Põhjalik analüüs: mis on kõrge puhtusastmega kvartstehnoloogia?

Kõrge puhtusastmega kvarts viitab kvartsiseeria toodetele, mille SiO2 puhtus on suurem kui 99,9%. See on ränitööstuse tippklassi toodete materiaalne alus, mida kasutatakse laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu fotogalvaanika, elektrooniline teave, optiline side ja elektroluminestseeruvad allikad. Sellel on oluline positsioon ja roll uute materjalide ja uue energia strateegilistes tärkavates tööstusharudes.

SiO2 puhtuse järgi võib selle liigitada:

• Madala hinnaga SiO2 ≥ 99,9% (3N)
• Keskosa SiO2-ga ≥ 99.99% (4N)
• Tipptasemel SiO2 ≥ 99,998% (4N8)

Seda saab klassifitseerida ka lisandite, nagu Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni jne, üldkoguse alusel järgmistesse osadesse:

• Madal ≤ 1000 × 10^-6
• Keskosa ≤ 100 × 10^-6
• Tipptasemel ≤ 20 × 10^-6

Kõrge puhtusastmega kvartsi iga puhtusastme võib jagada sellisteks sortideks nagu 40-80 silma, 80-140 võrgusilma, 80-200 võrgusilma, 80-300 silma jne.

Kõrge puhtusastmega kvartstehnoloogia on süstemaatiline inseneriprojekt, mis hõlmab kõrge puhtusastmega kvartsist tooraine valiku tehnoloogiat, töötlemistehnoloogiat, töötlemisseadmete tehnoloogiat ja kvaliteedikontrolli tehnoloogiat. Need aspektid on nii iseseisvad kui ka omavahel seotud, moodustades tervikliku tehnoloogilise terviku.

Esialgu töödeldi kõrge puhtusastmega kvartsi esimese ja teise klassi looduslikest kristallidest. Looduslikud kristallid tekivad tavaliselt kristalliõõnte keskkonnas teatud geoloogilistes tingimustes. Nende tekke spetsiifilisuse tõttu on kaks loomupärast puudust:

1. Väikesed varud ja kehvad kaevandamistingimused, mis pärast aastatepikkust arendus- ja kasutuselevõttu toovad paratamatult kaasa ressursipuuduse, kõrged hinnad ja suutmatuse rahuldada suurtööstusliku tootmise vajadusi.

2. Mineraalikristallide keemiline koostis on ebastabiilne ja seda mõjutavad muutused kristallilises keskkonnas. See toob kaasa olulisi kõikumisi tooraine keemilises koostises suuremahulistes tööstuslikes rakendustes, muutes tooraine standardimise keeruliseks ega suuda rahuldada kõrgekvaliteedilise ja kõrge puhtusastmega kvartstoodete tootmise vajadusi.

Seega tuleb kõrge puhtusastmega kvartsi toormaterjali probleemi põhjalikuks lahendamiseks alustada teistest kvartsmaavaradest, mis on siseriiklikult ja rahvusvaheliselt põhiline tehniline lähenemine.

1990. aastatel töötles Jaapan läbipaistvat kõrge puhtusastmega kvartsi, kasutades toorainena peeneteralist kvartsiiti.

Venemaa ja Saksamaa töötlesid kõrge puhtusastmega kvartsi, kasutades toorainena veenkvartsi ja metamorfset kvartsiiti.

1980. aastatel töötles Ameerika ettevõte PPCC kõrge puhtusastmega kvartsi, kasutades Lääne-Euroopa kvartsklaasi toorainena Inglismaa looderannikult Foxdale'i piirkonnast pärit graniiti. Toote SiO2 puhtus oli 4N, Fe sisaldus < 1×10^-6 ja muude lisandielementide sisaldus < 5×10^-6.

Alates 1990. aastatest hakkas Ameerika ettevõte Unimin tõhusalt välja töötama ja kasutama Põhja-Carolina Spruce Pine'i piirkonnas pegmatiitgraniiti. Ta on välja töötanud kõrge puhtusastmega kvartsist seeria tooted, nagu IOTA-STD (standard klass), IOTA-4, IOTA-6 ja IOTA-8, mis on peaaegu monopoliseerinud rahvusvahelise turu ja muutudes rahvusvaheliseks standardiks.

On ilmne, et peale loodusliku kristall-, veenikvartsi ja graniitkvartsi kuue ülaltoodud päritolu hulgas on kvartsmaavarad ideaalsed toorained keskmise ja kõrgekvaliteedilise kõrge puhtusastmega kvartstoodete töötlemiseks.

Arvestades praegust töötlemistehnoloogia taset, ei saa kõiki veenikvartsi ja graniitkvartsi töödelda kõrge puhtusastmega kvartsiks. Vaid väga väheseid, isegi erakordselt haruldasi, saab töödelda kõrgekvaliteedilisteks toodeteks.

See tähendab, et soonkvartsi või graniidist kvartsi valimine on ainult õige üldine suund; see ei lahenda konkreetse tooraine valiku võtmeküsimust.

Peamine põhjus on veenkvartsi ja graniidi erinevate alajaotatud tekketüüpide olemasolu, mida mõjutavad maagi moodustumise geoloogilised tingimused. Olulised erinevused on ka sama päritoluga kvartsi ja graniidi mineraloogia, petroloogia ja maagimaardlate omadustes.

Aruannete kohaselt on Ameerika ettevõte Unimin väga selektiivne kõrge puhtusastmega kvartsist toorainete osas ja tal on ranged nõuded.

Unimini kvartsi tooraine valikukriteeriumid: üks on kvarts, mille kristallstruktuuris on kõige vähem lisandeid, näiteks IOTA-STD alumiiniumisisaldus (14-18) × 10^-6, IOTA-4 alumiiniumisisaldus (8-10) × 10^ -6; teine on kvarts, milles on vähem gaas-vedeliku lisandeid, nagu pegmatiitgraniit ja kristall.

On näidatud, et lisandite sisaldus tooraines ei vasta lihtsalt selle kvaliteedile. Selle asemel on see seotud lisandite selektiivsusega, mis on määratud tooraine protsessimineraloogiliste omadustega. Näiteks, vaatamata kõrgele lisandite elementide sisaldusele Ameerika Ühendriikides asuvas Spruce Pine pegmatiidi kivimiproovides, kasutatakse neid IOTA tipptoodete toorainena.

Praegu hõlmavad kõrge puhtusastmega kvartsi peamised töötlemistehnoloogiad sorteerimist, puhastamist, keemilist happega leotamist, flotatsiooni (nii fluori sisaldavat kui ka mittefluori sisaldavat flotatsiooni), gravitatsioonieraldust, magneteraldust, kloorimist röstimist ja mikroobset leostamist. Kasutatavate toorainete hulka kuuluvad veenikvarts, pegmatiitgraniit, kvartsiit ja kvartsliivakivi.

Veinkvarts on magmaatilis-hüdrotermiline veen, mis on seotud graniidiga, enamasti ebaregulaarsete veenide kujul. Veinkvarts on puhasvalge, rasvase läikega ja kõrge puhtusastmega ning selle SiO2 sisaldus ületab 99%. Hiinas asuvad veenikvartsi kaevandused peamiselt sellistes piirkondades nagu Jiangsu Donghai, Sichuan, Heilongjiang, Hubei jne. Hubei provintsi Qichuni maakonnas on kvartskivivarud üle 100 miljoni tonni ja ränisisaldus on üle 99,98%, mis on edetabelis esikohal. riik.

Kvartsiit moodustub ränikivimitest või kvartsliivakividest mitme metamorfoosi ja termilise kokkupuute käigus, kusjuures kvartsi mineraalide sisaldus ületab üldiselt 85%. Seda seostatakse sageli turmaliini, tsirkooni, vilgukivi, päevakivi ja savi mineraalidega, mille kõvadus ja tihedus on kõrgem kui kvartsliivakivil. Kvartsiidikaevandusi levitatakse Qinghais, Anhuis, Liaoningis, Shaanxis jne ning need on Hiinas üks peamisi ränisisaldusega mineraalsete toorainete allikaid.

Kvartsliivakivi on kvartsliivakivi, mille kvartsifragmendi sisaldus on üle 95%. Seda seostatakse sageli turmaliini, rutiili, magnetiidi, vilgukivi, päevakivi ja savi mineraalidega. Hiinas levitatakse kvartsliivakivikaevandusi Sichuanis, Hunanis, Jiangsus, Zhejiangis, Yunnanis, Shandongis jne. Need on peamised toorained klaasi, keraamika, valamise ja muude kvartsist tööstuslike mineraalide ja materjalide töötlemisel.

Ameerika Unimin TOTA seeria kõrge puhtusastmega kvartsliiva tooraine on pegmatiitgraniit. Kuid selle valdkonna uuringud võiksid olla Hiinas tugevamad ja kõrge puhtusastmega kvartsliiva töötlemisel pegmatiitgraniidist pole teatatud saavutustest.

Võrreldes üldise mineraalide töötlemise tehnikaga on kõrge puhtusastmega kvartsliiva töötlemisseadmetel järgmised omadused:

Kõrge puhtusastmega kvartsliiva töötlemise tehnoloogias on olulised lülid happega leostumine ja veega pesemine. Tänu ülikõrgetele SiO2 puhtusnõuetele ja madala puhtusastmega kvartsi lisandite sisaldusele peab kasutatavate hapete ja vee puhtus vastama vastavatele nõuetele; vastasel juhul on raske kvalifitseeritud tooteid toota.

Kõrge puhtusastmega kvartsi puhastusprotsessis mängib võtmerolli kuuma happega leostumine. Kvartsi üheks oluliseks keemiliseks omaduseks on suurepärane happekindlus (v.a HF), samal ajal kui teistel maagi metallide lisandite komponentidel on üldiselt halb happekindlus. Teatud temperatuuritingimustel on see efekt rohkem väljendunud.

Kõrge puhtusastmega kvartsi töötlemise happelise leostumise tehnoloogia kasutab seda põhimõtet keemilise puhastamise saavutamiseks. Uuringud on näidanud, et sobiva happevalemi kasutamine vastavalt mineraalsete toorainete omadustele võimaldab paremini eemaldada metallimineraale, rauda sisaldavaid mineraale, karbonaatmineraale ja õhukese kilega rauda kvartsiosakeste vahel tooraines.

Kui happevalemi kombinatsioonile lisatakse teatud kogus HF hapet, on sellel parem toime vilgukivi ja päevakivi lisandite eemaldamisel toorainest. Seetõttu kasutatakse sageli tugevaid söövitavaid reaktiive, nagu kuum hape ja HF-hape.

Praktika on tõestanud, et kõrge puhtusastmega kvartsi puhastustöötlemisel mõjutavad kõik toorainega kokkupuutuvad materjalid, näiteks mahutid, proovide kvaliteeti märkimisväärselt. Materjalistandardite range kontroll kõrge puhtusastmega kvartsliiva töötlemislülides on kvaliteedi tagamise võti.

Kõrge puhtusastmega kvarts SiO2 puhtuse omadused tagavad, et tootmisprotsessis ei saa tekkida reostust. Kuid kõrge puhtusastmega kvartsliiva pika töötlemisvoo ja keeruka tehnoloogia tõttu ei ole tootmisprotsessi lihtne täielikult sulgeda.

Õhutolmu saastumise vältimiseks tuleb õhukeskkonnale kehtestada ranged nõuded tootmise, pakendamise, ladustamise jms osas.

Kõrged ohutusnõuded: tugevatest söövitavatest reagentidest, mürgistest gaasidest (kui kasutatakse kloorimisröstimist), kõrgetest temperatuuridest jne koosneval tootmisliinil peavad olema kõrgemad tootmisohutuse garantiid.

Ülaltoodud protsessitingimuste eripära määrab kõrge puhtusastmega kvartsi töötlemise tootmisseadmete kõrged nõuded. Ohutute, keskkonnasõbralike, energiasäästlike ja tõhusate tootmisseadmete väljatöötamine on mastaabi ja industrialiseerimise põhitingimus.

Lisandite elementide, nagu Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni jne üldsisaldus Ameerika Unimin IOTA-STD toodetes on tavaliselt < 20 × 10^-6, maksimaalse väärtusega < 22×10^-6. Selliste kõrge puhtusastmega ainete puhul on keemilise analüüsi meetodite ja röntgenfluorestsentsspektroskoopia (XRF) kvaliteedikontrolli nõuete täitmine keeruline.

Metallelementide, eriti mikroelementide tuvastamiseks on induktiivsidestatud plasma optilise emissioonispektromeetria (ICP-OES) kõige eelised heade tuvastamispiiride, suure tuvastamistäpsuse, lühikese ajakulu ja kõrge tundlikkusega. Praegu on ICP-OES muutunud tõhusaks meetodiks kõrge puhtusastmega materjalide keemiliste komponentide jälgede tuvastamiseks.

ICP-tuvastustehnoloogia on kõrge puhtusastmega kvartstehnoloogia oluline tugi ja komponent, millel on praktiline ja teoreetiline tähtsus Hiina kõrge puhtusastmega kvartstehnoloogia arendamise edendamisel.

Kõrge puhtusastmega kvartsil on stabiilsed füüsikalised ja keemilised omadused ning sellised omadused nagu madal lisandite sisaldus ja raske maagi lahustuvus. Kõrge puhtusastmega kvartsi tuvastamise proovide lahustamise ja leostumise protsessis on peamised tegurid proovi mass, reaktiivide kombinatsioon, reaktiivi annus, reaktiivi puhtus jne.

See tehnoloogia hõlmab proovide ettevalmistamist ja instrumentide tuvastamist, mis on kaks peamist osa. Võtmetehnoloogia on proovi lahustamine ja leostumise ettevalmistamine.

Katsed on näidanud, et proovi ettevalmistamise protsessis on proovi kaalul, reaktiivide kombinatsioonil, kasutataval reaktiivi annusel ja reaktiivi puhtusel oluline mõju ICP tuvastamise tulemustele.

Kasutatud kõrge puhtusastmega kvartsi kogus ≥2000mg; reaktiivi puhtusaste on kõrge puhtusastmega (MOS või BV-III), reaktiivide kombinatsioon on HF+HNO3; kontsentreeritud HNO3 kasutatakse kolm korda koguhulgaga ≥5mL; HF annus on 25 ml.

Kõrge puhtusastmega kvartsliiva töötlemistehnoloogia omaduste ja puhtusnõuete kohaselt ei tohi rauaga saastumise vältimiseks kogu proovi ettevalmistamise protsessi jooksul kasutada terassõelu.

Lisaks aitab kõrge puhtusastmega kvartsproovi lahustamine ja leostumise ettevalmistamine ülipuhastes laboritingimustes vältida õhusaastet ja vähendada tuvastamisvigu.

GlobalQT on spetsialiseerunud kvartstorudele ja kvartstorukütteseadmetele, pakkudes kohandatavaid lahendusi kõrge puhtusastmega kvartsitööstusele kogu maailmas. Oleme pühendunud kvaliteedile, konkurentsivõimelistele hindadele ja klientide erivajaduste rahuldamisele. Usaldusväärse teeninduse ja asjatundlikkuse tagamiseks tehke koostööd GlobalQT. Võtke meiega ühendust aadressil contact@globalquartztube.com.