(CN 114318256 A) [17] 公开了大尺寸钼溅射靶材及采用化学气相沉积法的制备工艺。 具体为:通过钼与三氟化氮反应制备出粗品六氟化钼,随后经真空蒸馏法和吸附法提纯得到高纯度六氟化钼,再在还原气氛下,经过化学气相沉积在基体材料上沉 积 金 属 钼。 该 方 法 所 制 备 靶 材 纯 度 高(99.999 9% 以上),致密度高(不低于 99.5% );此外,该方法在化学气相沉积设备中一步完成,产品一致性优于传统钼靶材,且可用于生产直径 500 mm以上的大尺寸钼靶材。
专利(CN 105648407 B) [18] 公开了一种高致密度钼铌合金靶材的制备工艺。 以钼粉为原料,添加5% ~ 15% (质量分数)铌粉、0.1% ~ 0.8% (质量分数)氢化锆进行混合,经过冷等静压成型,再进行真空烧结。 该发明的特点在于利用氢化锆的活化作用,通过粉末冶金直接制备高致密钼铌合金靶材。
专利(CN 10943990 A) [19] 利用氢化铌的活化作用,采用粉末冶金工艺制备高致密度、高含量钼铌合金溅射靶材。 专利(CN 110257784 A) [20] 同样采用粒度更小、表面积更大的氢化铌替代铌粉,提高扩散速率及烧结致密度,同时氢化铌分解释放的氢气具有还原作用,可降低钼铌合金中的氧含量,提高靶材纯度。
专利(CN 105568236 B) [21]发明了一种高纯、高致密、大尺寸 MoTi 合金溅射靶材的制备方法。 将钼和氢化钛原料在氩气气氛下进行混合并采用冷等静压压制成型,随后在真空烧结炉中进行两段烧结,轧制、退火、机械加工获得成分均匀、无偏析且晶粒尺寸小的靶材。
专利(CN 106513664 B) [22] 采用钼酸钾为原料制备钼钾合金靶材,避免了杂质的引入,所制备靶材密度高、成分均匀,镀膜效果好。高世代钼靶材对靶材纯度、晶粒尺寸、致密度提
出更高的要求,常规方法生产成本高、成品率低。 基于此,专利(CN 108642457 B) [23]公开了一种方法简单、生产成本低、成品率高、利于工业化生产的高世代钼靶材的制备方法。 具体为:将两种不同粒径的钼粉在真空下混合后过筛,进行等静压处理,再烧结、热轧、真空退火。 该方法制得靶材致密度超过99.5% ,靶材内部无气孔、裂纹、分层、夹杂等缺陷,靶材表面粗糙度小于 0.6 μm, 平均晶粒不 超 过80 μm。
相比平面靶材,管状钼合金溅射靶材利用率更高(理论上可达 70% ),得到国内外的广泛研究和应用。 专利(CN 110158042 B) [24] 先通过制备大颗粒钼铌粉体,提高粉体成型时的流动性,同时采用粗细粉体级配的方式提高松装密度,从而制得成分均匀、无偏析、晶粒细小( 小于 50 μm) 的钼铌合金旋转靶材。
专利(CN 114231940 A) [25] 将六羰基钼颗粒在高纯氢气和氩气气氛中加热到 40 ~ 60 ℃使其气化,再利用化学气相沉积法在预热基体材料上进行沉积,从而制得钼溅射靶材。 其优势在于成膜速度和成膜质量可以通过控制气体流速、流向进行调控,同时调整沉积时间、沉积基板材质、形状和尺寸,可以沉积不同厚度、不同尺寸、不同形状的钼靶材或钼靶材坯料,且由于沉积温度低,不会产生污染废气。
专利(CN 111254396 A) [26] 公开了一种钼钨合金靶材的制备方法。 其特点在于以钼粉、钨粉、三氧化钨粉体作为原料,利用三氧化钨与氢气反应得到烧结活性更高的新鲜钨粉,提高烧结致密化,减少缺陷,提升靶材品质。
钨钼因密度差异大易造成组织出现偏析,影响靶材组织均匀性,且热轧法制得靶材通常具有取向性,热等静压技术成本较高并增加了工艺复杂性。
专利(CN 111893442 B) [27]针对以上问题,提出了一种钨钼溅射靶材制备方法。 其特点在于:(1) 使用密度与 Mo 更接近的三氧化钨替代钨,在氢气气氛下两次高温处理原位还原得到均匀混合的钼钨混合粉体,提高靶材烧结均匀性;(2)通过高能球磨细化粉体,提高粉体烧结活性,获得高致密性的坯体;(3)采用冷等静压成型并进行预烧,促进易挥发非金属元素(如氧)的脱除。
专利(CN 111534800 B) [28] 将高纯的钼粉和铌粉进行压制,并在氢气下预烧,降低钼铌中的氧含量和杂质,基于所制备的高纯度、低含氧量、高振实密度钼铌合金粉末,提出了一种热等静压制备大尺寸钼铌平面靶材的方法。
专利(CN 106567047 A) [29] 采用氮化硼和石墨的组合模具热压制备钼铌合金,有效阻止了渗碳现象,获得了高致密度、高纯、微观组织可控的钼铌合金靶材。
1.2 混粉工艺优化
专利(CN 102337418 B) [30] 针对传统等静压结合烧结工艺制备钼铌合金烧结致密度不足、满足溅射靶材要求问题,提供了一种工艺简单、易实现工业化生产的钼铌合金板的制备方法,所制备靶材密度不低于 9.85 g / cm3。 该发明的特点在于采用振动压制方式对混合得到的钼铌合金粉体进行压坯,振动频率为 2 000 ~6 000 Hz,压制力为 10 ~30 MPa,
保压时间为 30 ~ 60 s;随后在 1 900 ~ 2 100 ℃ 真空烧结 6 ~ 10 h。
专利(CN 105887027 B) [31]在混合钼、铌粉体时加入过程控制剂(硬脂酸锌、棕榈酸、硬脂酸乙酯、聚乙烯醇和硬脂酸中的一种或几种),在球磨过程中过程控制剂能够包覆在金属粉末表面,形成一层润滑薄膜,降低粉末表面能,减少了粉末间的冷焊,从而解决了粉末粘球和粘罐问题,同时缩短了球磨时间。
溅射靶材的晶粒均匀性在很大程度上影响着薄膜质量和电子元器件性能。 因为靶材不同区域晶粒尺寸的差异会引起溅射速度的差异,进而造成薄膜厚度不均匀。 因此,如何提高溅射靶材晶粒均匀性是平 面 显 示 领 域 面 临 的 关 键 难 题。 专 利 ( CN109355632 B) [32]提出了一种提高溅射镀膜用钼及钼合金溅射靶材晶粒均匀性的方法。 其特点在于:
采用球磨—分级联合处理减少钼粉还原过程中的硬团聚,从而坯体烧结的微观晶粒均匀性以及溅射镀膜微观和整体均匀性。
专利(CN 103255379 A) [4] 基于 MoW 合金导电性好、抗氧化且膜应力低等优点,提出了一种 MoW合金平面溅射靶材的制备方法,克服了现有方法制得成分均匀、无偏析、晶粒细小靶材的难点。 该发明的特点之一在于采用机械合金化技术实现钼和钨原子级别的混合,在固态下实现了合金化,显著提高了 MoW 的活性,降低了 MoW 的烧结温度,从而提高了合金致密度、降低了晶粒尺寸。 类似地,专利(CN 105154740 A) [33] 公开了一种机械合金化制备铌钼靶材的方法。
专利(CN 108374152 B) [34] 通过机械混合使钼粉均匀渗入海绵钛孔隙中以确保钼粉不发生泄漏,同时在真空自耗电弧熔炼炉中进行熔炼,促使合金铸锭成分均匀化,从而制备出 100% 致密的、成分均匀的 钼 钛 合 金 溅 射 靶 材。 类 似 地, 专 利 ( CN109811318 A) [35]以溅射法生产的 99.9% 纯度的钼合金为原料,采用电子束冷床熔炼工艺制备纯度大
于 99.98% 的钼溅射靶材。
专利(CN 102321871 B) [36] 发明了一种热等静压生产平板显示器用钼合金溅射靶材的方法。 将低氧含量的钼粉与添加的金属粉末(铌粉或钽粉) 在惰性气氛保护下进行混合造粒、过筛,液压成型制成靶坯,随后经冷等静压提高均一性,再热等静压烧结(压力 200 ~ 300 MPa,温度 1 200 ℃)。 该发明生产周期短、工序少、能耗低,所制备钼合金靶材致密度高、均匀性好、性能。
专利(CN 107916405 A) [37] 通过改进混粉工艺严格控制杂质的引入,提出了一种高密度、晶粒细且均匀的钼钽合金溅射靶材的制备方法。 该发明能够靶材吸氢脆化,提高靶材加工性能。 其特点在于:对钼粉和钽粉进行真空预烧处理,去除了粉体中的氢、氧及低熔点物质;在粉体混合时采用氩气保护减少杂质的混入;选择钼球替代钢球进行球磨,减少铁杂质的掺入。
1.3 轧制工艺和烧结方法
大尺寸钼板由于坯料重量及尺寸规格较大,制备中存在两个问题:一是在常规尺寸氢气炉中加热,二是直接加热轧制时钼坯降温严重,容易出现轧制开裂的现象。 专利(CN 102534519 B) [38] 针对上述问题提出了一种 LCD 平板显示器溅射靶材用大尺寸钼板的制备方法。 采用涂刷抗氧化涂层(玻璃粉、水玻璃、水按质量比 8 ~ 10∶ 1∶ 8 ~ 10 混合)和钢包套包覆的方式缓解加热和轧制时的氧化问题及坯料降温严重导致的开裂问题,并在次轧制后通过冷却抑制组织不均匀长大和再结晶,制备出尺寸均匀的等轴晶组织。
专利(CN 114411103 A) [39] 公开了一种大尺寸钼靶材及其制备方法,所述制作方法包括如下步骤:行粉体装模,随后进行冷等静压,再经过烧结,并采用一火二道次轧制法进行热轧处理,进行校平、热处理、机械加工和清洗,制得大尺寸钼靶材。
该方法采用一火二道次轧制法,有效了钼靶因持续高温造成的晶粒异常长大,制得的大尺寸钼靶材可以用于高世代线平板显示器。
专利(CN 112609162 A) [40] 公开了一种 LCD 钼靶材及其轧制方法。 采用三个火次进行轧制,避免了钼靶坯在轧制过程中发生板面绕曲及开裂现象,降低了操作难度,提高了成材率。 所制备靶材纯度达到 99.95% 以 上, 平 面 度 ≤1.3 mm, 致 密 度 超过 97% 。
纯 Mo 中引入置换固溶元素 Ti 形成 MoTi 固溶体,可改善钼的低温塑性并提高钼的再结晶温度。但 MoTi 合金多采用热等静压或热压烧结制备,对设备要求严格,限制了产品规格尺寸。 基于此,专利(CN 104532201 A) [41]提出了一种 MoTi 合金溅射靶材的制备方法。 将钼粉和钛粉在氩气中进行混料,随后冷等静压成靶坯,在氦气气氛下烧结。
G6 世代线以上的 TFT - LCD 产线主要使用长条型的钼靶。 通过多次轧制获得长条形钼靶材的生产效率不高,而热挤压方法制备的钼靶晶粒较大,致密度 满 足 使 用 要 求。 专 利 ( CN 111647860B) [42]将钼粉装入胶套进行冷等静压成型获得坯体,并在氢气氛围下烧结,再进行热挤压,退火、校平、机加工得到长条型钼靶。
专利(CN 111850495 B) [43] 采用阶段升温的烧结方式,通过控制升温速率,促使钼靶材致密化、均匀化。 该发明制备钼靶材晶粒尺寸小、纯度高( ≥99.97% )、致密度高(≥99.9% )。
专利(CN 110777343 A) [44] 在真空下采用微波烧结将钼生坯烧结成钼板坯,并通过电子束熔炼进行提纯,解决了传统方法烧结时间长、烧结温度高、晶粒粗大、杂质含量高、能耗高的问题。 所制备靶材晶粒细小均匀,具有一定的结晶取向,性能优良。
专利(CN 111230096 A) [45]将混粉工艺、脱气工艺和热等静压烧结工艺相互配合,致力于改善合金靶材的致密度。 该发明制得的铬钼靶材晶粒尺寸细小,致密度在 99% 以上,同时此工艺可有效保障产品不受外界氧化,确保产品纯度。
热等静压烧结制造的 Mo - Ni - Ti 合金靶材存在部硬度不均匀的部位,其中部硬度低的部位在机械加工时易变形,产生裂纹、缺损、脱落等问题;部硬度高的部位将造成切削刀具磨损,引起靶材表面粗糙度变大,导致溅射时异常放电。 基于此,专利(CN 111719125 A) [46] 提出了一种 Mo 合金靶材的制备方法,通过对混合粉体(Mo、NiMo、Ti 粉末)常温加压成型再加压烧结,并调整 Mo 合金靶材中Ni 和 Ti 的添加量,实现对 Mo 合金靶材维氏硬度的调节(340 ~ 450 HV),抑制机加时的靶材变形以及溅射时的异常放电。
专利(CN 104073771 A) [47] 将冷等静压制得的靶坯密封在真空石英管中进行烧结,采用多段升温,使 PVA 粘结剂充分挥发,制得钠掺杂钼合金靶材。
专利(CN 105714253 B) [48] 将钢膜和橡胶板结合进行冷等静压成型,解决了密封问题,克服了传统冷等静压压坯尺寸精度差的问题,并据此提出了一种大尺寸、细晶钼钽合金溅射靶材的制备方法。 该方法用于生产致密度大于 97% 的大尺寸靶材(长度2 m 左右,宽度 1.3 m 左右)。
1.4 其 他
专利(CN 105525260 A) [49] 公开了一种 Mo 靶坯和 Mo 靶材的制作方法,即对预压 Mo 粉进行脱气处理得到 Mo 靶坯,再进行热等静压获得 Mo 靶材(温度 1 300 ~ 1 400 ℃,压力大于 150 ~ 200 MPa,保压时间 3 ~ 6 h),克服了热压烧结中 Mo 靶材尺寸对模具尺寸和强度的依赖及单轴加压造成的 Mo 靶材内部组织不均匀问题。
随着智能手机和平板终端向柔性化发展,具有轻量、耐冲击和不易破碎等性质的树脂膜已被用于制造柔性 FPD。 但相比玻璃基板,树脂基板具有透湿性(高温高湿环境会导致布线膜的电阻发生变化),且通常在基板上形成层叠布线膜后,层叠布线膜不可避免地接触大气,这就要求层叠布线膜具有更高的耐湿性和耐氧化性。
专利(CN 102956158 A) [50]提出一种电子部件用层叠布线膜以及覆盖层形成用溅射靶材。 即在 Mo 中添加一定量的 Ni 和 Ti,制得Mo100 - x - yNixTiy(10≤x≤30,3≤y≤20)覆盖层,用于覆盖以 Al 为主要成分的主导电层。 Ni 的添加可提高覆盖层的耐氧化性,改善纯 Mo 在大气中加热后的氧化变及电接触性恶化问题。 Ti 易与氧结合形成钝化膜,进一步提高其耐湿性,起到保护布线膜的作用。 同时该专利指出,通过控制 Ni 和 Ti 添加量,可确保加热工序中该覆盖层在与 Al 层叠时仍维持低电阻值。
专利(CN 114293160 A) [51] 以 Mo 为基体,提出了一种三元、四元钼合金靶材制备方法。 其中掺杂元素包含 0.5% ~ 40% (原子数分数) Ti 以及 0.5%~ 40% (原子数分数)的 Ga、Ni、Nd 中的至少一种元素。 所制得多元钼合金靶材相比二元合金 Mo 靶材,具有的耐氧化性、耐湿性、耐高温性能。 此外,低表面张力金属元素的掺杂改善了刻蚀性能。
专利( CN 109207941 A) [52] 提出了一种 MoNb合金靶材的制备方法(其中 Nb 的原子占比为 5% ~30% ),能够解决布线薄膜、电薄膜的基底膜与覆盖膜上出现的高电阻问题以及高成膜速度时靶材表面粗糙度变大问题,从而改善 TFT 性能稳定性。 其制备过程为:将 Mo 粉(平均粒径 4 μm)和 Nb 粉(平均粒径 35 ~ 115 μm)通过交叉旋转混合机进行混合
得到 10% Nb(原子数分数) 的混合粉体,随后填充至软钢制的加压容器中,并在 450 ℃下真空脱气、密封,然后在1250 ℃、145 MPa 热等静压处理 10 h 得到烧结体, 经机械加工和研磨后制作成直径180mm、厚度5mm的靶材。
钼镍铜多元合金薄膜不仅具有良好的热电和机械性能,而且气密性好、 不易潮解。 专利 ( CN110670032 B) [53]公开了一种钼镍铜多元合金靶材的制备方法。 该方法通过添加镍和铜降低钼合金熔点,借助烧结工艺参数调控解决了 3 种金属粉末熔点相差大导致的难烧结问题。 所制备钼镍铜合金靶材气密性好、耐湿耐潮、密度高、纯度高。
专利(CN 113319539 B) [54] 提供了一种大尺寸面板钼靶的制备方法。 具体步骤为:将靶材及背板进行粗铣和精铣,然后将靶材与背板进行钎焊,然后进行校正、烘干、抛光以及喷砂处理。 该方法提高了钼靶与背板的结合率,提高了产品的合格率,减少了资源浪费。
专利(CN 103154306 A) [55] 涉及一种含钼靶材制备方法,包含二元合金( MoTi)、三元合金( MoTi中加入 Ta 或 Cr 作为第三主金属元素)。 其具体步骤为:将钼粉、钛粉和钽粉(或铬粉) 按一定比例在V 型混料机中混合约 20 min,在 23 ℃ 条件下,通过单向压制法( 压力约 470 MPa) 压实得到直径约95 mm 的颗粒,将压制颗粒封装在低碳钢罐内进行热等静压处理(120 MPa,1 325 ℃,4 h),将热等静压后的材料加工成直径约 58.4 mm、厚度约 6.4 mm的靶材。 该发明制得的靶材在较低刻蚀速率下具有一定的优势,且溅射得到的薄膜对基材有较强的粘附性及低的电阻率。
2、 结 论
基于对上述专利的分析可以看出,钼及钼合金溅射靶材的制备主要采用粉末冶金技术,需要经过粉末混合、压制成型、烧结、压力加工和机加工等多道工序。 制备高质量的钼合金溅射靶材往往需要进行压制和烧结、多道次的轧制与反复的热处理。 由于热等静压或热压烧结设备规格有限,限制了产品的尺寸规格。 因此,开发一种方法简单、成本低、成品率高且利于工业化生产的高品质大尺寸钼合金溅射靶材制备方法具有重要的意义。 此外,目前 Mo 合金靶材中主要添加元素有 Nb、Ti、Ta、W 等,鉴于每种掺杂元素的作用和性能各不相同,而三元及多元钼合金靶材的研究和应用还不够全面,因此针对不同应用领域对钼合金薄膜性能的不同需求,通过成分设计与微观组织调控开发出新型组分钼合金靶材将是一个重要的发展方向。
钼
一、金属钼的性质与用途
钼的性质:银白金属,硬而坚韧,是难熔金属元素之一,在元素周期表中为VI B 族元素,原子序数42,原子量95.94,密度10.2 克/厘米3,熔点2610℃,沸点5560℃。化合价+2、+4 和+6,稳定价为+6。电离能7.099 电子伏特。在常温下不受空气的侵蚀。跟盐酸或氢氟酸不起反应。钼从来不以天然元素状态出现,而总是和其它元素结合在一起。钼是一种亲硫元素,所以辉钼矿(MoS 2 )是钼的主要赋存状态,其次是钼与钨、铜、钒、铼、铌等元素共生的氧化物矿。目前已知的钼矿物大约有20 多种,但其中具有工业应用价值的四种:即辉钼矿(MoS 2 )、钼酸钙矿(CaMoO 4 )、钼华[Fe 2 (MoO 4 ) 3 ·71/2H
2 O]和钼酸铅矿(PbMoO 4 ).除辉钼矿为原生钼矿物外,其他的都为次生钼矿物或伴生(共生)钼矿物。在常温下钼在空气或水中都是稳定的,但当温度达到400℃时开始发生轻微的氧化,当达到600℃后则发生剧烈的氧化而生成MoO 3 。盐酸、氢氟酸、稀硝酸及碱溶液对钼均不起作用。钼可溶于硝酸、王水或热硫酸溶液中。在很高的温度下钼于氢也不相互反应,但在1500℃与氮发生反应形成钼的氮化物。在1100 ~ 1200℃以上与碳、一氧化碳和碳氢化合物反应生成碳化物如MoSi 2 ,此MoSi 2 即使在1500 ~ 1700℃的氧化气氛中仍是相当稳定的,不会被氧化分解。
钼产品种类
钼以多种形态进行商品交易,包括钼精矿、钼炉料、钼化工产品及钼金属产品等多层次、多种类的产品,其中钼精矿、焙烧钼精矿及钼铁是市场交易活跃的品种,而钼废碎料亦有相当活跃的市场。
钼市场一般按照产品类型的不同,可分为钼精矿产品市场、钼炉料产品市场、钼化工产品市场和钼金属产品市场四个层次。
A.钼精矿产品
产量领先的钼精矿生产商包括美洲的菲尔普斯道奇公司、智利国营铜公司、肯尼考特公司以及金钼股份和洛阳钼业。
B.钼炉料产品
钼炉料主要用作生产合金钢和不锈钢的添加剂,大约有两成种类的不锈钢中含有钼的成分,而不锈钢产量的约10%是含钼不锈钢,其中含钼量约为 2-3%。含钼不锈钢具有抗腐蚀的特性,大多被用于中度腐蚀性环境,例如建筑的外表等。
主要的钼炉料厂商包括菲尔普斯道奇公司、莫利迈特公司、肯尼考特公司以及金钼股份和洛阳钼业。
C.钼化工产品
钼化工产品是钼的另一重要消费市场。钼化工产品中主要的品种为钼催化剂,就石油冶炼行业来说,钼催化剂可以被广泛地应用于煤油、汽油、循环油、脱沥青油、柴油提炼方面。钼化工产品的其他应用方向包括润滑剂、油漆、以及其他抗腐蚀性的外层涂料和着剂等。
D.钼金属产品
钼金属及钼基合金由于其良好的导电性、高温性能以及耐腐蚀性,被广泛地应用于灯泡制造、电子管和集成电路等电子工业、模具制造、高温元件、航空航天工业以及核工业等领域。
二、钼产业链:
钼的应用:钼主要用于冶金工业,其用量约占各领域总用量的84. 0%左右。合金钢、不锈钢、工具钢及铸铁是钼的主要应用领域,其生产量决定着钼的需求,钼在冶金工业的应用比例大致分配如下:合金钢44. 0%,耐蚀钢10% ,合金铸铁6. 0%,钢和特种合金3. 0% ,金属钼6. 0% ,化合物(硬质合金MoC等)及其他为10% ,其余主要用于低合金高强钢的生产。钼在上述钢铁中的作用如下:
世界钼资源的分布情况
世界钼矿资源世界上静态的钼储量估计约5500万吨。按1989年约消费75000吨的水平计算,消费近50年。钼储量的地区分布为:北美、南美的钼储量占钼的静态总储量的80%以上,占西方国家总储量的98%以上。美国、加拿大和智利的总储量4300万吨,占静态总储量78%以上。中国的钼精矿产量居世界第三位。钼资源集中在北美和南美,但是对可以预见的未来来说,重要的斑岩矿化带地区的钼足以满足钼的提供。世界钼资源集中太平洋盆地东侧的边缘,即从阿拉斯加和不列颠哥伦比亚经过美国和墨西哥到智利的安地斯。
三、我国钼资源储量及分布特点
虽然我国国土与美国地质调查的数据有差别,我国的数据显示我国钼资源列第二,美国的数据显示列,但可以肯定的是,我国的钼矿基础储量在不断增长,从2002年的330.20万吨上升至2009年440.80万吨,储量增长33.5%。
我国已探明钼资源储量占世界的35.4%,居世界,世界经济一体化正在促使国内钼业重新“洗牌”。钼业大国美国、智利的钼资源储量有限,产量逐年减少。国内河南、陕西、东北三大钼资源基地中,陕西、东北两大基地都不同程度在存在资源衰减,产量减少。我国的钼矿储量分布则呈现三足鼎立特点
我国钼探明储量的矿区有242处,分布于28 个省(区、市)。我国的钼矿分布类
废钼回收的环保意义与政策支持
钼矿开采伴生重金属污染和生态破坏,而废钼回收可大幅减少环境负荷。每回收1万吨废钼,相当于减少30万吨矿石开采和10万吨二氧化碳排放。全球多国通过政策鼓励回收:欧盟将钼列为关键原材料,要求成员国提高回收率;中国《“十四五”循环经济发展规划》明确支持稀有金属再生利用。企业若通过ISO 14001认证或采用清洁生产技术(如废酸循环利用),还可获得税收优惠,进一步强化环保与经济的双赢。
盐城正规回收废钼哪家好
1900年初,一个名叫Greenleaf whittier pickard的人制作了世界上台矿石收音机,随后RAC(美国无线电公司)进行工业化生产,至今已超过100年。(以上文字摘自网络)时至今日虽然无线电技术已飞速发展,却仍有许多人对矿石机“情有独钟”。现介绍几种可以检波的矿石,同一名称的矿石由于产地不同,形成的条件不同,所含其它物质种类和比例不同,也就造成了形状、颜及电性能等大差异。本帖仅供参考。
一、中自然铜:虽然在中医里称做自然铜,也叫方块铜或石髓铅,实际上是天然硫化铁矿石。外观多为规则的方块形,大小不一表面平坦,亮黄具金属光泽;有时表面呈棕褐,质坚硬但易砸碎。使用效果:检波点较少,灵敏度一般,稳定性一般。
二、方铅矿石:方铅矿是一种灰的硫化铅,晶体呈立方体,有时为八面体和立方体的聚形。强金属光泽,具弱导电性和良检波性。五、六十年代销售的活动矿石和固定矿石多为方铅矿石。使用效果:检波点较多,灵敏度较高,稳定性较好。
三、黄铁矿石:因其浅黄铜和明亮的金属光泽常被人误为黄金,故又称为“愚人金”。黄铁矿分布广泛,一般呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形。硬度较高小刀刻不动。使用效果:检波点一般,灵敏度一般,稳定性一般。
四、黄铜矿石:是一种铜铁硫化物矿物,常含微量金、银等。正方晶系,晶体相对少见,多呈不规则粒状及致密块状结合体,也有肾状、葡萄状集合体。黄铜黄,硬度低于黄铁矿,是一种较常见的矿石。使用效果:检波点少,灵敏度一般,稳定性一般。
五、辉钼矿石:是钼的硫化矿物。分别属于三方和六方晶系,呈铅灰、强金属光泽,通常多以片状、鳞片状或细小颗粒状产出。辉钼矿比指甲还软,摩氏硬度为1-1.5。使用效果:检波点较多,灵敏度高,稳定性较好。
六、红锌矿石:橙黄,带暗红光,六方晶系,成致密块状体。相应有锰-红锌矿、铅-红锌矿和铁-红锌矿。自然界不常见。使用效果:检波点多,灵敏度很高,稳定性较高。
七、钛铁矿石:是铁和钛的氧化矿物,是提炼钛的主要矿石。三方晶系,晶体一般为板状,晶体集合到一起为块状或粒状。灰到黑,有一点金属光泽。使用效果:检波点很少,灵敏度很低。稳定性一般。
八、镜铁矿石:赤铁矿变种,与石英伴生。复三方偏三角面体晶类,块状、鳞片状。红棕、钢灰、铁黑。使用效果:检波点少,灵敏度一般,稳定性一般。
九、软锰矿石:主要成份为二氧化锰,颜由浅灰到黑,具有金属光泽。软锰矿软,用手摸会像煤一样弄黑你的手。一般为块状、肾状或土状,有时具有放射纤维状形态。使用效果:检波点少,灵敏度低,稳定性差。
十、锡石矿石:是常见的锡矿物,硬度高,比重大。复四方双锥晶系,常呈双锥状、双锥柱状。颜由无至黑,透明至不透明。富铁锡石可具电磁性。使用效果:检波点不多,灵敏度高,稳定性好。
十一、斑铜矿石:是一种铜铁的硫化物矿物。多呈致密块状集合体。新鲜断面呈古铜,表面易氧化呈蓝紫斑状的锖。在地表易风化成孔雀石和蓝铜矿。使用效果:检波点少,灵敏度低,稳定性差。
十二、磁铁矿石:氧化物类铁矿石,属等轴晶系。晶体呈八面体和菱形十二面体,集合体呈粒状或块状。半金属光泽,颜铁黑。使用效果:检波点少,灵敏度很低,稳定性一般。
十三、金属硅:旧称“矽”,又称结晶硅或工业硅,其主要用途是做为非铁基合金的添加剂。使用效果:检波点多,灵敏度高,稳定性好。
几种在资料中介绍有检波功能的矿石,而本人在测试中无法检波。也许您手中有同样名称的矿石却可以使用,这并不奇怪。
一、金红石:金红石就是较纯的二氧化钛,在地壳中储量较少。四方晶系,常具完好的四方柱状或针状晶形。颜暗红、褐红,黄或桔黄,富铁者呈黑。透明至不透明。性脆。使用效果:缘体,不能检波。
二、褐铁矿:褐铁矿呈多种调的褐,一般为钟乳壮、葡萄状,致密的或梳松的块状甚至土状。也有像黄铁矿那样的晶体形状(称为假像)。使用效果:缘体,不能检波。
三、闪锌矿:锌的硫化物矿物。纯闪锌矿近似于无、通常因含其它物质而呈浅黄、红褐、棕甚至黑。透明至不透明,晶体形态呈四面体或菱形十二面体,通常成粒状集合体产出。使用效果:缘体,不能检波。
四、菱铁矿:菱铁矿一般为晶体颗粒状或致密块状、球状或凝胶状。颜一般为黄白或灰白,风化后变成褐或褐黑。使用效果:正反向电阻很小,不能检波。
五、辉锑矿:辉锑矿是锑的硫化物,属正交斜方晶系,晶体常见呈尖顶的长柱型。铅灰、金属光泽不透明。使用效果:缘体,不能检波。
六、钼铅矿:钼铅矿是一种铅钼酸盐矿物,具有松脂光泽或金刚光泽,颜为黄到橙红或褐。四方晶系四方双锥晶类,板状、薄板状晶体,少数锥状、柱状,单形常见,集合体粒状。使用效果:缘体,不能检波。
七、铬铁矿:铬铁矿是铬和铁的氧化物矿物,相当坚硬,黑半金属光泽。使用效果:缘体,不能检波。
八、白铅矿:白铅矿是方铅矿遇到含碳酸盐的水后发生化学反应而形成的。像这样一种矿经化学作用成为另一种矿,称为次生矿物。晶体为透明至半透明。以白、无为主,亦有灰、黄、红棕或蓝绿。使用效果:缘体,不能检波。
九、毒砂:铁、砷的硫化物,又称砷黄铁矿。中国从毒砂(旧称白砒石)中制取砒霜,历史悠久。单斜或三斜晶系,晶体呈柱状,集合体成粒状或致密块状。锡白至钢灰,金属光译。敲击时发出蒜臭味。使用效果:良导体,不能检波。
十、锑:银白有光泽硬而脆的金属。有磷片状晶体结构。使用效果:良导体,不能检波。
十一、铋:铋在自然界以游离金属和矿物的形式存在。矿物有硫化物辉铋矿、氧化物铋华等。铋为银白至粉红金属,质脆易粉碎。在2003年,发现了铋有其微量放射性。使用效果:良导体,不能检波。
十一、自然铜:铜红,表面常出现棕黑氧化被膜。密度大延伸性强,常与赤铁轨、孔雀石、蓝铜矿伴生。使用效果:良导体,不能检波。
该材质的用途有:钢铁工业,能源领域,电子行业,生物工业。1、钢铁工业:金属钼是钢铁生产过程中一种重要的合金添加剂,可以提高钢材的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性,使钢材更具有可塑性和可加工性。2、能源领域:金属钼在能源领域的应用主要是作为催化剂,促进反应的进行,提高催化剂的稳定性和催化效率。3、电子行业:金属钼也被广泛应用于电子行业,主要用于制造半导体材料和热电子器件等。4、生物工业:钼是生物体内的微量元素之一,可以作为肥料和饲料中的营养成分,此外,钼也是一些生物酶的重要组成部分,参与人体的蛋白质代谢等。
在生活中,有时需要将坚硬的金属切开,然而这些金属的硬度让我们望而却步。
有这么一种神奇的金属元素,它就是钼。
金属钼
利用它制作的钼丝能够轻松将钢板切开,你很难想象它的工作原理!
神奇的金属钼
虽然大家可能对钼这种金属元素很陌生,但人体当中都或多或少含有微量的钼元素,其是人体不可缺少的存在。
钼在人体当中主要对人的新陈代谢起推动作用,一旦缺乏钼元素,婴儿很有可能出现生长迟滞的情况,甚至是亡。
成年人则会出现过高的尿酸、嘌呤等情况,危及人类的健康。
高尿酸的六大危害
如果钼元素过量又会对新陈代谢造成障碍,使尿道、肾脏部位出现结石。
尿道与肾结石
既然钼元素对人们如此重要,那么人体中的钼究竟从何而来呢?
我们平时吃的一些食物中,就含有微量的钼元素,这些钼元素能够满足人体所需。
比如,番茄和各类谷物的含钼量比较高,大部分蔬菜都含有钼元素。
要是某个人检查出身体当中缺乏钼元素,那就要在饮食方面注意一下了。
作为自然金属的钼元素,它本身的质也很神奇。
自然界的钼元素
钼元素在自然条件下,会形成一种名为辉钼矿的矿物质,经过一定的提炼加工,就可以得到纯金属钼。
辉钼矿
提炼出的金属钼呈现灰,属于立体方块状的金属结构。
别看它长得像石墨,但是它的熔点和沸点要比石墨高上不少。
金属钼的熔点高达2600摄氏度,沸点约为4600摄氏度,密度奇高且韧十足,常用于其他金属的制作当中。
如果在钢铁工业当中,加入适量的钼元素,可以提升钢材的坚硬程度和耐腐蚀,并提高钢材的熔点。
在航空航天领域当中,钼元素掺杂的复合材质,是建造耐高温部件的重要原材料。
这些材料皆需耐高温
科学研究表明,含钼量超过18%的镍基超合金,能够耐得住3000摄氏度以上的高温,实用。
因此,钼元素也被运用到各种电子机械当中,成为一层坚硬的保护屏障。
钼金属不仅坚硬,而且表层的摩擦系数小,光滑,含有钼元素的二硫化钼也是重要的润滑剂。
除了各种高端领域,钼元素也被运用到肥料当中,使各种植物能够正常生长。
科学界有传,钼元素很有可能在相关领域当替代石墨烯。
石墨烯结构
石墨烯由于其的分子结构,具有很强的稳定,能够被运用到各种领域,尤其是新能源和晶体管等高端领域当中,石墨烯有着重要。
然而,相关研究表明,它相比石墨烯,质更加。
加州纳米技术研究院此前用辉钼和二硫化钼制作出了一种新型芯片,这种芯片比普通芯片更小、更薄,并且延展和成本要比石墨烯为原料芯片更。
芯片的内部结构
只可惜,如今钼元素为原料的芯片技术要求太高,无法用于批量生产,相信日后人类的技术进步,能够从根源上解决这个问题。
无独有偶,瑞士联邦理工学院洛桑分校的科学家也利用钼元素制作出了一种新型芯片。
科学家研究其质的时候发现,钼元素原料的分子结构是二维的,所以它制作出的芯片薄。
再加上延展等特点,使得钼元素芯片能够植入到人体当中。
科学家表示,含有钼元素的辉钼是优秀的半导体材料,在芯片、二管等相关领域的制作中,有着无法估量的前景。
辉钼矿
此外,钼元素制作的钼丝,被广泛运用到切割领域,它的切割方式,对超乎大家的想象。
钼丝的切割方式
我们生活中常见的切割方式是暴力破坏材质的物质结构,达到分离的目的,然而钢铁的材质,常用的切割方式肯定不起效,这个时候就要用到线割。
利用钼丝等工具制作的切割装置被称为线割器,它的结构很简单,机器有一个凹槽,在两端由一条钼丝连接,大部分钢铁通过钼丝,被轻松一分为二。
如此神奇的切割方式,它的工作原理要紧之处在于这根钼丝。
钼丝
因为钼丝上是通了高压电流的,带有电流的钼丝与钢铁接触,能够瞬间产生高温,将接触点融化,达到切割的目的。
当然这样的切割方式需要丝线拥有高的熔点,而钼丝恰好能够满足,是线割的主要原材料。
根据丝线的材质不同,线割的速度存在差异。
采用高熔点的铜、铁等原材料的丝线,属于低配版的线割机,本身的熔点并不是很高,能够承受的电流弱,速度自然就低,并且耐磨差,用不了多久就会出现损坏等情况。
线割机结构
而钼丝则是高配版的线割机,本身材质稳定,只要电流,高温很容易就将钢铁给切割开来,的实用。
线割机的来源
这么实用的线割机,又是谁发明的呢?
上个世纪中期,苏联的拉扎联科夫妇发现,金属在受到放电的火花时,会被腐蚀和氧化。
他们立刻反应过来,既然金属拥有如此质,为什么不生产一个放电的火花装置,来解决切割金属的难题呢?
电火花点火装置
于是花了几年时间,研发了电火花加工的方法,这是线割机的雏形,人们经过不断地改良,终于在1960年,出现了台线割机。
然而,这样的切割方法并不受到欧美人的,于是就转卖到我国。
因此,我国是世界上个将线割机用于工业生产的国家。
一用吓一跳,没想到这种切割机如此好用,解决了工业生产中的许多难题。
经过我国科学家的多次改良,线割机的丝线也不断更替,自从钼元素的特被发现后,钼丝便成为线割机的重要部件,充分发挥了线割机的优势。
如今,欧家也在使用线割机进行各类金属切割操作,我国的线割机发展水平水涨船高,实现了智能化操作。
工作中的线割机
我国较为高端的线割机主要采用微型计算机控制,对切割对象进行自动化、化操作,属于世界一流切割技术。
了解完钼丝制作的线割机操作后,相信大家对神奇的钼元素又有了更多的了解,那么它神奇的质还有哪些呢?
钼元素的价值
钼可以用于物制作当中,比如,钼酸铵就可以补充人体所需的钼元素,适量使用可以加强孩童的健康发育。
钼酸铵剂
利用钼制作的合金优点很多,被广泛用于各种领域。
只可惜,钼在地球的储量并不多可,开采量约为800万吨。
如何将为数不多的钼利用起来,是人类以后要思考的问题。
1 编制目的
为贯彻落实《中华人民共和国土壤污染防治法》,指导和规范土壤污染重点监管单位开展土壤环境自行监测工作,制定本指南。
2 适用范围
本指南适用于指导土壤污染重点监管单位中工矿企业开展土壤及地下水自行监测工作,生活垃圾填埋场等其他行业按照GB16889等有关标准执行。重点单位的划分以陕西省生态发布的土壤污染重点监管单位名录为准。
3 规范性引用文件
本指南内容引用了下列文件或其中的条款。凡是不注明日期的引用文件,其有效版本适用于本指南。
GB 36600 土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)
GB16889 生活垃圾填埋场污染控制标准
GB 50021 岩土工程勘察规范
GB/T 14848 地下水质量标准
GB/T 4754 国民经济行业分类
HJ 682 建设用地土壤污染风险管控和修复术语
HJ 25.1 建设用地土壤污染状况调查技术导则
HJ 25.2 建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则
HJ 25.3 建设用地土壤污染风险评估技术导则
HJ 819 排污单位自行监测技术指南总则
HJ 164 地下水环境监测技术规范
HJ/T 166 土壤环境监测技术规范
4 术语和定义
下列术语和定义适用于本指南。
4.1 土壤 soil
土壤是指由矿物质、有机质、水、空气及生物有机体组成的地球陆地表面的疏松层。
4.2 地下水 groundwater
地下水是指以各种形式埋藏在地壳空隙中的水,含包气带和饱和带中的水。
4.3 自行监测 self-monitoring
指排污单位为掌握本单位的污染物排放状况及其对周边环境质量的影响等情况,按照相关法律法规和技术规范,组织开展的环境监测活动。
4.4建设用地land for construction
建设用地是指建造建筑物、构筑物的土地,包括城乡住宅和公共设施用地、工矿用地、交通水利设施用地、旅游用地、军事设施用地等。4.5 重点区域 suspected areas of contamination
具有土壤或地下水污染隐患的区域,如有毒有害物质的生产区,原材料或固体废物的堆存区、储放区和转运区等。
4.6 重点设施 key facilities
具有土壤或地下水污染隐患的设施,如涉及贮存或运输有毒有害物质的罐槽、管线等。
4.7 关注污染物 contaminants of concern
根据地块污染特征、相关标准规范要求和地块利益相关方意见,确定需要进行土壤污染状况调查和土壤污染风险评估的污染物。5 自行监测的一般要求
5.1 制定监测方案
重点监管单位应识别本单位存在土壤及地下水污染隐患的区域或设施并确定其对应的关注污染物,制定自行监测方案。监测方案应包括下列内容:单位基本情况、监测点位及示意图、监测、执行标准及其限值、监测频次、采样和样品保存方法、监测分析方法、质量与质量控制等(监测方案大纲见附录A)。
5.2 开展自行监测
重点监管单位应根据本指南要求,依据自行监测方案,自行或委托第三方开展土壤和地下水自行监测工作。
原则上对于地下水埋藏条件不适宜开展地下水监测的单位或者同时满足下述条件的单位可暂不开展地下水监测:
(1)含水层埋深大于15 m;
(2)关注污染物中不存在易迁移的污染物(如六价铬、氯代烃、石油烃、苯系物等);
(3)土层参照《岩土工程勘察规范》(GB 50021)分类方法归类为粉土及黏性土等低渗透性土壤;
(4)企业周边1 km范围内无饮用水源地保护区、补给区等地下水敏感区域。
5.3 建设并维护监测井(点)
重点监管单位应按照相关监测规范要求建设满足开展监测所需要的监测井(点),并进行维护。
5.4 记录、保存监测数据,依法公开监测结果
重点监管单位应记录和保存监测数据、分析监测结果,编制年度监测报告,并依法向社会公开监测结果。
6 监测方案制定
6.1 重点设施及区域识别
6.1.1 资料搜集
搜集的资料主要包括单位基本信息、单位内各区域及设施信息、迁移途径信息、敏感受体信息、地块已有的环境调查与监测信息等(具体见表6-1)。
表6-1 应搜集的资料清单
6.1.2 重点设施及区域识别
对本章6.1.1节调查过程和结果进行分析、总结和评价。根据各设施信息、关注污染物类型、污染物在土壤和地下水中的迁移转化途径等,识别单位内部存在土壤及地下水污染隐患的重点设施,在单位平面布置图中标记,按照附录B所示格式填写信息记录表,记录重点设施相关信息。
重点设施数量较多的单位可根据重点设施在单位的分布情况,将排放污染物类似且相距较近的多个设施,合并作为一个重点区域,在单位平面布置图中标记。
具有土壤或地下水污染隐患的设施包括但不限于:
1)涉及有毒有害物质的生产区或生产设施;
2)涉及有毒有害物质的原辅材料、产品、固体废物等的贮存或堆放区;
3)涉及有毒有害物质的原辅材料、产品、固体废物等的转运、传送或装卸区;
4)贮存或运输有毒有害物质的各类罐槽或管线;
5)三废(废气、废水、固体废物)处理处置或排放区。
6.2 监测点位布设
6.2.1 点位布设原则
重点监管单位自行监测点/监测井应布设在重点设施周边并尽量接近重点设施。重点设施数量较多的单位可根据重点区域内部重点设施的分布情况,统筹规划重点区域内部自行监测点/监测井的布设,布设位置应尽量接近重点区域内污染隐患较大的重点设施。
监测点/监测井的布设应遵循不影响单位正常生产、不造成隐患与二次污染且利于监测的原则。
纳入重点行业企业用地调查的单位点位布设可按重点行业企业用地调查确定的监测点位开展监测。
6.2.2 对照监测点
应在重点监管单位外部区域或单位内远离各重点设施(区域)处布设至少1个土壤及地下水对照点。对照点应不受单位生产过程影响且可以代表单位所在区域的土壤及地下水本底值。
土壤监测对照点应设置于重点设施(区域)污染物迁移的上游,原则上在重点监管单位边界30m范围内布设。
地下水对照点应设置在重点设施(区域)地下水径流的上游区域。地下水对照点监测井应与污染物监测井设置在同一含水层。
6.2.3 土壤监测点位布设
重点监管单位自行监测遵循以下原则确定土壤监测点的数量、位置及深度:
(1)点位数量及位置
每个重点设施周边应至少布设1-2个土壤监测点,每个重点区域周边至少布设2-3个土壤监测点。监测点具体数量可根据待监测区域大小等实际情况进行适当调整。
(2)采样深度
土壤监测应以表层土壤(0-20 cm)为重点采样层,开展采样工作。存在液体污染物的重点设施(区域)周边点位应采集不同深度的土壤样品。
6.2.4 地下水监测井的布设
重点监管单位自行监测应设置地下水监测井开展地下水监测工作,并按照《地下水环境监测技术规范》(HJ 164)中4.3.3要求确定监测井数量和位置。单位内或邻近区域内现有的地下水监测井,如果符合本指南要求,可以作为地下水对照井或污染物监测井。
采样深度按以下原则确定:
监测井在垂直方向的深度应充分考虑季节性的水位波动,并根据污染物性质、含水层厚度以及地层情况确定。
1)污染物性质
① 当关注污染物为低密度污染物时,监测井进水口应穿过潜水面以能够采集到含水层顶部水样;
② 当关注污染物为高密度污染物时,监测井进水口应设在隔水层,含水层的底部或者附近;
③ 如果低密度和高密度污染物同时存在,则设置监测井时应考虑在不同深度采样的需求。
2)含水层厚度
① 厚度小于6 m的含水层,可不分层采样;
② 厚度大于6 m的含水层,原则上应分上中下三层进行采样。
3)地层情况
地下水监测以浅层地下水为主,如浅层地下水已被污染且下游存在地下水饮用水源地,需增加主开采层的监测点。
6.3 监测项目
重点监管单位应根据本指南6.1“重点区域及设施识别”结果,参照附录C中单位所属行业类型及关注污染物,选择确定每个重点区域或设施需监测的关注污染物类别及项目(需测试每个重点设施或重点区域涉及的关注污染物,不同设施或区域的分析测试项目可以不同)。本指南未提及其所属行业的单位,应根据单位具体情况,在附表C-1“常见关注污染物类别及项目”中自行选择分析测试项目。原则上每个重点区域或设施应监测的污染物项目不少于2项。
对于以下项目,重点监管单位应在自行监测方案中说明原因:
1)在附表C-2中有列举,但单位认为不需监测的行业关注污染物项目;
2)在附表C-2中未提及单位所属行业,由单位自行选择的关注污染物项目。
不能说明原因或理由不充分的,应对所列类别污染物进行分析测试。
6.4 监测频次
重点监管单位每年至少开展一次土壤监测和一次地下水监测,地下水监测应在枯水期开展。
6.5 地下水监测井的建设与维护
6.5.1 监测井的建设
重点监管单位地下水采样井应建成长期监测井。监测井的建设过程可参照《地下水环境监测技术规范》(HJ 164)的要求进行。
6.5.2监测井井口的保护
为保护监测井,应建设监测井井口保护装置,包括井口保护筒、井台或井盖等部分。监测井保护装置应坚固耐用、不易被破坏。
井口保护筒宜使用不锈钢材质;井盖需加异型锁;依据井管直径,可采用内径为 24 cm~30 cm、高为50 cm的保护筒,保护筒下部应埋入水泥平台中 10 cm 固定;水泥平台为厚 15 cm,边长 50 cm~100 cm的正方形平台,水泥平台四角须磨圆。
无条件设置水泥平台的监测井可考虑使用与地面水平的井盖式保护装置。
6.5.3 监测井的维护和管理
应指派专人对监测井的设施进行经常性维护,设施一经损坏,及时修复。
地下水监测井每年测量井深一次,当监测井内淤积物淤没滤水管,应及时清淤。
每2年对监测井进行一次透水灵敏度试验。当向井内注入灌水段 1 m 井管容积的水量,水位复原时间超过 15 min 时,应进行洗井。
井口固定点标志和孔口保护帽等发生移位或损坏时,及时修复。
7 样品采集、保存、流转及分析测试技术
7.1 样品采集
7.1.1 土壤样品采集
土壤样品采集方法参照《场地环境监测技术导则》(HJ 25.2)的要求进行。
7.1.2 地下水采样
地下水监测参照《地下水环境监测技术规范》(HJ 164)的要求进行。
7.2 样品保存
样品保存涉及采样现场样品保存、样品暂存保存和样品流转保存要求,样品保存应遵循以下原则进行:
a)土壤样品保存参照《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166)的要求进行;
b)地下水样品保存参照《地下水环境监测技术规范》(HJ 164)的要求进行;
c)监测单位应与检测实验室沟通确定样品保存方法及保存时限要求;
d)现场样品保存。采样现场需配备样品保温箱或其他设施,样品采集后在4 ℃低温保存;
e)样品暂存保存。如果样品采集当天不能将样品寄送至实验室进行检测,样品需在4 ℃低温保存;
f)样品流转保存。样品寄送到实验室的流转过程要求在4 ℃低温保存流转。
7.3 样品流转
7.3.1 装运前核对
在采样小组分工中应明确现场核对负责人,装运前应进行样品清点核对,逐件与采样记录单进行核对,保存核对记录,核对无误后分类装箱。如果样品清点结果与采样记录有不同,应及时查明原因,并进行说明。
样品装运同时需填写样品运送单,明确样品名称、采样时间、样品介质、检测、检测方法、样品寄送人等信息。
7.3.2 样品流转
样品流转运输的基本要求是样品和及时送达。样品应在保存时限内尽快运送至检测实验室。运输过程中要有样品箱并做好适当的减震隔离,严防破损、混淆或沾污。
7.3.3 样品交接
实验室样品接收人员应确认样品的保存条件和保存方式是否符合要求。收样实验室应清点核实样品数量,并在样品交接单上签字确认。
7.4 样品分析测试
样品的分析测试方法应优先选用国家或行业标准分析方法,尚无国家或行业标准分析方法的监测项目,可选用行业统一分析方法或行业规范。
8 质量及质量控制
重点监管单位自行监测过程的质量及质量控制,除应严格按照本指南的技术要求开展工作外,还应严格遵守所使用检测方法及所在实验室的质量控制要求。
重点监管单位利用自有人员、场所和设备自行监测的应按照排污单位自行监测技术指南总则(HJ 819)中“监测质量与质量控制”的要求执行。相应的质控报告应作为样品检测报告的技术附件。
委托开展自行监测的企业,应委托具有中国计量认(CMA)资质的检测机构进行。
9 结果分析及报告
9.1 监测结果分析
重点监管单位应根据本指南要求开展自行监测并对监测结果进行分析,以下情况可说明所监测重点设施或重点区域已存在污染迹象:
a)关注污染物浓度超过相应标准中与其用地性质或所属区域相对应的浓度限值的(各监测对象限值标准按照表9-1执行);
b)关注污染物的监测值与对照点中本底值相比有显著升高的;
c)某一时段内(2年以上)同一关注污染物监测值变化总体呈显著上升趋势的。
表9-1 各监测对象相应限值标准
对于已存在污染迹象的监测结果,应排除以下情况:
a)采样或统计分析误差,此时应重新进行采样或分析;
b)土壤或地下水自然波动导致监测值呈上升趋势的(未超过限值标准);
c)土壤本底值过高或企业外部污染源产生的污染导致的污染物浓度超过限值标准;
对于存在污染迹象的重点设施周边或重点区域,应根据具体情况适当增加监测点位,提高监测频次。
9.2 监测报告编制
重点监管单位应当结合年度自行监测报告,增加土壤及地下水自行监测相关内容。土壤及地下水自行监测报告内容主要包括:
a)重点监管单位自行监测方案;
b)监测结果及分析;
c)单位针对监测结果拟采取的主要措施。
10 监测管理
重点监管单位应按照相关要求对自行监测结果进行信息公开,并对监测结果及信息公开内容的真实性、准确性、完整性负责。
重点监管单位应积配合并接受生态环境行政主管部门的日常监督管理。
11 附则
本指南自发布之日起实施,国家对重点监管单位土壤和地下水环境自行监测相关规定发布后执行国家规定。