Σε βάθος ανάλυση: Τι είναι η τεχνολογία χαλαζία υψηλής καθαρότητας;

Ο χαλαζίας υψηλής καθαρότητας αναφέρεται σε προϊόντα της σειράς χαλαζία με καθαρότητα SiO2 μεγαλύτερη από 99,9%. Είναι η υλική βάση προϊόντων υψηλής ποιότητας στη βιομηχανία πυριτίου, που χρησιμοποιείται ευρέως σε βιομηχανίες όπως τα φωτοβολταϊκά, οι ηλεκτρονικές πληροφορίες, η οπτική επικοινωνία και οι πηγές ηλεκτροφωταύγειας. Κατέχει σημαντική θέση και ρόλο στις στρατηγικές αναδυόμενες βιομηχανίες νέων υλικών και νέας ενέργειας.

Με βάση την καθαρότητα του SiO2, μπορεί να ταξινομηθεί σε:

• Χαμηλής ποιότητας με SiO2 ≥ 99,9% (3N)
• Μέσο άκρο με SiO2 ≥ 99.99% (4N)
• High-end με SiO2 ≥ 99,998% (4N8)

Μπορεί επίσης να ταξινομηθεί με βάση τη συνολική ποσότητα ακαθαρσιών στοιχείων όπως Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, κ.λπ., σε:

• Low-end ≤ 1000×10^-6
• Μέσο τέλος ≤ 100×10^-6
• High-end ≤ 20×10^-6

Κάθε βαθμός καθαρότητας χαλαζία υψηλής καθαρότητας μπορεί να χωριστεί σε ποικιλίες όπως 40-80 mesh, 80-140 mesh, 80-200 mesh, 80-300 mesh και ούτω καθεξής.

Η τεχνολογία χαλαζία υψηλής καθαρότητας είναι ένα συστηματικό έργο μηχανικής που περιλαμβάνει τεχνολογία επιλογής πρώτων υλών χαλαζία υψηλής καθαρότητας, τεχνολογία επεξεργασίας, τεχνολογία εξοπλισμού επεξεργασίας και τεχνολογία ποιοτικού ελέγχου. Αυτές οι πτυχές είναι τόσο ανεξάρτητες όσο και αλληλένδετες, διαμορφώνοντας ένα ολοκληρωμένο τεχνολογικό σύνολο.

Αρχικά, ο χαλαζίας υψηλής καθαρότητας υποβλήθηκε σε επεξεργασία από φυσικούς κρυστάλλους πρώτης και δεύτερης ποιότητας. Οι φυσικοί κρύσταλλοι σχηματίζονται συνήθως σε περιβάλλοντα κρυσταλλικής κοιλότητας κάτω από ορισμένες γεωλογικές συνθήκες. Η ιδιαιτερότητα της γένεσής τους οδηγεί σε δύο εγγενείς ελλείψεις:

1. Μικρά αποθέματα και κακές συνθήκες εξόρυξης, που, μετά από χρόνια ανάπτυξης και αξιοποίησης, οδηγούν αναπόφευκτα σε σπανιότητα πόρων, υψηλές τιμές και αδυναμία κάλυψης των αναγκών μεγάλης βιομηχανικής παραγωγής.

2. Η χημική σύνθεση των ορυκτών κρυστάλλων είναι ασταθής και επηρεάζεται από αλλαγές στο κρυσταλλικό περιβάλλον. Αυτό οδηγεί σε σημαντικές διακυμάνσεις στη χημική σύνθεση της πρώτης ύλης σε μεγάλης κλίμακας βιομηχανικές εφαρμογές, καθιστώντας την τυποποίηση των πρώτων υλών δύσκολη και ανίκανη να καλύψει τις ανάγκες της υψηλής ποιότητας παραγωγής προϊόντων χαλαζία υψηλής καθαρότητας.

Επομένως, είναι απαραίτητο να ξεκινήσουμε με άλλους ορυκτούς πόρους χαλαζία για να λύσουμε θεμελιωδώς το πρόβλημα των πρώτων υλών του χαλαζία υψηλής καθαρότητας, που είναι η βασική τεχνική προσέγγιση σε εγχώριο και διεθνές επίπεδο.

Στη δεκαετία του 1990, η Ιαπωνία επεξεργάστηκε διαφανή χαλαζία υψηλής καθαρότητας χρησιμοποιώντας λεπτόκοκκο χαλαζίτη ως πρώτη ύλη.

Η Ρωσία και η Γερμανία επεξεργάστηκαν χαλαζία υψηλής καθαρότητας χρησιμοποιώντας φλεβικό χαλαζία και μεταμορφωμένο χαλαζίτη ως πρώτες ύλες.

Στη δεκαετία του 1980, η αμερικανική εταιρεία PPCC επεξεργάστηκε χαλαζία υψηλής καθαρότητας χρησιμοποιώντας γρανίτη από την περιοχή Foxdale της βορειοδυτικής ακτής της Αγγλίας ως πρώτη ύλη για το γυαλί χαλαζία της Δυτικής Ευρώπης. Η καθαρότητα SiO2 του προϊόντος ήταν 4Ν, η περιεκτικότητα σε Fe < 1×10^-6 και η περιεκτικότητα άλλων στοιχείων ακαθαρσίας <5×10^-6.

Ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1990, η αμερικανική εταιρεία Unimin άρχισε να αναπτύσσει και να χρησιμοποιεί αποτελεσματικά τον πηγματίτη γρανίτη στην περιοχή Spruce Pine της Βόρειας Καρολίνας. Έχει αναπτύξει προϊόντα της σειράς χαλαζία υψηλής καθαρότητας όπως το IOTA-STD (standard grade), το IOTA-4, το IOTA-6 και το IOTA-8, σχεδόν μονοπωλώντας τη διεθνή αγορά και καθιστώντας το διεθνές πρότυπο.

Είναι προφανές ότι εκτός από τον φυσικό κρύσταλλο, τον χαλαζία φλεβών και τον χαλαζία γρανίτη μεταξύ των έξι παραπάνω γενέσεων, οι ορυκτές πηγές χαλαζία είναι ιδανικές πρώτες ύλες για την επεξεργασία προϊόντων χαλαζία υψηλής καθαρότητας μεσαίας κατηγορίας και υψηλής ποιότητας.

Δεν είναι δυνατή η επεξεργασία όλων των φλεβοχαλαζιών και γρανιτών σε χαλαζία υψηλής καθαρότητας, δεδομένου του τρέχοντος επιπέδου τεχνολογίας επεξεργασίας. Μόνο πολύ λίγα, ακόμη και εξαιρετικά σπάνια, μπορούν να μεταποιηθούν σε προϊόντα υψηλής ποιότητας.

Δηλαδή, η επιλογή φλεβικού χαλαζία ή χαλαζία γρανίτη είναι μόνο η σωστή γενική κατεύθυνση. δεν λύνει το βασικό ζήτημα της επιλογής συγκεκριμένης πρώτης ύλης.

Ο κύριος λόγος είναι η ύπαρξη διαφόρων υποδιαιρεμένων τύπων γένεσης φλεβικού χαλαζία και γρανίτη, επηρεασμένοι από τις γεωλογικές συνθήκες που σχηματίζουν μεταλλεύματα. Υπάρχουν επίσης σημαντικές διαφορές στα χαρακτηριστικά της ορυκτολογίας, της πετρολογίας και των κοιτασμάτων μεταλλεύματος του φλεβικού χαλαζία και του γρανίτη του ίδιου τύπου γένεσης.

Σύμφωνα με δημοσιεύματα, η αμερικανική εταιρεία Unimin είναι πολύ επιλεκτική ως προς τις πρώτες ύλες χαλαζία υψηλής καθαρότητας και έχει αυστηρές απαιτήσεις.

Κριτήρια επιλογής πρώτων υλών Unimin Quartz: Το ένα είναι ο χαλαζίας με τις λιγότερες ακαθαρσίες στην κρυσταλλική δομή, όπως περιεκτικότητα σε αλουμίνιο IOTA-STD (14-18)×10^-6, περιεκτικότητα σε αλουμίνιο IOTA-4 (8-10)×10^ -6; ο άλλος είναι χαλαζίας με λιγότερα εγκλείσματα αερίου-υγρού, όπως πηγματίτης γρανίτης και κρύσταλλος.

Έχει αποδειχθεί ότι η περιεκτικότητα της πρώτης ύλης σε στοιχεία ακαθαρσίας δεν αντιστοιχεί απλώς στην ποιότητά της. Αντίθετα, σχετίζεται με την επιλεκτικότητα των ακαθαρσιών που καθορίζεται από τα ορυκτολογικά χαρακτηριστικά της διεργασίας της πρώτης ύλης. Για παράδειγμα, παρά την υψηλή περιεκτικότητα σε στοιχεία ακαθαρσίας στα δείγματα πετρωμάτων πηγματίτη Spruce Pine στις Ηνωμένες Πολιτείες, χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες για τα προϊόντα υψηλής ποιότητας της IOTA.

Επί του παρόντος, οι κύριες τεχνολογίες επεξεργασίας για τον χαλαζία υψηλής καθαρότητας περιλαμβάνουν τη διαβάθμιση, τον καθαρισμό, την έκπλυση με χημικό οξύ, την επίπλευση (και επίπλευση που περιέχει φθόριο και χωρίς φθόριο), τον διαχωρισμό με βαρύτητα, τον μαγνητικό διαχωρισμό, το ψήσιμο με χλωρίωση και τη μικροβιακή έκπλυση. Οι πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται περιλαμβάνουν χαλαζία φλεβών, πηγματίτη γρανίτη, χαλαζίτη και χαλαζία ψαμμίτη.

Ο φλεβικός χαλαζίας είναι μια μαγματική-υδροθερμική φλέβα που σχετίζεται με τον γρανίτη, κυρίως σε ακανόνιστες φλεβικές μορφές. Ο χαλαζίας φλεβών είναι καθαρό λευκός με λιπαρή λάμψη και υψηλή καθαρότητα, με την περιεκτικότητά του σε SiO2 να υπερβαίνει τα 99%. Στην Κίνα, τα ορυχεία φλεβικού χαλαζία βρίσκονται κυρίως σε περιοχές όπως το Jiangsu Donghai, το Sichuan, το Heilongjiang, το Hubei κ.λπ. Η επαρχία Qichun της επαρχίας Hubei έχει αποθέματα πέτρας χαλαζία που υπερβαίνουν τους 100 εκατομμύρια τόνους με περιεκτικότητα σε πυρίτιο μεγαλύτερη από 99,981 TP3T, κατατάσσοντας την πρώτη θέση στην Χώρα.

Ο χαλαζίτης σχηματίζεται από πυριτικά πετρώματα ή χαλαζιακούς ψαμμίτες μέσω μιας σειράς μεταμόρφωσης και θερμικής επαφής, με περιεκτικότητα σε ορυκτά χαλαζία γενικά μεγαλύτερη από 85%. Συχνά συνδέεται με την τουρμαλίνη, το ζιρκόνιο, τη μαρμαρυγία, τον άστριο και τα ορυκτά αργίλου, με σκληρότητα και πυκνότητα υψηλότερη από αυτή του χαλαζιακού ψαμμίτη. Τα ορυχεία χαλαζίτη διανέμονται σε Qinghai, Anhui, Liaoning, Shaanxi κ.λπ., και αποτελούν μία από τις κύριες πηγές πυριτικών ορυκτών πρώτων υλών στην Κίνα.

Ο χαλαζιακός ψαμμίτης είναι ένα ενοποιημένο κλαστικό πέτρωμα με περιεκτικότητα σε θραύσματα χαλαζία μεγαλύτερη από 95%. Συχνά συνδέεται με την τουρμαλίνη, το ρουτίλιο, τον μαγνητίτη, τη μαρμαρυγία, τον άστριο και τα ορυκτά αργίλου. Στην Κίνα, τα ορυχεία ψαμμίτη χαλαζία διανέμονται σε Sichuan, Hunan, Jiangsu, Zhejiang, Yunnan, Shandong, κ.λπ. Είναι οι κύριες πρώτες ύλες για την επεξεργασία γυαλιού, κεραμικών, χύτευσης και άλλων βιομηχανικών ορυκτών και υλικών χαλαζία.

Η πρώτη ύλη για τη χαλαζιακή άμμο υψηλής καθαρότητας της αμερικανικής σειράς Unimin TOTA είναι ο πηγματίτης γρανίτης. Ωστόσο, η έρευνα σε αυτόν τον τομέα θα μπορούσε να είναι ισχυρότερη στην Κίνα και δεν έχουν αναφερθεί επιτεύγματα στην επεξεργασία χαλαζιακής άμμου υψηλής καθαρότητας από γρανίτη πηγματίτη.

Σε σύγκριση με τη γενική μηχανική επεξεργασίας ορυκτών, ο εξοπλισμός επεξεργασίας χαλαζιακής άμμου υψηλής καθαρότητας έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

Η έκπλυση με οξύ και το πλύσιμο με νερό είναι σημαντικοί σύνδεσμοι στην τεχνολογία επεξεργασίας χαλαζιακής άμμου υψηλής καθαρότητας. Λόγω των εξαιρετικά υψηλών απαιτήσεων καθαρότητας SiO2 και της χαμηλής περιεκτικότητας σε στοιχεία ακαθαρσίας στον χαλαζία υψηλής καθαρότητας, η καθαρότητα των οξέων και του νερού που χρησιμοποιείται πρέπει να πληροί τις αντίστοιχες απαιτήσεις. Διαφορετικά, είναι δύσκολο να παραχθούν κατάλληλα προϊόντα.

Η έκπλυση με θερμό οξύ παίζει βασικό ρόλο στην επεξεργασία καθαρισμού του χαλαζία υψηλής καθαρότητας. Μία από τις σημαντικές χημικές ιδιότητες του χαλαζία είναι η εξαιρετική αντοχή στα οξέα (εκτός από το HF), ενώ άλλα συστατικά μεταλλικών ακαθαρσιών στο μετάλλευμα έχουν γενικά χαμηλή αντίσταση στα οξέα. Αυτό το φαινόμενο είναι πιο έντονο κάτω από ορισμένες συνθήκες θερμοκρασίας.

Η τεχνολογία εκπλύσεως οξέος επεξεργασίας χαλαζία υψηλής καθαρότητας χρησιμοποιεί αυτήν την αρχή για να επιτύχει χημικό καθαρισμό. Μελέτες έχουν δείξει ότι η χρήση της κατάλληλης φόρμουλας οξέος σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά των ορυκτών πρώτων υλών μπορεί να αφαιρέσει καλύτερα μεταλλικά ορυκτά, ορυκτά που περιέχουν σίδηρο, ανθρακικά ορυκτά και σίδηρο λεπτής μεμβράνης μεταξύ των σωματιδίων χαλαζία στις πρώτες ύλες.

Εάν μια ορισμένη ποσότητα οξέος HF προστεθεί στον συνδυασμό του όξινου τύπου, έχει καλύτερη επίδραση στην απομάκρυνση των ακαθαρσιών ίχνους μαρμαρυγίας και άστριου στις πρώτες ύλες. Ως εκ τούτου, συχνά χρησιμοποιούνται ισχυρά διαβρωτικά αντιδραστήρια, όπως θερμό οξύ και οξύ HF.

Η πρακτική έχει αποδείξει ότι στην επεξεργασία καθαρισμού του χαλαζία υψηλής καθαρότητας, οποιαδήποτε υλικά έρχονται σε επαφή με τις πρώτες ύλες, όπως τα δοχεία, επηρεάζουν σημαντικά την ποιότητα των δειγμάτων. Ο αυστηρός έλεγχος των προτύπων υλικών σε όλους τους συνδέσμους επεξεργασίας χαλαζιακής άμμου υψηλής καθαρότητας είναι το κλειδί για τη διασφάλιση της ποιότητας.

Τα χαρακτηριστικά της καθαρότητας SiO2 του χαλαζία υψηλής καθαρότητας διασφαλίζουν ότι δεν μπορεί να υπάρξει ρύπανση κατά τη διαδικασία παραγωγής. Ωστόσο, λόγω της μακράς ροής επεξεργασίας και της πολύπλοκης τεχνολογίας χαλαζιακής άμμου υψηλής καθαρότητας, δεν είναι εύκολο να σφραγιστεί πλήρως η διαδικασία παραγωγής.

Για την πρόληψη της ρύπανσης της ατμοσφαιρικής σκόνης, πρέπει να επιβληθούν αυστηρές απαιτήσεις στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον για παραγωγή, συσκευασία, αποθήκευση κ.λπ.

Υψηλές απαιτήσεις ασφάλειας: Η γραμμή παραγωγής που αποτελείται από ισχυρά διαβρωτικά αντιδραστήρια, τοξικά αέρια (εάν χρησιμοποιείται ψήσιμο με χλωρίωση), υψηλές θερμοκρασίες κ.λπ., πρέπει να έχει υψηλότερες εγγυήσεις ασφάλειας παραγωγής.

Η ειδική φύση των παραπάνω συνθηκών διεργασίας καθορίζει τις υψηλές απαιτήσεις για εξοπλισμό παραγωγής επεξεργασίας χαλαζία υψηλής καθαρότητας. Η ανάπτυξη ασφαλούς, φιλικού προς το περιβάλλον, εξοικονόμησης ενέργειας και αποδοτικού εξοπλισμού παραγωγής είναι η βασική προϋπόθεση για την επίτευξη κλίμακας και εκβιομηχάνισης.

Η συνολική περιεκτικότητα σε στοιχεία ακαθαρσίας όπως Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, κ.λπ., στα αμερικανικά προϊόντα Unimin IOTA-STD είναι συνήθως < 20× 10^-6, με μέγιστη τιμή < 22×10^-6. Για τέτοιες ουσίες υψηλής καθαρότητας, οι μέθοδοι χημικής ανάλυσης και η φασματοσκοπία φθορισμού ακτίνων Χ (XRF) είναι δύσκολο να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις ποιοτικής επιθεώρησης.

Για την ανίχνευση μεταλλικών στοιχείων, ειδικά ιχνοστοιχείων, η φασματομετρία οπτικής εκπομπής πλάσματος επαγωγικά συζευγμένης (ICP-OES) έχει τα περισσότερα πλεονεκτήματα, με καλά όρια ανίχνευσης, υψηλή ακρίβεια ανίχνευσης, μικρή κατανάλωση χρόνου και υψηλή ευαισθησία. Επί του παρόντος, το ICP-OES έχει γίνει μια αποτελεσματική μέθοδος για την ανίχνευση ιχνοχημικών συστατικών υλικών υψηλής καθαρότητας.

Η τεχνολογία ανίχνευσης ICP είναι μια σημαντική υποστήριξη και συστατικό της τεχνολογίας χαλαζία υψηλής καθαρότητας, η οποία έχει πρακτική και θεωρητική σημασία για την προώθηση της ανάπτυξης της τεχνολογίας χαλαζία υψηλής καθαρότητας της Κίνας.

Ο χαλαζίας υψηλής καθαρότητας έχει σταθερές φυσικές και χημικές ιδιότητες, με χαρακτηριστικά όπως χαμηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες και δύσκολη διάλυση μεταλλεύματος. Στη διαδικασία διάλυσης και έκπλυσης δειγμάτων ανίχνευσης χαλαζία υψηλής καθαρότητας, οι βασικοί παράγοντες που εμπλέκονται περιλαμβάνουν το βάρος του δείγματος, τον συνδυασμό αντιδραστηρίων, τη δόση του αντιδραστηρίου, την καθαρότητα του αντιδραστηρίου κ.λπ.

Αυτή η τεχνολογία περιλαμβάνει προετοιμασία δειγμάτων και ανίχνευση οργάνων, τα οποία είναι δύο κύρια μέρη. Η βασική τεχνολογία είναι η προετοιμασία της διάλυσης και της έκπλυσης του δείγματος.

Πειράματα έδειξαν ότι στη διαδικασία προετοιμασίας του δείγματος, το βάρος του δείγματος, ο συνδυασμός του αντιδραστηρίου, η δόση του αντιδραστηρίου και η καθαρότητα του αντιδραστηρίου που χρησιμοποιούνται θα έχουν σημαντικό αντίκτυπο στα αποτελέσματα ανίχνευσης ICP.

Η ποσότητα του χαλαζία υψηλής καθαρότητας που χρησιμοποιείται ≥2000mg. Η καθαρότητα του αντιδραστηρίου είναι βαθμού υψηλής καθαρότητας (MOS ή BV-III), ο συνδυασμός αντιδραστηρίου είναι HF+HNO3. Συμπυκνωμένο HNO3 χρησιμοποιείται τρεις φορές, με συνολική ποσότητα ≥5mL. Η δόση HF είναι 25 mL.

Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας επεξεργασίας και τις απαιτήσεις καθαρότητας της χαλαζιακής άμμου υψηλής καθαρότητας, τα κόσκινα χάλυβα δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται σε όλη τη διαδικασία προετοιμασίας του δείγματος για να αποφευχθεί η μόλυνση από σίδηρο.

Επιπλέον, η διεξαγωγή της διάλυσης δείγματος χαλαζία υψηλής καθαρότητας και της προετοιμασίας έκπλυσης σε εξαιρετικά καθαρές εργαστηριακές συνθήκες θα βοηθήσει στην αποφυγή της ρύπανσης από ακαθαρσίες του αέρα και στη μείωση των σφαλμάτων ανίχνευσης.

Η GlobalQT ειδικεύεται στους σωλήνες χαλαζία και στους θερμαντήρες σωλήνων χαλαζία, παρέχοντας προσαρμόσιμες λύσεις για τη βιομηχανία χαλαζία υψηλής καθαρότητας παγκοσμίως. Δεσμευόμαστε για την ποιότητα, τις ανταγωνιστικές τιμές και την ικανοποίηση των ειδικών αναγκών των πελατών μας. Για αξιόπιστες υπηρεσίες και τεχνογνωσία, συνεργαστείτε με την GlobalQT. Επικοινωνήστε μαζί μας στο contact@globalquartztube.com.