Длабинска анализа: Што е кварцна технологија со висока чистота?

Кварцот со висока чистота се однесува на производи од серии на кварц со чистота на SiO2 поголема од 99,9%. Тоа е материјална основа на производи со висока класа во индустријата за силикон, широко користен во индустрии како што се фотоволтаици, електронски информации, оптичка комуникација и електролуминисцентни извори. Има важна позиција и улога во стратешките нови индустрии на нови материјали и нова енергија.

Врз основа на чистотата на SiO2, може да се класифицира на:

• Ниска класа со SiO2 ≥ 99,9% (3N)
• Среден крај со SiO2 ≥ 99,99% (4N)
• Највисока класа со SiO2 ≥ 99,998% (4N8)

Исто така, може да се класифицира врз основа на вкупната количина на елементи на нечистотија како Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, итн., во:

• Ниска класа ≤ 1000×10^-6
• Среден крај ≤ 100×10^-6
• Највисока класа ≤ 20×10^-6

Секој степен на чистота на кварц со висока чистота може да се подели на сорти како што се 40-80 mesh, 80-140 mesh, 80-200 mesh, 80-300 mesh итн.

Технологијата на кварц со висока чистота е систематски инженерски проект кој вклучува технологија за селекција на суровини од кварц со висока чистота, технологија на обработка, технологија на опрема за обработка и технологија за проверка на квалитетот. Овие аспекти се и независни и меѓусебно поврзани, формирајќи сеопфатна технолошка целина.

Првично, кварцот со висока чистота беше обработен од природни кристали од прво и второ одделение. Природните кристали обично се формираат во средини со кристалната празнина под одредени геолошки услови. Специфичноста на нивната генеза резултира со два својствени недостатоци:

1. Мали резерви и лоши услови за рударство, кои по години развој и искористување неминовно доведуваат до недостиг на ресурси, високи цени и неможност да се задоволат потребите на индустриското производство од големи размери.

2. Хемискиот состав на минералните кристали е нестабилен и под влијание на промените во кристалната средина. Ова води до значителни флуктуации во хемискиот состав на суровината во големи индустриски апликации, што ја прави стандардизацијата на суровините тешко и не може да ги задоволи потребите за производство на висококвалитетни производи од кварц со висока чистота.

Така, неопходно е да се започне со други минерални суровини на кварц за суштински да се реши проблемот со суровини со кварцна висока чистота, што е основниот технички пристап на домашен и меѓународен план.

Во 1990-тите, Јапонија обработуваше проѕирен кварц со висока чистота користејќи ситнозрнест кварцит како суровина.

Русија и Германија обработуваа кварц со висока чистота користејќи венски кварц и метаморфен кварцит како суровини.

Во 1980-тите, американската компанија PPCC обработуваше кварц со висока чистота користејќи гранит од областа Фоксдејл на северозападниот брег на Англија како суровина за западноевропско кварцно стакло. Чистотата на SiO2 на производот беше 4N, содржината на Fe < 1×10^-6, а содржината на други елементи на нечистотија <5×10^-6.

Почнувајќи од 1990-тите, американската компанија Unimin започна ефикасно да го развива и користи пегматит гранит во областа Spruce Pine во Северна Каролина. Таа има развиено производи од серии на кварцни со висока чистота како што се IOTA-STD (стандардна класа), IOTA-4, IOTA-6 и IOTA-8, речиси монополизирајќи го меѓународниот пазар и станувајќи меѓународен стандард.

Очигледно е дека освен природниот кристал, венскиот кварц и гранитниот кварц меѓу шесте горенаведени генеза, кварцните минерални ресурси се идеални суровини за преработка на кварцни производи од средна и висока класа со висока чистота.

Не сите венски кварц и гранит кварц може да се преработат во кварц со висока чистота, со оглед на сегашното ниво на технологија за обработка. Само многу малку, дури и исклучително ретки, може да се преработат во производи со висока класа.

Тоа е, изборот на венски кварц или гранит кварц е само вистинската општа насока; не го решава клучното прашање за избор на специфична суровина.

Главната причина е постоењето на различни поделени генезни типови на венски кварц и гранит, под влијание на геолошките услови кои формираат руда. Исто така, постојат значителни разлики во карактеристиките на минералогијата, петрологијата и рудните наслаги на венскиот кварц и гранит од ист генезен тип.

Според извештаите, американската компанија Unimin е многу селективна за високо-чистите кварцни суровини и има строги барања.

Критериуми за избор на суровини за суровина Unimin кварц: Еден е кварц со најмалку нечистотии во кристалната структура, како што е содржината на алуминиум IOTA-STD (14-18)×10^-6, содржината на алуминиум IOTA-4 (8-10)×10^ -6; другиот е кварц со помалку гас-течни подмножества, како што се пегматит гранит и кристал.

Се покажа дека содржината на елементите на нечистотија во суровината едноставно не одговара на нејзиниот квалитет. Наместо тоа, таа се однесува на селективноста на нечистотиите одредена од минералошките карактеристики на процесот на суровината. На пример, и покрај високата содржина на елементи на нечистотија во примероците од карпите од пегматит Spruce Pine во Соединетите Држави, тие се користат како суровини за производите од високата класа на IOTA.

Во моментов, главните технологии за обработка на кварцот со висока чистота вклучуваат оценување, чистење, лужење со хемиско киселина, флотација (флотација што содржи флуор и нефлуор), гравитациско раздвојување, магнетно раздвојување, печење со хлорирање и микробиско лужење. Користените суровини вклучуваат венски кварц, пегматит гранит, кварцит и кварцен песочник.

Венскиот кварц е магматично-хидротермална вена поврзана со гранит, претежно во неправилни венски форми. Венскиот кварц е чист бел со мрсен сјај и висока чистота, со содржина на SiO2 што надминува 99%. Во Кина, рудниците за венски кварц главно се лоцирани во области како што се Џиангсу Донгхаи, Сечуан, Хеилонџијанг, Хубеи итн. Округот Чичун во провинцијата Хубеи има резерви на кварцни камења кои надминуваат 100 милиони тони со содржина на силикон од повеќе од 99,981 TP3T, рангирана на прво место во земја.

Кварцитот е формиран од силициум карпи или кварцни песочник преку серија на метаморфози и термички контакт, со содржина на минерали на кварц генерално надминува 85%. Често се поврзува со турмалин, циркон, мика, фелдспат и глинени минерали, со цврстина и густина поголема од онаа на кварцниот песочник. Рудниците за кварцити се дистрибуирани во Кингхаи, Анхуи, Лиаонинг, Шанкси итн., И се еден од главните извори на силициум минерални суровини во Кина.

Кварцниот песочник е консолидирана кластична карпа со содржина на кварцен фрагмент од повеќе од 95%. Често се поврзува со турмалин, рутил, магнетит, мика, фелдспат и глинени минерали. Во Кина, рудниците за кварцен песочник се дистрибуираат во Сечуан, Хунан, Џиангсу, Жеџијанг, Јунан, Шандонг итн. Тие се главните суровини за преработка на стакло, керамика, лиење и други кварцни индустриски минерали и материјали.

Суровината за американската серија Unimin TOTA со висока чистота кварцен песок е пегматит гранит. Сепак, истражувањата во оваа област би можеле да бидат посилни во Кина, а не се постигнати пријавени достигнувања во обработката на кварцен песок со висока чистота од пегматит гранит.

Во споредба со општото инженерство за преработка на минерали, опремата за преработка на кварцен песок со висока чистота ги има следните карактеристики:

Исцедувањето со киселина и миењето со вода се важни врски во технологијата за обработка на кварцен песок со висока чистота. Поради екстремно високите барања за чистота на SiO2 и ниската содржина на нечистотии во кварцот со висока чистота, чистотата на киселините и водата што се користат мора да ги исполнуваат соодветните барања; во спротивно, тешко е да се произведат квалификувани производи.

Исцедувањето со топла киселина игра клучна улога во пречистувањето на кварцот со висока чистота. Едно од важните хемиски својства на кварцот е одличната отпорност на киселина (освен HF), додека другите компоненти на метални нечистотии во рудата генерално имаат слаба киселинска отпорност. Овој ефект е поизразен при одредени температурни услови.

Технологијата за лужење со киселина за обработка на кварц со висока чистота го користи овој принцип за да постигне хемиско прочистување. Истражувањата покажаа дека со користење на соодветна киселинска формула според карактеристиките на минералните суровини може подобро да се отстранат металните минерали, минералите што содржат железо, карбонатните минерали и железото со тенок филм помеѓу кварцните честички во суровините.

Ако во комбинацијата на киселинската формула се додаде одредена количина HF киселина, тоа има подобар ефект на отстранување на нечистотиите од мика и фелдспат во суровините. Затоа, често се користат силни корозивни реагенси како што се топла киселина и HF киселина.

Практиката докажа дека при обработката на прочистување на кварцот со висока чистота, сите материјали во контакт со суровините, како што се контејнерите, значително влијаат на квалитетот на примероците. Строгата контрола на стандардите за материјали во сите врски за обработка на кварцен песок со висока чистота е клучот за обезбедување квалитет.

Карактеристиките на чистотата на кварцот SiO2 со висока чистота гарантираат дека не може да има загадување за време на процесот на производство. Сепак, поради долгиот тек на обработка и сложената технологија на кварцен песок со висока чистота, не е лесно целосно да се запечати процесот на производство.

За да се спречи загадувањето на воздухот од прашина, мора да се наметнат строги барања за воздушната средина за производство, пакување, складирање итн.

Високи безбедносни барања: Производната линија составена од силни корозивни реагенси, токсични гасови (ако се користи печење со хлорирање), високи температури итн., мора да има повисоки гаранции за безбедност на производството.

Посебната природа на горенаведените услови на процесот ги одредува високите барања за опремата за производство на кварцна обработка со висока чистота. Развивањето на безбедна, еколошка, заштеда на енергија и ефикасна производствена опрема е клучниот услов за реализација на обем и индустријализација.

Вкупната содржина на елементите на нечистотија како што се Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, итн., во американските производи Unimin IOTA-STD обично е < 20× 10^-6, со максимална вредност < 22×10^-6. За такви супстанции со висока чистота, методите за хемиска анализа и спектроскопијата на флуоресцентна рендгенска зраци (XRF) тешко се исполнуваат нивните барања за проверка на квалитетот.

За откривање на метални елементи, особено на елементи во трагови, индуктивно поврзаната плазма оптичка емисиона спектрометрија (ICP-OES) има најмногу предности, со добри ограничувања за откривање, висока точност на детекција, кратко време на потрошувачка и висока чувствителност. Во моментов, ICP-OES стана ефикасен метод за откривање на хемиски компоненти во трагови на материјали со висока чистота.

Технологијата за откривање ICP е важна поддршка и компонента на кварцната технологија со висока чистота, која има практично и теоретско значење за промовирање на развојот на кинеската технологија на кварц со висока чистота.

Кварцот со висока чистота има стабилни физички и хемиски својства, со карактеристики како што се ниска содржина на нечистотии и тешко растворање на рудата. Во процесот на растворање и лужење примероци за откривање на кварц со висока чистота, основните фактори кои се вклучени ја вклучуваат тежината на примерокот, комбинацијата на реагенсот, дозата на реагенсот, чистотата на реагенсот итн.

Оваа технологија вклучува подготовка на примерок и детекција на инструменти, кои се два главни дела. Клучната технологија е подготовката за растворање и лужење на примерокот.

Експериментите покажаа дека во процесот на подготовка на примерокот, тежината на примерокот, комбинацијата на реагенсот, дозата на реагенсот и чистотата на реагенсот што се користат ќе имаат важно влијание врз резултатите од откривањето на ICP.

Количината на користен кварц со висока чистота ≥2000mg; чистотата на реагенсот е степен со висока чистота (MOS или BV-III), комбинацијата на реагенси е HF+HNO3; концентриран HNO3 се користи три пати, со вкупна количина ≥5mL; Дозата на HF е 25 ml.

Според карактеристиките на технологијата на обработка и барањата за чистота на кварцен песок со висока чистота, челичните сита не смеат да се користат во текот на целиот процес на подготовка на примерокот за да се избегне контаминација со железо.

Дополнително, спроведувањето на растворање на примерокот од кварц со висока чистота и подготовка за лужење во ултра чисти лабораториски услови ќе помогне да се избегне загадување со нечистотија на воздухот и да се намалат грешките при откривање.

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.