Analisis Mendalam: Apa itu Teknologi Kuarsa Kemurnian Tinggi?

Kuarsa dengan kemurnian tinggi mengacu pada produk seri kuarsa dengan kemurnian SiO2 lebih besar dari 99,9%. Ini adalah bahan dasar produk kelas atas di industri silikon, banyak digunakan dalam industri seperti fotovoltaik, informasi elektronik, komunikasi optik, dan sumber electroluminescent. Perusahaan ini memegang posisi dan peran penting dalam industri material baru dan energi baru yang strategis.

Berdasarkan kemurnian SiO2 dapat diklasifikasikan menjadi:

• Kelas bawah dengan SiO2 ≥ 99.9% (3N)
• Kelas menengah dengan SiO2 ≥ 99.99% (4N)
• Kelas atas dengan SiO2 ≥ 99.998% (4N8)

Dapat juga diklasifikasikan berdasarkan jumlah total unsur pengotor seperti Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, dll, menjadi:

• Kelas bawah ≤ 1000×10^-6
• Pertengahan ≤ 100×10^-6
• Kelas atas ≤ 20×10^-6

Setiap tingkat kemurnian kuarsa dengan kemurnian tinggi dapat dibagi menjadi varietas seperti 40-80 mesh, 80-140 mesh, 80-200 mesh, 80-300 mesh, dan seterusnya.

Teknologi kuarsa dengan kemurnian tinggi adalah proyek rekayasa sistematis yang mencakup teknologi pemilihan bahan baku kuarsa dengan kemurnian tinggi, teknologi pemrosesan, teknologi peralatan pemrosesan, dan teknologi pemeriksaan kualitas. Aspek-aspek ini bersifat independen dan saling terkait, membentuk keseluruhan teknologi yang komprehensif.

Awalnya, kuarsa dengan kemurnian tinggi diproses dari kristal alami kelas satu dan dua. Kristal alami biasanya terbentuk di lingkungan rongga kristal dalam kondisi geologi tertentu. Kekhasan asal usul mereka menghasilkan dua kekurangan yang melekat:

1. Cadangan yang kecil dan kondisi pertambangan yang buruk, yang setelah bertahun-tahun dikembangkan dan dimanfaatkan, pasti menyebabkan kelangkaan sumber daya, harga yang tinggi, dan ketidakmampuan untuk memenuhi kebutuhan produksi industri skala besar.

2. Komposisi kimia kristal mineral tidak stabil dan dipengaruhi oleh perubahan lingkungan kristal. Hal ini menyebabkan fluktuasi yang signifikan dalam komposisi kimia bahan mentah dalam aplikasi industri skala besar, membuat standarisasi bahan baku menjadi sulit dan tidak mampu memenuhi kebutuhan produksi produk kuarsa berkualitas tinggi dan dengan kemurnian tinggi.

Oleh karena itu, perlu dimulai dengan sumber daya mineral kuarsa lainnya untuk menyelesaikan masalah bahan baku kuarsa dengan kemurnian tinggi secara mendasar, yang merupakan pendekatan teknis dasar di dalam dan luar negeri.

Pada tahun 1990-an, Jepang memproses kuarsa transparan dengan kemurnian tinggi menggunakan kuarsit berbutir halus sebagai bahan bakunya.

Rusia dan Jerman memproses kuarsa dengan kemurnian tinggi menggunakan kuarsa urat dan kuarsit metamorf sebagai bahan bakunya.

Pada 1980-an, perusahaan Amerika PPCC memproses kuarsa dengan kemurnian tinggi menggunakan granit dari daerah Foxdale di pantai barat laut Inggris sebagai bahan baku kaca kuarsa Eropa Barat. Kemurnian SiO2 produk adalah 4N, kandungan Fe < 1×10^-6, dan kandungan unsur pengotor lainnya < 5×10^-6.

Mulai tahun 1990-an, perusahaan Amerika Unimin mulai mengembangkan dan memanfaatkan granit pegmatit di kawasan Spruce Pine di North Carolina secara efektif. Ini telah mengembangkan produk seri kuarsa dengan kemurnian tinggi seperti IOTA-STD (kelas standar), IOTA-4, IOTA-6, dan IOTA-8, hampir memonopoli pasar internasional dan menjadi standar internasional.

Jelaslah bahwa selain kristal alami, kuarsa urat, dan kuarsa granit di antara enam genesis di atas, sumber daya mineral kuarsa merupakan bahan baku yang ideal untuk memproses produk kuarsa dengan kemurnian tinggi kelas menengah dan kelas atas.

Tidak semua kuarsa vena dan kuarsa granit dapat diolah menjadi kuarsa dengan kemurnian tinggi, mengingat tingkat teknologi pemrosesan saat ini. Hanya sedikit, bahkan sangat langka, yang dapat diolah menjadi produk kelas atas.

Artinya, memilih kuarsa urat atau kuarsa granit hanyalah arah umum yang benar; itu tidak menyelesaikan masalah utama pemilihan bahan mentah tertentu.

Alasan utamanya adalah keberadaan berbagai jenis urat kuarsa dan granit yang terbagi lagi, dipengaruhi oleh kondisi geologi pembentuk bijih. Terdapat juga perbedaan yang signifikan dalam karakteristik mineralogi, petrologi, dan endapan bijih kuarsa urat dan granit dari jenis asal yang sama.

Menurut laporan, perusahaan Amerika Unimin sangat selektif terhadap bahan baku kuarsa dengan kemurnian tinggi dan memiliki persyaratan yang ketat.

Kriteria Pemilihan Bahan Baku Kuarsa Unimin: Salah satunya adalah kuarsa dengan pengotor paling sedikit dalam struktur kristal, seperti kandungan aluminium IOTA-STD (14-18)×10^-6, kandungan aluminium IOTA-4 (8-10)×10^ -6; yang lainnya adalah kuarsa dengan lebih sedikit inklusi gas-cair, seperti granit pegmatit dan kristal.

Kandungan unsur pengotor pada bahan baku terbukti tidak sekadar sesuai dengan kualitasnya. Sebaliknya, hal ini berkaitan dengan selektivitas pengotor yang ditentukan oleh karakteristik mineralogi proses bahan mentah. Misalnya, meskipun kandungan unsur pengotor tinggi dalam sampel batuan pegmatit Pinus Cemara di Amerika Serikat, unsur tersebut digunakan sebagai bahan mentah untuk produk kelas atas IOTA.

Saat ini, teknologi pemrosesan utama untuk kuarsa dengan kemurnian tinggi meliputi grading, scrubbing, pencucian asam kimia, flotasi (flotasi yang mengandung fluor dan non-fluor), pemisahan gravitasi, pemisahan magnetik, pemanggangan klorinasi, dan pencucian mikroba. Bahan baku yang digunakan antara lain kuarsa urat, granit pegmatit, kuarsit, dan batupasir kuarsa.

Vena kuarsa adalah vena magmatik-hidrotermal yang berhubungan dengan granit, sebagian besar dalam bentuk vena tidak beraturan. Kuarsa vena berwarna putih bersih dengan kilau berminyak dan kemurnian tinggi, dengan kandungan SiO2 melebihi 99%. Di Tiongkok, tambang kuarsa urat sebagian besar berlokasi di daerah seperti Jiangsu Donghai, Sichuan, Heilongjiang, Hubei, dll. Kabupaten Qichun di Provinsi Hubei memiliki cadangan batu kuarsa melebihi 100 juta ton dengan kandungan silikon lebih dari 99.98%, menempati peringkat pertama di dunia. negara.

Kuarsit terbentuk dari batuan silika atau batupasir kuarsa melalui serangkaian metamorfosis dan kontak termal, dengan kandungan mineral kuarsa umumnya melebihi 85%. Hal ini sering dikaitkan dengan turmalin, zirkon, mika, feldspar, dan mineral tanah liat, dengan kekerasan dan kepadatan lebih tinggi dibandingkan batu pasir kuarsa. Tambang kuarsit tersebar di Qinghai, Anhui, Liaoning, Shaanxi, dll., dan merupakan salah satu sumber utama bahan baku mineral mengandung silika di Tiongkok.

Batupasir kuarsa merupakan batuan klastik terkonsolidasi dengan kandungan fragmen kuarsa lebih dari 95%. Hal ini sering dikaitkan dengan mineral turmalin, rutil, magnetit, mika, feldspar, dan tanah liat. Di Cina, tambang batu pasir kuarsa didistribusikan di Sichuan, Hunan, Jiangsu, Zhejiang, Yunnan, Shandong, dll. Tambang tersebut merupakan bahan baku utama untuk pengolahan kaca, keramik, pengecoran, dan mineral serta bahan industri kuarsa lainnya.

Bahan baku pasir kuarsa kemurnian tinggi seri Unimin TOTA Amerika adalah granit pegmatit. Namun, penelitian di bidang ini mungkin lebih kuat di Tiongkok, dan belum ada laporan pencapaian yang dicapai dalam pemrosesan pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi dari granit pegmatit.

Dibandingkan dengan teknik pengolahan mineral umum, peralatan pengolahan pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi memiliki karakteristik sebagai berikut:

Pencucian asam dan pencucian air merupakan hubungan penting dalam teknologi pemrosesan pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi. Karena persyaratan kemurnian SiO2 yang sangat tinggi dan kandungan unsur pengotor yang rendah dalam kuarsa dengan kemurnian tinggi, kemurnian asam dan air yang digunakan harus memenuhi persyaratan yang sesuai; jika tidak, sulit menghasilkan produk yang berkualitas.

Pencucian asam panas memainkan peran penting dalam proses pemurnian kuarsa dengan kemurnian tinggi. Salah satu sifat kimia penting kuarsa adalah ketahanan asam yang sangat baik (kecuali HF), sedangkan komponen pengotor logam lainnya dalam bijih umumnya memiliki ketahanan asam yang buruk. Efek ini lebih terasa pada kondisi suhu tertentu.

Teknologi pelindian asam pemrosesan kuarsa dengan kemurnian tinggi menggunakan prinsip ini untuk mencapai pemurnian kimia. Penelitian telah menunjukkan bahwa penggunaan formula asam yang sesuai dengan karakteristik bahan baku mineral dapat menghilangkan mineral logam, mineral yang mengandung besi, mineral karbonat, dan besi lapisan tipis di antara partikel kuarsa dalam bahan baku dengan lebih baik.

Jika sejumlah asam HF ditambahkan ke dalam kombinasi formula asam, ini memiliki efek yang lebih baik dalam menghilangkan jejak mika dan pengotor feldspar dalam bahan mentah. Oleh karena itu, reagen korosif yang kuat seperti asam panas dan asam HF sering digunakan.

Praktek telah membuktikan bahwa dalam proses pemurnian kuarsa dengan kemurnian tinggi, bahan apa pun yang bersentuhan dengan bahan mentah, seperti wadah, berdampak signifikan pada kualitas sampel. Kontrol ketat terhadap standar material di semua bagian pemrosesan pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi adalah kunci untuk memastikan kualitas.

Karakteristik kemurnian SiO2 kuarsa dengan kemurnian tinggi memastikan tidak ada polusi selama proses produksi. Namun, karena aliran pemrosesan yang panjang dan teknologi kompleks dari pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi, tidak mudah untuk menutup sepenuhnya proses produksi.

Untuk mencegah polusi debu udara, persyaratan ketat harus diberlakukan pada lingkungan udara untuk produksi, pengemasan, penyimpanan, dll.

Persyaratan Keamanan Tinggi: Lini produksi yang terdiri dari reagen korosif yang kuat, gas beracun (jika digunakan pemanggangan klorinasi), suhu tinggi, dll., harus memiliki jaminan keamanan produksi yang lebih tinggi.

Sifat khusus dari kondisi proses di atas menentukan persyaratan tinggi untuk peralatan produksi pemrosesan kuarsa dengan kemurnian tinggi. Mengembangkan peralatan produksi yang aman, ramah lingkungan, hemat energi, dan efisien merupakan syarat utama untuk mewujudkan skala dan industrialisasi.

Total kandungan unsur pengotor seperti Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, dll, pada produk IOTA-STD Unimin Amerika biasanya < 20× 10^-6, dengan nilai maksimum < 22×10^-6. Untuk zat dengan kemurnian tinggi seperti itu, metode analisis kimia dan spektroskopi fluoresensi sinar-X (XRF) sulit untuk memenuhi persyaratan pemeriksaan kualitasnya.

Untuk pendeteksian unsur logam, khususnya unsur logam jejak, spektrometri emisi optik plasma berpasangan induktif (ICP-OES) memiliki keunggulan paling besar, dengan batas pendeteksian yang baik, akurasi pendeteksian yang tinggi, konsumsi waktu yang singkat, dan sensitivitas yang tinggi. Saat ini, ICP-OES telah menjadi metode yang efektif untuk mendeteksi komponen kimia jejak dari bahan dengan kemurnian tinggi.

Teknologi deteksi ICP merupakan pendukung dan komponen penting dari teknologi kuarsa dengan kemurnian tinggi, yang memiliki signifikansi praktis dan teoretis untuk mendorong pengembangan teknologi kuarsa dengan kemurnian tinggi di Tiongkok.

Kuarsa dengan kemurnian tinggi memiliki sifat fisik dan kimia yang stabil, dengan karakteristik seperti kandungan pengotor yang rendah dan pembubaran bijih yang sulit. Dalam proses pelarutan dan pencucian sampel deteksi kuarsa dengan kemurnian tinggi, faktor dasar yang terlibat meliputi berat sampel, kombinasi reagen, dosis reagen, kemurnian reagen, dll.

Teknologi ini mencakup persiapan sampel dan deteksi instrumen, yang merupakan dua bagian utama. Teknologi kuncinya adalah persiapan pelarutan dan pelindian sampel.

Eksperimen menunjukkan bahwa dalam proses penyiapan sampel, berat sampel, kombinasi reagen, dosis reagen, dan kemurnian reagen yang digunakan akan berdampak penting pada hasil deteksi ICP.

Jumlah kuarsa dengan kemurnian tinggi yang digunakan ≥2000mg; kemurnian reagen adalah tingkat kemurnian tinggi (MOS atau BV-III), kombinasi reagen adalah HF+HNO3; HNO3 pekat digunakan sebanyak tiga kali, dengan jumlah total ≥5mL; Dosis HF adalah 25mL.

Sesuai dengan karakteristik teknologi pemrosesan dan persyaratan kemurnian pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi, saringan baja tidak boleh digunakan selama seluruh proses persiapan sampel untuk menghindari kontaminasi besi.

Selain itu, melakukan pembubaran sampel kuarsa dengan kemurnian tinggi dan persiapan pelindian dalam kondisi laboratorium yang sangat bersih akan membantu menghindari polusi pengotor udara dan mengurangi kesalahan deteksi.

GlobalQT mengkhususkan diri dalam tabung kuarsa dan pemanas tabung kuarsa, memberikan solusi yang dapat disesuaikan untuk industri kuarsa dengan kemurnian tinggi di seluruh dunia. Kami berkomitmen terhadap kualitas, harga yang kompetitif, dan memenuhi kebutuhan spesifik klien kami. Untuk layanan dan keahlian yang andal, bermitra dengan GlobalQT. Hubungi kami di contact@globalquartztube.com.