Dybdegående analyse: Hvad er High-Purity Quartz Technology?

Kvarts med høj renhed refererer til kvartsserieprodukter med en SiO2-renhed på mere end 99,9%. Det er det materielle grundlag for avancerede produkter i siliciumindustrien, der er meget udbredt i industrier som fotovoltaik, elektronisk information, optisk kommunikation og elektroluminescerende kilder. Det har en vigtig position og rolle i de strategiske nye industrier af nye materialer og ny energi.

Baseret på SiO2-renhed kan den klassificeres i:

• Low-end med SiO2 ≥ 99,9% (3N)
• Mid-end med SiO2 ≥ 99.99% (4N)
• Avanceret med SiO2 ≥ 99,998% (4N8)

Det kan også klassificeres baseret på den samlede mængde af urenhedselementer som Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni osv., i:

• Low-end ≤ 1000×10^-6
• Midten ≤ 100×10^-6
• Avanceret ≤ 20×10^-6

Hver renhedsgrad af højrent kvarts kan opdeles i sorter såsom 40-80 mesh, 80-140 mesh, 80-200 mesh, 80-300 mesh og så videre.

Kvartsteknologi med høj renhed er et systematisk ingeniørprojekt, der omfatter højrenhedsteknologi til valg af kvartsråmateriale, forarbejdningsteknologi, teknologi til behandlingsudstyr og kvalitetsinspektionsteknologi. Disse aspekter er både uafhængige og indbyrdes forbundne og danner en omfattende teknologisk helhed.

Oprindeligt blev kvarts med høj renhed forarbejdet af naturlige krystaller af første og anden kvalitet. Naturlige krystaller dannes normalt i krystalhulrumsmiljøer under visse geologiske forhold. Specificiteten af deres tilblivelse resulterer i to iboende mangler:

1. Små reserver og dårlige minedriftsforhold, som efter mange års udvikling og udnyttelse uundgåeligt fører til ressourceknaphed, høje priser og manglende evne til at opfylde behovene for storindustriel produktion.

2. Den kemiske sammensætning af mineralske krystaller er ustabil og påvirket af ændringer i det krystallinske miljø. Dette fører til betydelige udsving i råmaterialernes kemiske sammensætning i store industrielle applikationer, hvilket gør standardisering af råvarer vanskelig og ude af stand til at opfylde behovene for high-end, højrent kvartsproduktproduktion.

Det er således nødvendigt at starte med andre kvartsmineralressourcer for grundlæggende at løse problemet med højrent kvartsråmateriale, som er den grundlæggende tekniske tilgang nationalt og internationalt.

I 1990'erne forarbejdede Japan gennemsigtig højrent kvarts med finkornet kvartsit som råmateriale.

Rusland og Tyskland forarbejdede højrent kvarts ved at bruge venekvarts og metamorf kvartsit som råmateriale.

I 1980'erne forarbejdede det amerikanske firma PPCC højrent kvarts med granit fra Foxdale-området på Englands nordvestkyst som råmateriale til vesteuropæisk kvartsglas. Produktets SiO2-renhed var 4N, Fe-indhold < 1×10^-6, og indhold af andre urenhedselementer < 5×10^-6.

Fra 1990'erne begyndte det amerikanske firma Unimin effektivt at udvikle og udnytte pegmatitgranitten i Spruce Pine-området i North Carolina. Det har udviklet kvartsserieprodukter med høj renhed, såsom IOTA-STD (standardkvalitet), IOTA-4, IOTA-6 og IOTA-8, hvilket næsten monopoliserer det internationale marked og er blevet den internationale standard.

Det er tydeligt, at bortset fra naturlig krystal, venekvarts og granitkvarts blandt de seks genesis ovenfor, er kvartsmineralressourcer ideelle råmaterialer til forarbejdning af mid-end og high-end højrent kvartsprodukter.

Ikke al venekvarts og granitkvarts kan forarbejdes til højrent kvarts, givet det nuværende niveau af forarbejdningsteknologi. Kun meget få, selv usædvanligt sjældne, kan forarbejdes til avancerede produkter.

Det vil sige, at vælge vene kvarts eller granit kvarts er kun den rigtige generelle retning; det løser ikke nøglespørgsmålet om specifik råvareudvælgelse.

Hovedårsagen er eksistensen af forskellige underopdelte genesetyper af venekvarts og granit, påvirket af de malmdannende geologiske forhold. Der er også betydelige forskelle i mineralogi, petrologi og malmaflejringskarakteristika for venekvarts og granit af samme genesetype.

Ifølge rapporter er den amerikanske virksomhed Unimin meget selektiv med hensyn til højrente kvartsråvarer og har strenge krav.

Unimin Quartz Råmateriale udvælgelseskriterier: Det ene er kvarts med de mindste urenheder i krystalstrukturen, såsom IOTA-STD aluminiumindhold (14-18)×10^-6, IOTA-4 aluminiumindhold (8-10)×10^ -6; den anden er kvarts med færre gas-væske indeslutninger, såsom pegmatit granit og krystal.

Det har vist sig, at indholdet af urenhedselementer i råvaren ikke blot svarer til dets kvalitet. I stedet vedrører det selektiviteten af urenheder bestemt af råvarens procesmineralogiske egenskaber. For eksempel, på trods af det høje indhold af urenhedselementer i Spruce Pine-pegmatit-stenprøverne i USA, bruges de som råmaterialer til IOTA's avancerede produkter.

I øjeblikket omfatter de vigtigste forarbejdningsteknologier for højrent kvarts sortering, skrubning, kemisk syreudvaskning, flotation (både fluorholdig og ikke-fluorflotation), gravitationsseparation, magnetisk separation, klorristning og mikrobiel udvaskning. De anvendte råmaterialer omfatter venekvarts, pegmatitgranit, kvartsit og kvartssandsten.

Venekvarts er en magmatisk-hydrotermisk vene relateret til granit, for det meste i uregelmæssige veneformer. Venekvarts er ren hvid med en fedtet glans og høj renhed, med sit SiO2-indhold på over 99%. I Kina er venekvartsminer hovedsageligt placeret i områder som Jiangsu Donghai, Sichuan, Heilongjiang, Hubei osv. Hubei-provinsens Qichun County har kvartsstenreserver på mere end 100 millioner tons med et siliciumindhold på mere end 99.98%, som ligger på førstepladsen i Land.

Kvartsit er dannet af kiselholdige bjergarter eller kvartssandsten gennem en række metamorfose og termisk kontakt, med et kvartsmineralindhold, der generelt overstiger 85%. Det er ofte forbundet med turmalin, zirkon, glimmer, feldspat og lermineraler, med hårdhed og tæthed højere end kvartssandsten. Kvartsitminer distribueres i Qinghai, Anhui, Liaoning, Shaanxi osv., og er en af de vigtigste kilder til kiselholdige mineralske råmaterialer i Kina.

Kvartssandsten er en konsolideret klastisk bjergart med et kvartsfragmentindhold på mere end 95%. Det er ofte forbundet med turmalin, rutil, magnetit, glimmer, feldspat og lermineraler. I Kina distribueres kvartssandstensminer i Sichuan, Hunan, Jiangsu, Zhejiang, Yunnan, Shandong osv. De er de vigtigste råmaterialer til forarbejdning af glas, keramik, støbning og andre industrielle kvartsmineraler og -materialer.

Råmaterialet til den amerikanske Unimin TOTA-serie højrent kvartssand er pegmatitgranit. Forskningen på dette område kunne dog være stærkere i Kina, og der er ikke opnået rapporterede resultater i behandlingen af højrent kvartssand fra pegmatitgranit.

Sammenlignet med generel mineralforarbejdningsteknik har højrent kvartssandbehandlingsudstyr følgende egenskaber:

Syreudvaskning og vandvask er vigtige led i den højrente kvartssandbehandlingsteknologi. På grund af de ekstremt høje SiO2-renhedskrav og det lave indhold af urenhedselementer i højrent kvarts, skal renheden af syrer og vand, der anvendes, opfylde tilsvarende krav; ellers er det svært at producere kvalificerede produkter.

Udvaskning af varm syre spiller en nøglerolle i rensningsforarbejdningen af højrent kvarts. En af kvarts' vigtige kemiske egenskaber er fremragende syreresistens (undtagen HF), mens andre metalurenhedskomponenter i malmen generelt har dårlig syreresistens. Denne effekt er mere udtalt under visse temperaturforhold.

Den højrente kvartsbehandlingsteknologi for syreudvaskning udnytter dette princip til at opnå kemisk oprensning. Undersøgelser har vist, at brug af den passende syreformel i henhold til de mineralske råmaterialers karakteristika bedre kan fjerne metalmineraler, jernholdige mineraler, carbonatmineraler og tyndfilmsjern mellem kvartspartikler i råmaterialerne.

Hvis der tilsættes en vis mængde HF-syre til syreformelkombinationen, har det en bedre effekt på at fjerne sporglimmer og feldspaturenheder i råvarerne. Derfor anvendes ofte stærke ætsende reagenser som varm syre og HF-syre.

Praksis har vist, at alle materialer, der er i kontakt med råmaterialerne, såsom beholdere, i rensningsbehandlingen af højrent kvarts påvirker kvaliteten af prøverne betydeligt. Streng kontrol med materialestandarderne i alle forarbejdningsled af højrent kvartssand er nøglen til at sikre kvalitet.

Egenskaberne ved højrent kvarts SiO2-renhed sikrer, at der ikke kan være nogen forurening under produktionsprocessen. Men på grund af det lange forarbejdningsflow og den komplekse teknologi af højrent kvartssand er det ikke let at forsegle produktionsprocessen helt.

For at forhindre luftstøvforurening skal der stilles strenge krav til luftmiljøet til produktion, emballering, opbevaring mv.

Høje sikkerhedskrav: Produktionslinjen, der består af stærke ætsende reagenser, giftige gasser (hvis der anvendes klorristning), høje temperaturer osv., skal have højere produktionssikkerhedsgarantier.

Den særlige karakter af ovennævnte procesbetingelser bestemmer de høje krav til højrent kvartsbehandlingsproduktionsudstyr. Udvikling af sikkert, miljøvenligt, energibesparende og effektivt produktionsudstyr er nøglebetingelsen for at realisere skala og industrialisering.

Det samlede indhold af urenhedselementer som Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni osv., i de amerikanske Unimin IOTA-STD-produkter er normalt < 20× 10^-6, med en maksimal værdi < 22×10^-6. For sådanne stoffer med høj renhed er kemiske analysemetoder og røntgenfluorescensspektroskopi (XRF) vanskelige at opfylde deres kvalitetsinspektionskrav.

Til detektion af metalelementer, især spormetalelementer, har induktivt koblet plasma optisk emissionsspektrometri (ICP-OES) de fleste fordele med gode detektionsgrænser, høj detektionsnøjagtighed, kort tidsforbrug og høj følsomhed. I øjeblikket er ICP-OES blevet en effektiv metode til påvisning af sporkemiske komponenter i materialer med høj renhed.

ICP-detektionsteknologi er en vigtig støtte og komponent i højrent kvartsteknologi, som har praktisk og teoretisk betydning for at fremme udviklingen af Kinas højrenhedskvartsteknologi.

Kvarts med høj renhed har stabile fysiske og kemiske egenskaber med egenskaber som lavt indhold af urenheder og vanskelig malmopløsning. I processen med at opløse og udvaske kvartsdetektionsprøver med høj renhed omfatter de grundlæggende faktorer, der er involveret, prøvevægt, reagenskombination, reagensdosering, reagensrenhed osv.

Denne teknologi omfatter prøveforberedelse og instrumentdetektion, som er to hoveddele. Nøgleteknologien er prøvens opløsning og forberedelse af udvaskning.

Eksperimenter har vist, at i prøveforberedelsesprocessen vil prøvevægten, reagenskombinationen, reagensdoseringen og reagensrenheden have en vigtig indflydelse på ICP-detektionsresultaterne.

Mængden af højrenhedskvarts brugt ≥2000mg; reagensrenhed er en høj renhedsgrad (MOS eller BV-III), reagenskombination er HF+HNO3; koncentreret HNO3 anvendes i tre gange, med en samlet mængde ≥5mL; HF-dosis er 25 ml.

I henhold til procesteknologiens karakteristika og renhedskravene for kvartssand med høj renhed, må stålsigter ikke anvendes gennem hele prøveforberedelsesprocessen for at undgå jernforurening.

Derudover vil udførelse af opløsning af kvartsprøver med høj renhed og forberedelse af udvaskning under ultra-rene laboratorieforhold hjælpe med at undgå luftforurening og reducere detektionsfejl.

GlobalQT har specialiseret sig i kvartsrør og varmelegemer til kvartsrør og leverer skræddersyede løsninger til kvartsindustrien med høj renhed over hele verden. Vi er engagerede i kvalitet, konkurrencedygtige priser og opfyldelse af vores kunders specifikke behov. For pålidelig service og ekspertise, samarbejd med GlobalQT. Kontakt os på contact@globalquartztube.com.