Išsami analizė: kas yra didelio grynumo kvarco technologija?

Didelio grynumo kvarcas reiškia kvarco serijos gaminius, kurių SiO2 grynumas didesnis nei 99,9%. Tai yra aukštos klasės gaminių silicio pramonėje materialus pagrindas, plačiai naudojamas tokiose pramonės šakose kaip fotovoltinė energija, elektroninė informacija, optinis ryšys ir elektroliuminescenciniai šaltiniai. Ji užima svarbią vietą ir vaidmenį strategiškai kylančiose naujų medžiagų ir naujos energijos pramonės šakose.

Atsižvelgiant į SiO2 grynumą, jis gali būti suskirstytas į:

• Žemos klasės su SiO2 ≥ 99,9% (3N)
• Vidutinė dalis su SiO2 ≥ 99.99% (4N)
• Aukščiausios klasės su SiO2 ≥ 99.998% (4N8)

Jis taip pat gali būti klasifikuojamas pagal bendrą priemaišų elementų, tokių kaip Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni ir kt., kiekį į:

• Žemos klasės ≤ 1000 × 10^-6
• Vidurys ≤ 100 × 10^-6
• Aukščiausios klasės ≤ 20 × 10^-6

Kiekvieną didelio grynumo kvarco grynumo laipsnį galima suskirstyti į tokias rūšis kaip 40-80 akių, 80-140 akių, 80-200 akių, 80-300 akių ir pan.

Aukšto grynumo kvarco technologija – tai sistemingas inžinerinis projektas, apimantis didelio grynumo kvarco žaliavų parinkimo technologiją, apdirbimo technologiją, apdirbimo įrangos technologiją ir kokybės tikrinimo technologiją. Šie aspektai yra ir nepriklausomi, ir tarpusavyje susiję, sudarydami visapusišką technologinę visumą.

Iš pradžių didelio grynumo kvarcas buvo apdorojamas iš pirmos ir antros klasės natūralių kristalų. Natūralūs kristalai dažniausiai susidaro kristalų ertmių aplinkoje tam tikromis geologinėmis sąlygomis. Dėl jų genezės specifiškumo atsiranda du būdingi trūkumai:

1. Maži ištekliai ir prastos kasybos sąlygos, kurios po metų plėtros ir panaudojimo neišvengiamai lemia išteklių trūkumą, aukštas kainas ir nesugebėjimą patenkinti stambios pramoninės gamybos poreikių.

2. Mineralinių kristalų cheminė sudėtis yra nestabili ir veikiama kristalinės aplinkos pokyčių. Tai lemia didelius žaliavų cheminės sudėties svyravimus didelės apimties pramoninėse srityse, todėl žaliavų standartizavimas tampa sudėtingas ir negali patenkinti aukščiausios klasės, labai gryno kvarco gaminių gamybos poreikių.

Taigi, norint iš esmės išspręsti didelio grynumo kvarco žaliavos problemą, kuri yra pagrindinis techninis požiūris šalies viduje ir tarptautiniu mastu, būtina pradėti nuo kitų kvarco mineralinių išteklių.

Dešimtajame dešimtmetyje Japonija apdorojo skaidrų didelio grynumo kvarcą, kaip žaliavą naudodama smulkiagrūdį kvarcitą.

Rusija ir Vokietija apdorojo didelio grynumo kvarcą, kaip žaliavą naudodamos veninį kvarcą ir metamorfinį kvarcitą.

Devintajame dešimtmetyje amerikiečių kompanija PPCC apdorojo didelio grynumo kvarcą, naudodama granitą iš Foksdeilo srities šiaurės vakarų Anglijos pakrantėje kaip Vakarų Europos kvarcinio stiklo žaliavą. Produkto SiO2 grynumas buvo 4N, Fe kiekis < 1×10^-6, o kitų priemaišų elementų kiekis < 5×10^-6.

Nuo 1990-ųjų Amerikos kompanija Unimin pradėjo efektyviai kurti ir naudoti pegmatitinį granitą Šiaurės Karolinos Spruce Pine vietovėje. Ji sukūrė didelio grynumo kvarco serijos produktus, tokius kaip IOTA-STD (standartinė klasė), IOTA-4, IOTA-6 ir IOTA-8, beveik monopolizavusi tarptautinę rinką ir tapusi tarptautiniu standartu.

Akivaizdu, kad be natūralaus krištolo, kvarco ir granito kvarco iš šešių pirmiau minėtų genezių, kvarco mineraliniai ištekliai yra ideali žaliava vidutinio ir aukščiausios klasės didelio grynumo kvarco gaminiams apdoroti.

Atsižvelgiant į dabartinį apdirbimo technologijų lygį, ne visas veninis kvarcas ir granitinis kvarcas gali būti perdirbtas į didelio grynumo kvarcą. Tik labai nedaugelis, net išskirtinai reti, gali būti perdirbami į aukščiausios klasės gaminius.

Tai yra, veninio kvarco ar granito kvarco pasirinkimas yra tik teisinga bendra kryptis; jis neišsprendžia esminio konkrečios žaliavos pasirinkimo klausimo.

Pagrindinė priežastis yra įvairių suskirstytų kvarco ir granito genezės tipų egzistavimas, kurį įtakoja rūdą formuojančios geologinės sąlygos. Taip pat yra reikšmingų to paties genezės tipo gyslinio kvarco ir granito mineralogijos, petrologijos ir rūdos telkinių savybių skirtumų.

Remiantis pranešimais, amerikiečių kompanija Unimin labai išrenka labai grynas kvarco žaliavas ir taiko griežtus reikalavimus.

Unimin kvarco žaliavos atrankos kriterijai: vienas yra kvarcas, kurio kristalinėje struktūroje yra mažiausiai priemaišų, pvz., IOTA-STD aliuminio kiekis (14-18) × 10^-6, IOTA-4 aliuminio kiekis (8-10) × 10^ -6; kitas yra kvarcas su mažiau dujų ir skysčių intarpų, tokių kaip pegmatitas granitas ir kristalas.

Įrodyta, kad priemaišų elementų kiekis žaliavoje ne tik atitinka jos kokybę. Vietoj to jis susijęs su priemaišų selektyvumu, kurį lemia žaliavos proceso mineraloginės savybės. Pavyzdžiui, nepaisant didelio priemaišų elementų kiekio Spruce Pine pegmatito uolienų mėginiuose Jungtinėse Amerikos Valstijose, jie naudojami kaip žaliava IOTA aukščiausios klasės gaminiams.

Šiuo metu pagrindinės didelio grynumo kvarco apdorojimo technologijos apima rūšiavimą, šveitimą, cheminį rūgšties išplovimą, flotaciją (ir fluoro turintį, ir be fluoro), gravitacinį atskyrimą, magnetinį atskyrimą, skrudinimą chloruojant ir mikrobų išplovimą. Naudojamos žaliavos yra veninis kvarcas, pegmatitas granitas, kvarcitas ir kvarcinis smiltainis.

Gyslų kvarcas yra magminė-hidroterminė gysla, susijusi su granitu, dažniausiai netaisyklingų venų formų. Venų kvarcas yra grynai baltas, riebaus blizgesio ir didelio grynumo, jo SiO2 kiekis viršija 99%. Kinijoje venų kvarco kasyklos daugiausia yra tokiose srityse kaip Jiangsu Donghai, Sichuan, Heilongjiang, Hubei ir kt. Hubei provincijos Qichun apskrityje yra daugiau nei 100 mln. Šalis.

Kvarcitas susidaro iš silikatinių uolienų arba kvarcinių smiltainių, vykstant metamorfozei ir terminiam kontaktui, o kvarco mineralų kiekis paprastai viršija 85%. Jis dažnai siejamas su turmalinu, cirkoniu, žėručiu, lauko špatu ir molio mineralais, kurių kietumas ir tankis yra didesni nei kvarcinio smiltainio. Kvarcito kasyklos yra platinamos Qinghai, Anhui, Liaoning, Shaanxi ir kt., Ir yra vienas iš pagrindinių silicio mineralinių žaliavų šaltinių Kinijoje.

Kvarcinis smiltainis yra konsoliduota klastinė uoliena, kurios kvarco fragmentų kiekis yra didesnis nei 95%. Jis dažnai siejamas su turmalinu, rutilu, magnetitu, žėručiu, lauko špatu ir molio mineralais. Kinijoje kvarcinio smiltainio kasyklos platinamos Sičuane, Hunane, Dziangsu, Džedziange, Junane, Šandonge ir kt. Jos yra pagrindinės stiklo, keramikos, liejimo ir kitų kvarcinių pramoninių mineralų ir medžiagų apdirbimo žaliavos.

Amerikietiško Unimin TOTA serijos didelio grynumo kvarcinio smėlio žaliava yra pegmatitas granitas. Tačiau šios srities moksliniai tyrimai galėtų būti stipresni Kinijoje, ir nebuvo pranešta apie pasiekimus apdorojant didelio grynumo kvarcinį smėlį iš pegmatito granito.

Palyginti su bendra mineralų apdorojimo inžinerija, didelio grynumo kvarcinio smėlio apdorojimo įranga turi šias charakteristikas:

Rūgščių išplovimas ir plovimas vandeniu yra svarbios didelio grynumo kvarcinio smėlio apdorojimo technologijos grandys. Dėl itin aukštų SiO2 grynumo reikalavimų ir mažo priemaišų elementų kiekio didelio grynumo kvarce, naudojamų rūgščių ir vandens grynumas turi atitikti atitinkamus reikalavimus; kitu atveju sunku pagaminti kvalifikuotus produktus.

Karštos rūgšties išplovimas atlieka pagrindinį vaidmenį gryninant didelio grynumo kvarcą. Viena iš svarbių kvarco cheminių savybių yra puikus atsparumas rūgštims (išskyrus HF), o kiti metalo priemaišų komponentai rūdoje paprastai turi prastą atsparumą rūgštims. Šis poveikis yra ryškesnis esant tam tikroms temperatūros sąlygoms.

Didelio grynumo kvarco apdorojimo rūgšties išplovimo technologija naudoja šį principą cheminiam valymui. Tyrimai parodė, kad naudojant atitinkamą rūgšties formulę pagal mineralinių žaliavų savybes, galima geriau pašalinti metalo mineralus, geležies turinčius mineralus, karbonatinius mineralus ir plonasluoksnę geležį tarp kvarco dalelių žaliavose.

Jei į rūgšties formulės derinį pridedamas tam tikras HF rūgšties kiekis, tai geriau pašalina žėručio ir lauko špato priemaišas iš žaliavų. Todėl dažnai naudojami stiprūs koroziniai reagentai, tokie kaip karšta rūgštis ir HF rūgštis.

Praktika įrodė, kad gryninant didelio grynumo kvarcą, bet kokios medžiagos, besiliečiančios su žaliavomis, pavyzdžiui, talpyklos, daro didelę įtaką mėginių kokybei. Griežta medžiagų standartų kontrolė visose didelio grynumo kvarcinio smėlio apdorojimo grandyse yra raktas į kokybę.

Didelio grynumo kvarcinio SiO2 grynumo charakteristikos užtikrina, kad gamybos proceso metu negali būti taršos. Tačiau dėl ilgo apdorojimo srauto ir sudėtingos didelio grynumo kvarcinio smėlio technologijos nėra lengva visiškai užsandarinti gamybos procesą.

Siekiant išvengti oro taršos dulkėmis, turi būti keliami griežti reikalavimai oro aplinkai gamybai, pakavimui, sandėliavimui ir kt.

Aukšti saugos reikalavimai: gamybos linija, sudaryta iš stiprių korozinių reagentų, toksiškų dujų (jei naudojamas skrudinimas chloruojant), aukšta temperatūra ir pan., turi turėti aukštesnes gamybos saugos garantijas.

Aukščiau nurodytų proceso sąlygų ypatingas pobūdis lemia aukštus reikalavimus didelio grynumo kvarco apdirbimo gamybos įrangai. Saugios, aplinką tausojančios, energiją taupančios ir efektyvios gamybos įrangos kūrimas yra pagrindinė masto ir industrializacijos sąlyga.

Bendras priemaišų elementų, tokių kaip Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni ir kt., kiekis amerikietiškuose Unimin IOTA-STD gaminiuose paprastai yra < 20 × 10^-6, kurių didžiausia vertė < 22×10^-6. Tokioms didelio grynumo medžiagoms cheminės analizės metodai ir rentgeno fluorescencinė spektroskopija (XRF) sunkiai atitinka kokybės tikrinimo reikalavimus.

Metalo elementų, ypač mikroelementų, aptikimui daugiausia privalumų turi induktyviai susietos plazmos optinės emisijos spektrometrija (ICP-OES), pasižyminti geromis aptikimo ribomis, dideliu aptikimo tikslumu, trumpu laiko sąnaudomis ir dideliu jautrumu. Šiuo metu ICP-OES tapo veiksmingu metodu, leidžiančiu aptikti labai grynų medžiagų cheminių komponentų pėdsakus.

ICP aptikimo technologija yra svarbi didelio grynumo kvarco technologijos atrama ir sudedamoji dalis, kuri turi praktinę ir teorinę reikšmę skatinant Kinijos didelio grynumo kvarco technologijos plėtrą.

Didelio grynumo kvarcas pasižymi stabiliomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis, tokiomis kaip mažas priemaišų kiekis ir sunkus rūdos tirpimas. Tirpinant ir išplaunant didelio grynumo kvarco aptikimo mėginius, pagrindiniai veiksniai yra mėginio svoris, reagentų derinys, reagento dozė, reagento grynumas ir kt.

Ši technologija apima mėginių paruošimą ir instrumentų aptikimą, kurie yra dvi pagrindinės dalys. Pagrindinė technologija yra mėginio ištirpinimas ir paruošimas išplovimui.

Eksperimentai parodė, kad mėginio paruošimo procese mėginio svoris, reagentų derinys, reagento dozė ir naudojamas reagento grynumas turės didelę įtaką ICP aptikimo rezultatams.

Naudojamas didelio grynumo kvarco kiekis ≥2000mg; reagento grynumas yra didelio grynumo laipsnis (MOS arba BV-III), reagentų derinys yra HF+HNO3; koncentruotas HNO3 naudojamas tris kartus, bendras kiekis ≥5mL; HF dozė yra 25 ml.

Atsižvelgiant į didelio grynumo kvarcinio smėlio apdorojimo technologijos charakteristikas ir grynumo reikalavimus, siekiant išvengti geležies užteršimo, per visą mėginio paruošimo procesą negalima naudoti plieno sietų.

Be to, didelio grynumo kvarco mėginio tirpinimas ir išplovimo paruošimas itin švariomis laboratorijos sąlygomis padės išvengti oro taršos priemaišomis ir sumažinti aptikimo klaidas.

"GlobalQT" specializuojasi kvarco vamzdelių ir kvarco vamzdelių šildytuvų srityje, teikdama pritaikomus sprendimus didelio grynumo kvarco pramonei visame pasaulyje. Esame įsipareigoję užtikrinti kokybę, konkurencingą kainą ir tenkinti konkrečius klientų poreikius. Jei norite patikimų paslaugų ir patirties, bendradarbiaukite su GlobalQT. Susisiekite su mumis adresu contact@globalquartztube.com.