სიღრმისეული ანალიზი: რა არის მაღალი სისუფთავის კვარცის ტექნოლოგია?

მაღალი სისუფთავის კვარცი ეხება კვარცის სერიის პროდუქტებს SiO2 სისუფთავით 99.9%-ზე მეტი. ეს არის მაღალი დონის პროდუქტების მატერიალური საფუძველი სილიკონის ინდუსტრიაში, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ისეთ ინდუსტრიებში, როგორიცაა ფოტოელექტროსადგურები, ელექტრონული ინფორმაცია, ოპტიკური კომუნიკაცია და ელექტროლუმინესცენტური წყაროები. მას უჭირავს მნიშვნელოვანი პოზიცია და როლი ახალი მასალებისა და ახალი ენერგიის სტრატეგიულ განვითარებად ინდუსტრიებში.

SiO2 სისუფთავის მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს:

• დაბალი დონე SiO2 ≥ 99.9% (3N)
• შუა ბოლო SiO2 ≥ 99.99% (4N)
• მაღალი კლასის SiO2 ≥ 99.998% (4N8)

ის ასევე შეიძლება დაიყოს მინარევების ელემენტების მთლიანი რაოდენობის მიხედვით, როგორიცაა Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni და ა.შ., შემდეგნაირად:

• დაბალი დონე ≤ 1000×10^-6
• შუა ბოლო ≤ 100×10^-6
• მაღალი კლასის ≤ 20×10^-6

მაღალი სისუფთავის კვარცის თითოეული სისუფთავის ხარისხი შეიძლება დაიყოს ჯიშებად, როგორიცაა 40-80 mesh, 80-140 mesh, 80-200 mesh, 80-300 mesh და ა.შ.

მაღალი სისუფთავის კვარცის ტექნოლოგია არის სისტემატური საინჟინრო პროექტი, რომელიც მოიცავს მაღალი სისუფთავის კვარცის ნედლეულის შერჩევის ტექნოლოგიას, დამუშავების ტექნოლოგიას, გადამამუშავებელი აღჭურვილობის ტექნოლოგიას და ხარისხის შემოწმების ტექნოლოგიას. ეს ასპექტები არის როგორც დამოუკიდებელი, ასევე ურთიერთდაკავშირებული, რაც ქმნის ყოვლისმომცველ ტექნოლოგიურ მთლიანობას.

თავდაპირველად მაღალი სისუფთავის კვარცი მუშავდებოდა პირველი და მეორე ხარისხის ბუნებრივი კრისტალებიდან. ბუნებრივი კრისტალები ჩვეულებრივ წარმოიქმნება ბროლის ღრუს გარემოში გარკვეულ გეოლოგიურ პირობებში. მათი გენეზის სპეციფიკა იწვევს ორ თანდაყოლილ ნაკლოვანებას:

1. მცირე რეზერვები და ცუდი მოპოვების პირობები, რომლებიც წლების განვითარებისა და ათვისების შემდეგ აუცილებლად იწვევს რესურსების სიმცირეს, მაღალ ფასებს და დიდი სამრეწველო წარმოების საჭიროებების დაკმაყოფილების შეუძლებლობას.

2. მინერალური კრისტალების ქიმიური შემადგენლობა არასტაბილურია და გავლენას ახდენს კრისტალური გარემოს ცვლილებაზე. ეს იწვევს ნედლეულის ქიმიური შემადგენლობის მნიშვნელოვან რყევებს ფართომასშტაბიან სამრეწველო პროგრამებში, რაც ართულებს ნედლეულის სტანდარტიზაციას და ვერ აკმაყოფილებს მაღალი ხარისხის, მაღალი სისუფთავის კვარცის პროდუქტის მოთხოვნილებებს.

ამრიგად, აუცილებელია სხვა კვარცის მინერალური რესურსებით დაწყება, რათა ფუნდამენტურად გადაწყდეს მაღალი სისუფთავის კვარცის ნედლეულის პრობლემა, რომელიც წარმოადგენს ძირითად ტექნიკურ მიდგომას შიდა და საერთაშორისო დონეზე.

1990-იან წლებში იაპონია ამუშავებდა გამჭვირვალე მაღალი სისუფთავის კვარცს წვრილმარცვლოვანი კვარციტის ნედლეულის გამოყენებით.

რუსეთმა და გერმანიამ დაამუშავეს მაღალი სისუფთავის კვარცი ნედლეულის სახით ვენური კვარცისა და მეტამორფული კვარციტის გამოყენებით.

1980-იან წლებში ამერიკულმა კომპანია PPCC-მ დაამუშავა მაღალი სისუფთავის კვარცი ინგლისის ჩრდილო-დასავლეთი სანაპიროს ფოქსდეილის რაიონიდან გრანიტის გამოყენებით, როგორც ნედლეული დასავლეთ ევროპის კვარცის მინის. პროდუქტის SiO2 სისუფთავე იყო 4N, Fe შემცველობა <1×10^-6 და სხვა მინარევების ელემენტის შემცველობა <5×10^-6.

1990-იანი წლებიდან დაწყებული, ამერიკულმა კომპანია Unimin-მა დაიწყო პეგმატიტის გრანიტის შემუშავება და ეფექტურად გამოყენება ჩრდილოეთ კაროლინას Spruce Pine-ის ტერიტორიაზე. მან შეიმუშავა მაღალი სისუფთავის კვარცის სერიის პროდუქტები, როგორიცაა IOTA-STD (სტანდარტული ხარისხი), IOTA-4, IOTA-6 და IOTA-8, თითქმის მონოპოლიზირებულია საერთაშორისო ბაზარი და გახდა საერთაშორისო სტანდარტი.

აშკარაა, რომ გარდა ბუნებრივი კრისტალის, ვენური კვარცისა და გრანიტის კვარცისა, ზემოთ მოცემულ ექვს გენეზას შორის, კვარცის მინერალური რესურსები იდეალური ნედლეულია საშუალო დონის და მაღალი დონის მაღალი სისუფთავის კვარცის პროდუქტების დასამუშავებლად.

ყველა ვენური კვარცი და გრანიტის კვარცი არ შეიძლება გადამუშავდეს მაღალი სისუფთავის კვარცად, დამუშავების თანამედროვე დონის გათვალისწინებით. მხოლოდ ძალიან ცოტა, თუნდაც ძალიან იშვიათია, შეიძლება გადამუშავდეს მაღალხარისხიან პროდუქტად.

ანუ, ვენური კვარცის ან გრანიტის კვარცის არჩევა მხოლოდ სწორი ზოგადი მიმართულებაა; ის არ წყვეტს კონკრეტული ნედლეულის შერჩევის ძირითად საკითხს.

ძირითადი მიზეზი არის ვენური კვარცისა და გრანიტის სხვადასხვა დაყოფილი გენეზისის არსებობა, მადნის წარმომქმნელი გეოლოგიური პირობების გავლენით. ასევე მნიშვნელოვანი განსხვავებებია იმავე გენეზის ტიპის ვენური კვარცისა და გრანიტის მინერალოგიის, პეტროლოგიისა და მადნის საბადოს მახასიათებლებში.

გავრცელებული ინფორმაციით, ამერიკული კომპანია Unimin ძალიან შერჩევითია მაღალი სისუფთავის კვარცის ნედლეულის მიმართ და მკაცრი მოთხოვნები აქვს.

Unimin კვარცის ნედლეულის შერჩევის კრიტერიუმები: ერთი არის კვარცი კრისტალურ სტრუქტურაში მინიმალური მინარევებით, როგორიცაა IOTA-STD ალუმინის შემცველობა (14-18)×10^-6, IOTA-4 ალუმინის შემცველობა (8-10)×10^ -6; მეორე არის კვარცი ნაკლები გაზ-თხევადი ჩანართებით, როგორიცაა პეგმატიტის გრანიტი და კრისტალი.

ნაჩვენებია, რომ ნედლეულში მინარევების ელემენტების შემცველობა უბრალოდ არ შეესაბამება მის ხარისხს. სამაგიეროდ, ეს ეხება ნედლეულის პროცესის მინერალოგიური მახასიათებლებით განსაზღვრულ მინარევების სელექციურობას. მაგალითად, შეერთებულ შტატებში Spruce Pine-ის პეგმატიტის ქანების ნიმუშებში მინარევების ელემენტების მაღალი შემცველობის მიუხედავად, ისინი გამოიყენება როგორც ნედლეული IOTA-ს მაღალი დონის პროდუქტებისთვის.

ამჟამად, მაღალი სისუფთავის კვარცის დამუშავების ძირითადი ტექნოლოგიები მოიცავს გრადირებას, სკრაბირებას, ქიმიურ მჟავას გაჟონვას, ფლოტაციას (როგორც ფტორის შემცველი, ასევე არაფტორული ფლოტაცია), გრავიტაციით გამოყოფა, მაგნიტური გამოყოფა, ქლორირებული გამოწვა და მიკრობული გამორეცხვა. გამოყენებული ნედლეული მოიცავს ვენური კვარცი, პეგმატიტის გრანიტი, კვარციტი და კვარცის ქვიშაქვა.

ვენური კვარცი არის მაგმატურ-ჰიდროთერმული ვენა, რომელიც დაკავშირებულია გრანიტთან, ძირითადად არარეგულარული ვენური ფორმებით. ვენური კვარცი არის სუფთა თეთრი, ცხიმიანი ბზინვარებით და მაღალი სისუფთავით, მისი SiO2 შემცველობით 99%-ს აღემატება. ჩინეთში, ვენური კვარცის მაღაროები ძირითადად განლაგებულია ისეთ ადგილებში, როგორიცაა Jiangsu Donghai, Sichuan, Heilongjiang, Hubei და ა.შ. ჰუბეის პროვინციის Qichun County-ს აქვს კვარცის ქვის მარაგი 100 მილიონ ტონაზე მეტი სილიციუმის შემცველობით 99.98%-ზე მეტი, რაც პირველ ადგილზეა. ქვეყანა.

კვარციტი წარმოიქმნება სილიციუმის ქანებისგან ან კვარცის ქვიშაქვებისგან, მეტამორფოზისა და თერმული კონტაქტის სერიის გზით, კვარცის მინერალური შემცველობით, ზოგადად, აღემატება 85%. ის ხშირად ასოცირდება ტურმალინთან, ცირკონთან, მიკასთან, ფელდსპართან და თიხის მინერალებთან, სიმტკიცე და სიმკვრივე უფრო მაღალია, ვიდრე კვარცის ქვიშაქვა. კვარციტის მაღაროები გავრცელებულია ცინგჰაიში, ანჰუიში, ლიაონინგში, შაანქსიში და ა.შ. და წარმოადგენს სილიციუმის მინერალური ნედლეულის ერთ-ერთ ძირითად წყაროს ჩინეთში.

კვარცის ქვიშაქვა არის კონსოლიდირებული კლასტური კლდე, კვარცის ფრაგმენტის შემცველობით 95%-ზე მეტი. ის ხშირად ასოცირდება ტურმალინთან, რუტილთან, მაგნეტიტთან, მიკასთან, ფელდსპართან და თიხის მინერალებთან. ჩინეთში კვარცის ქვიშაქვის მაღაროები გავრცელებულია სიჩუანში, ჰუნანში, ძიანგსუში, ჟეჯიანში, იუნანში, შანდონგში და ა.შ. ისინი წარმოადგენენ ძირითად ნედლეულს მინის, კერამიკის, ჩამოსხმის და სხვა კვარცის სამრეწველო მინერალებისა და მასალების დასამუშავებლად.

ამერიკული Unimin TOTA სერიის მაღალი სისუფთავის კვარცის ქვიშის ნედლეული არის პეგმატიტის გრანიტი. თუმცა, ამ სფეროში კვლევები შეიძლება უფრო ძლიერი იყოს ჩინეთში და არ არის მიღწეული მიღწევები პეგმატიტის გრანიტისგან მაღალი სისუფთავის კვარცის ქვიშის დამუშავებაში.

მინერალების დამუშავების ზოგადი ინჟინერიასთან შედარებით, მაღალი სისუფთავის კვარცის ქვიშის გადამამუშავებელ მოწყობილობას აქვს შემდეგი მახასიათებლები:

მჟავა გამორეცხვა და წყლის რეცხვა მნიშვნელოვანი რგოლია მაღალი სისუფთავის კვარცის ქვიშის დამუშავების ტექნოლოგიაში. მაღალი სისუფთავის კვარცში SiO2 სისუფთავის უკიდურესად მაღალი მოთხოვნების და მინარევების ელემენტების დაბალი შემცველობის გამო, გამოყენებული მჟავებისა და წყლის სისუფთავე უნდა აკმაყოფილებდეს შესაბამის მოთხოვნებს; წინააღმდეგ შემთხვევაში, რთულია კვალიფიციური პროდუქციის წარმოება.

ცხელი მჟავით გაჟონვა მთავარ როლს ასრულებს მაღალი სისუფთავის კვარცის გამწმენდის დამუშავებაში. კვარცის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ქიმიური თვისებაა შესანიშნავი მჟავა წინააღმდეგობა (გარდა HF-ისა), მაშინ როდესაც მადნის სხვა ლითონის მინარევების კომპონენტებს აქვთ ცუდი მჟავა წინააღმდეგობა. ეს ეფექტი უფრო გამოხატულია გარკვეული ტემპერატურის პირობებში.

მაღალი სისუფთავის კვარცის დამუშავების მჟავა გამორეცხვის ტექნოლოგია იყენებს ამ პრინციპს ქიმიური გაწმენდის მისაღწევად. კვლევებმა აჩვენა, რომ მინერალური ნედლეულის მახასიათებლების მიხედვით შესაბამისი მჟავას ფორმულის გამოყენებით შეიძლება უკეთესად ამოიღონ ლითონის მინერალები, რკინის შემცველი მინერალები, კარბონატული მინერალები და თხელი ფენის რკინა ნედლეულში კვარცის ნაწილაკებს შორის.

თუ გარკვეული რაოდენობის HF მჟავა დაემატება მჟავას ფორმულის კომბინაციას, ის უკეთესად მოქმედებს ნედლეულში კვალი მიკასა და ფელდსპარის მინარევების მოცილებაზე. ამიტომ, ხშირად გამოიყენება ძლიერი კოროზიული რეაგენტები, როგორიცაა ცხელი მჟავა და HF მჟავა.

პრაქტიკამ დაამტკიცა, რომ მაღალი სისუფთავის კვარცის გამწმენდი დამუშავებისას ნედლეულთან შეხებისას ნებისმიერი მასალა, როგორიცაა კონტეინერები, მნიშვნელოვნად მოქმედებს ნიმუშების ხარისხზე. მაღალი სისუფთავის კვარცის ქვიშის ყველა გადამამუშავებელ რგოლში მასალის სტანდარტების მკაცრი კონტროლი არის ხარისხის უზრუნველყოფის გასაღები.

მაღალი სისუფთავის კვარცის SiO2 სისუფთავის მახასიათებლები უზრუნველყოფს, რომ წარმოების პროცესში არ იყოს დაბინძურება. თუმცა, ხანგრძლივი დამუშავების ნაკადის და მაღალი სისუფთავის კვარცის ქვიშის რთული ტექნოლოგიის გამო, წარმოების პროცესის სრულად დალუქვა ადვილი არ არის.

ჰაერის მტვრის დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად მკაცრი მოთხოვნები უნდა დაწესდეს ჰაერის გარემოზე წარმოების, შეფუთვის, შენახვის და ა.შ.

მაღალი უსაფრთხოების მოთხოვნები: საწარმოო ხაზს, რომელიც შედგება ძლიერი კოროზიული რეაგენტებისგან, ტოქსიკური აირებისგან (თუ გამოიყენება ქლორირებული გამოწვა), მაღალი ტემპერატურა და ა.შ., უნდა ჰქონდეს წარმოების უსაფრთხოების უფრო მაღალი გარანტიები.

ზემოაღნიშნული პროცესის პირობების განსაკუთრებული ბუნება განაპირობებს მაღალი სისუფთავის კვარცის დამუშავების წარმოების აღჭურვილობის მაღალ მოთხოვნებს. უსაფრთხო, ეკოლოგიურად სუფთა, ენერგოდამზოგავი და ეფექტური საწარმოო აღჭურვილობის შემუშავება არის მასშტაბის რეალიზაციისა და ინდუსტრიალიზაციის მთავარი პირობა.

მინარევების ელემენტების საერთო შემცველობა, როგორიცაა Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni და ა.შ., ამერიკულ Unimin IOTA-STD პროდუქტებში ჩვეულებრივ < 20× 10^-6, მაქსიმალური მნიშვნელობით < 22×10^-6. ასეთი მაღალი სისუფთავის ნივთიერებებისთვის, ქიმიური ანალიზის მეთოდები და რენტგენის ფლუორესცენტული სპექტროსკოპია (XRF) რთულია მათი ხარისხის შემოწმების მოთხოვნების დაკმაყოფილება.

ლითონის ელემენტების, განსაკუთრებით კვალი ლითონის ელემენტების აღმოსაჩენად, ინდუქციურად დაწყვილებულ პლაზმურ ოპტიკურ ემისიის სპექტრომეტრიას (ICP-OES) აქვს ყველაზე მეტი უპირატესობა, კარგი გამოვლენის ლიმიტებით, მაღალი აღმოჩენის სიზუსტით, მოკლე დროში მოხმარებით და მაღალი მგრძნობელობით. ამჟამად, ICP-OES გახდა ეფექტური მეთოდი მაღალი სისუფთავის მასალების კვალი ქიმიური კომპონენტების გამოსავლენად.

ICP გამოვლენის ტექნოლოგია არის მაღალი სისუფთავის კვარცის ტექნოლოგიის მნიშვნელოვანი მხარდაჭერა და კომპონენტი, რომელსაც აქვს პრაქტიკული და თეორიული მნიშვნელობა ჩინეთის მაღალი სისუფთავის კვარცის ტექნოლოგიის განვითარების ხელშეწყობისთვის.

მაღალი სისუფთავის კვარცს აქვს სტაბილური ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, ისეთი მახასიათებლებით, როგორიცაა მინარევების დაბალი შემცველობა და მადნის რთული დაშლა. მაღალი სისუფთავის კვარცის გამოვლენის ნიმუშების დაშლისა და გამორეცხვის პროცესში ჩართული ძირითადი ფაქტორები მოიცავს ნიმუშის წონას, რეაგენტის კომბინაციას, რეაგენტის დოზას, რეაგენტის სისუფთავეს და ა.შ.

ეს ტექნოლოგია მოიცავს ნიმუშების მომზადებას და ხელსაწყოების გამოვლენას, რომლებიც ორი ძირითადი ნაწილია. ძირითადი ტექნოლოგია არის ნიმუშის დაშლა და გაჟონვის მომზადება.

ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ნიმუშის მომზადების პროცესში, ნიმუშის წონა, რეაგენტის კომბინაცია, რეაგენტის დოზა და გამოყენებული რეაგენტის სისუფთავე მნიშვნელოვან გავლენას მოახდენს ICP გამოვლენის შედეგებზე.

გამოყენებული მაღალი სისუფთავის კვარცის რაოდენობა ≥2000მგ; რეაგენტის სისუფთავე არის მაღალი სისუფთავის ხარისხი (MOS ან BV-III), რეაგენტის კომბინაცია არის HF+HNO3; კონცენტრირებული HNO3 გამოიყენება სამჯერ, საერთო რაოდენობით ≥5მლ; HF დოზა შეადგენს 25 მლ.

დამუშავების ტექნოლოგიის მახასიათებლებისა და მაღალი სისუფთავის კვარცის ქვიშის სისუფთავის მოთხოვნების შესაბამისად, ფოლადის საცრები არ უნდა იქნას გამოყენებული ნიმუშის მომზადების მთელი პროცესის განმავლობაში, რათა თავიდან იქნას აცილებული რკინის დაბინძურება.

გარდა ამისა, მაღალი სისუფთავის კვარცის ნიმუშის დაშლისა და გამორეცხვის მომზადების ჩატარება ულტრასუფთა ლაბორატორიულ პირობებში ხელს შეუწყობს ჰაერის დაბინძურების თავიდან აცილებას და აღმოჩენის შეცდომის შემცირებას.

GlobalQT specializes in quartz tubes and quartz tube heaters, providing customizable solutions for the high-purity quartz industry worldwide. We are committed to quality, competitive pricing, and meeting the specific needs of our clients. For reliable service and expertise, partner with GlobalQT. Contact us at contact@globalquartztube.com.