Нарийвчилсан шинжилгээ: Өндөр цэвэршилттэй кварцын технологи гэж юу вэ?

Өндөр цэвэршилттэй кварц нь 99.9%-ээс их SiO2 цэвэршилттэй кварцын цуврал бүтээгдэхүүнийг хэлнэ. Энэ нь цахиурын үйлдвэрлэлийн дээд зэрэглэлийн бүтээгдэхүүний материаллаг суурь бөгөөд фотоволтайк, электрон мэдээлэл, оптик холбоо, цахилгаан гэрэлтэх эх үүсвэр зэрэг салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Энэ нь шинэ материал, шинэ эрчим хүчний стратегийн хөгжиж буй салбаруудад чухал байр суурь, үүрэг гүйцэтгэдэг.

SiO2-ийн цэвэршилтээс хамааран дараахь байдлаар ангилж болно.

• SiO2 ≥ 99.9% (3N) бүхий доод түвшний
• SiO2 ≥ 99.99% (4N) бүхий дунд хэсэг
• SiO2 ≥ 99.998% (4N8) бүхий дээд зэрэглэлийн

Үүнийг мөн Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni гэх мэт хольцын нийт хэмжээнээс хамааран дараахь байдлаар ангилж болно.

• Доод төгсгөл ≤ 1000×10^-6
• Дунд хэсэг ≤ 100×10^-6
• Дээд зэрэглэлийн ≤ 20×10^-6

Өндөр цэвэршилттэй кварцын цэвэршилтийн зэрэглэл бүрийг 40-80 тор, 80-140 тор, 80-200 тор, 80-300 тор гэх мэт сортуудад хувааж болно.

Өндөр цэвэршилттэй кварцын технологи нь өндөр цэвэршилттэй кварцын түүхий эдийг сонгох технологи, боловсруулах технологи, боловсруулах тоног төхөөрөмжийн технологи, чанарын хяналтын технологийг багтаасан системчилсэн инженерийн төсөл юм. Эдгээр талууд нь бие даасан, харилцан уялдаатай бөгөөд иж бүрэн технологийн цогцыг бүрдүүлдэг.

Эхний ээлжинд өндөр цэвэршилттэй кварцыг нэг ба хоёрдугаар зэргийн байгалийн талстаас боловсруулсан. Байгалийн талстууд нь ихэвчлэн геологийн тодорхой нөхцөлд болор хөндийн орчинд үүсдэг. Тэдний гарал үүслийн өвөрмөц байдал нь хоёр төрлийн дутагдлыг үүсгэдэг.

1. Олон жилийн бүтээн байгуулалт, ашиглалтын дараагаар нөөц хомсдох, үнэ өндөр, томоохон аж үйлдвэрийн хэрэгцээг хангах боломжгүй болоход хүргэдэг бага нөөц, уул уурхайн нөхцөл тааруу.

2. Эрдсийн талстуудын химийн найрлага тогтворгүй бөгөөд талст орчны өөрчлөлтөд нөлөөлдөг. Энэ нь үйлдвэрлэлийн томоохон хэрэглээнд түүхий эдийн химийн найрлагад ихээхэн хэлбэлзэл үүсгэж, түүхий эдийн стандартчилалд хүндрэл учруулж, өндөр чанартай, өндөр цэвэршилттэй кварцын бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлийн хэрэгцээг хангах боломжгүй болгодог.

Иймд дотоодын болон олон улсын хэмжээнд техникийн суурь хандлага болсон өндөр цэвэршилттэй кварцын түүхий эдийн асуудлыг үндсээр нь шийдвэрлэхийн тулд бусад кварцын эрдэс баялгаас эхлэх шаардлагатай байна.

1990-ээд онд Японд нарийн ширхэгтэй кварцитыг түүхий эд болгон ашиглан ил тод, өндөр цэвэршилттэй кварц боловсруулжээ.

Орос, Герман улсууд венийн кварц, метаморф кварцитыг түүхий эд болгон ашиглан өндөр цэвэршилттэй кварц боловсруулсан.

1980-аад онд Америкийн PPCC компани Баруун Европын кварцын шилний түүхий эд болох Английн баруун хойд эргийн Фоксдейл орчмын боржин чулууг ашиглан өндөр цэвэршилттэй кварц боловсруулжээ. Бүтээгдэхүүний SiO2 цэвэршилт нь 4N, Fe агууламж < 1×10^-6, бусад хольцын элементийн агууламж < 5×10^-6 байв.

1990-ээд оноос Америкийн Юнимин компани Хойд Каролинагийн Гацуурын нарсны бүсэд пегматит боржин чулууг үр дүнтэй боловсруулж, ашиглаж эхэлсэн. IOTA-STD (стандарт зэрэг), IOTA-4, IOTA-6, IOTA-8 зэрэг өндөр цэвэршилттэй кварцын цуврал бүтээгдэхүүнүүдийг бүтээж, олон улсын зах зээлийг бараг монопольчилж, олон улсын стандарт болсон.

Дээрх зургаан үүслийн дотроос байгалийн болор, судлын кварц, боржин чулуун кварцаас гадна кварцын ашигт малтмалын нөөц нь дунд болон дээд зэрэглэлийн өндөр цэвэршилттэй кварцын бүтээгдэхүүнийг боловсруулахад хамгийн тохиромжтой түүхий эд болох нь тодорхой байна.

Боловсруулах технологийн өнөөгийн түвшинг харгалзан судлын кварц, боржин чулуун кварцыг бүгдийг нь өндөр цэвэршилттэй кварц болгон боловсруулж чадахгүй. Зөвхөн маш цөөхөн, тэр ч байтугай онцгой ховор бүтээгдэхүүнийг боловсруулж, дээд зэрэглэлийн бүтээгдэхүүн болгон боловсруулж болно.

Өөрөөр хэлбэл, судлын кварц эсвэл боржин чулуун кварцыг сонгох нь зөвхөн зөв ерөнхий чиглэл юм; тодорхой түүхий эд сонгох гол асуудлыг шийдэж чадахгүй.

Гол шалтгаан нь хүдэр үүсгэгч геологийн нөхцлийн нөлөөгөөр судлын кварц, боржин чулууны төрөл бүрийн генезийн төрөл байдаг. Мөн ижил төрлийн генезийн судалтай кварц ба боржингийн эрдэс судлал, петрологи, хүдрийн ордын шинж чанарт ихээхэн ялгаатай байдаг.

Мэдээллийн дагуу Америкийн Юнимин компани өндөр цэвэршилттэй кварцын түүхий эдийг маш сайн сонгож, хатуу шаардлага тавьдаг.

Юнимин кварцын түүхий эдийг сонгох шалгуур: Нэг нь болор бүтэц дэх хамгийн бага хольцтой кварц, тухайлбал IOTA-STD хөнгөн цагааны агууламж (14-18)×10^-6, IOTA-4 хөнгөн цагааны агууламж (8-10)×10^ -6; нөгөө нь пегматит боржин чулуу, болор зэрэг хий-шингэн хольц багатай кварц юм.

Түүхий эдэд агуулагдах хольцын элементийн агууламж нь түүний чанарт зүгээр нэг тохирохгүй гэдгийг харуулсан. Үүний оронд энэ нь түүхий эдийн процессын минералог шинж чанараар тодорхойлогддог хольцын сонгомол чанарт хамаарна. Жишээлбэл, АНУ-ын гацуур модны пегматит чулуулгийн дээж дэх хольцын элементийн агууламж өндөр байгаа хэдий ч тэдгээрийг IOTA-ийн дээд зэрэглэлийн бүтээгдэхүүний түүхий эд болгон ашигладаг.

Одоогийн байдлаар өндөр цэвэршилттэй кварцыг боловсруулах үндсэн технологид ангилах, цэвэрлэх, химийн хүчлээр уусгах, флотаци (фтор агуулсан ба фторгүй флотаци аль аль нь), гравитацийн аргаар ялгах, соронзон аргаар ялгах, хлоржуулан шарах, бичил биетээр уусгах зэрэг орно. Ашигласан түүхий эдэд судлын кварц, пегматит боржин, кварцит, кварцын элсэн чулуу орно.

Вен кварц нь гол төлөв жигд бус судлын хэлбэртэй боржин чулуутай холбоотой магма-гидротермаль судал юм. Вен кварц нь тослог гялалзсан, өндөр цэвэршилттэй, SiO2-ийн агууламж 99%-ээс ихгүй цэвэр цагаан өнгөтэй. Хятадад судлын кварцын уурхайнууд голчлон Жянсу Дунхай, Сычуань, Хармөрөн, Хубэй зэрэг бүс нутагт байрладаг. Хубэй мужийн Чичун муж нь 100 сая тонноос давсан кварцын чулууны нөөцтэй, цахиурын агууламж 99.98%-аас дээш бөгөөд дэлхийн хэмжээнд нэгдүгээрт ордог. улс.

Кварцит нь цахиурлаг чулуулаг эсвэл кварцын элсэн чулуунаас хэд хэдэн метаморфоз ба дулааны харилцан үйлчлэлээр үүсдэг бөгөөд кварцын эрдсийн агууламж ерөнхийдөө 85%-ээс их байдаг. Энэ нь ихэвчлэн турмалин, циркон, гялтгануур, хээрийн жонш, шаварлаг эрдэстэй холбоотой бөгөөд хатуулаг, нягт нь кварцын элсэн чулуунаас өндөр байдаг. Кварцитын уурхай нь Чинхай, Аньхуй, Ляонин, Шаанси зэрэг мужуудад тархсан бөгөөд Хятадын цахиурт эрдсийн түүхий эдийн гол эх үүсвэрийн нэг юм.

Кварцын элсэн чулуу нь 95%-аас дээш кварцын фрагментийн агууламжтай, нэгдмэл цул чулуулаг юм. Энэ нь ихэвчлэн турмалин, рутил, магнетит, гялтгануур, хээрийн жонш, шаварлаг эрдэстэй холбоотой байдаг. Хятадад кварцын элсэн чулуун уурхайнууд нь Сычуань, Хунань, Жянсу, Жэжян, Юньнань, Шаньдун зэрэг мужид тархсан бөгөөд тэдгээр нь шил, керамик, цутгамал болон бусад кварцын аж үйлдвэрийн ашигт малтмал, материалыг боловсруулах үндсэн түүхий эд болдог.

Америкийн Unimin TOTA цувралын өндөр цэвэршилттэй кварцын элсний түүхий эд нь пегматит боржин юм. Гэсэн хэдий ч Хятадад энэ чиглэлийн судалгаа илүү хүчтэй байж болох бөгөөд пегматит боржин чулуунаас өндөр цэвэршилттэй кварцын элсийг боловсруулахад ямар ч амжилт олоогүй байна.

Ашигт малтмалын ерөнхий боловсруулалтын инженерчлэлтэй харьцуулахад өндөр цэвэршилттэй кварцын элс боловсруулах төхөөрөмж нь дараахь шинж чанартай байдаг.

Хүчиллэг уусгах болон усаар угаах нь өндөр цэвэршилттэй кварцын элс боловсруулах технологийн чухал холбоос юм. Өндөр цэвэршилттэй кварц дахь SiO2 цэвэршилтийн шаардлага маш өндөр, хольцын элементүүдийн агууламж бага байдаг тул ашигласан хүчил, усны цэвэршилт нь зохих шаардлагыг хангасан байх ёстой; тэгэхгүй бол шаардлага хангасан бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд хүндрэлтэй.

Өндөр цэвэршилттэй кварцыг цэвэршүүлэх боловсруулалтанд халуун хүчлээр уусгах гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Кварцын химийн чухал шинж чанаруудын нэг нь хүчилд маш сайн тэсвэртэй (HF-ээс бусад) байдаг бол хүдэр дэх бусад металлын хольцын бүрэлдэхүүн хэсэг нь ерөнхийдөө хүчилд тэсвэртэй байдаг. Энэ нөлөө нь тодорхой температурын нөхцөлд илүү тод илэрдэг.

Өндөр цэвэршилттэй кварц боловсруулах хүчил уусгах технологи нь химийн цэвэршүүлэхэд хүрэхийн тулд энэ зарчмыг ашигладаг. Эрдсийн түүхий эдийн онцлогт тохируулан тохирох хүчиллэг томъёог хэрэглэснээр түүхий эд дэх кварцын хэсгүүдийн хоорондох металлын эрдэс, төмөр агуулсан эрдэс, карбонатын эрдэс, нимгэн хальсан төмрийг илүү сайн арилгадаг болохыг судалгаагаар тогтоосон.

Хүчлийн томъёоны нэгдэлд тодорхой хэмжээний ЭМС хүчил нэмбэл түүхий эдэд агуулагдах гялтгануур, хээрийн жоншны ул мөрийг арилгахад илүү сайн нөлөө үзүүлдэг. Тиймээс халуун хүчил, HF хүчил зэрэг хүчтэй идэмхий урвалжуудыг ихэвчлэн ашигладаг.

Өндөр цэвэршилттэй кварцыг цэвэршүүлэх явцад түүхий эдтэй харьцах аливаа материал, тухайлбал, сав зэрэг нь дээжийн чанарт ихээхэн нөлөөлдөг болохыг практик нотолж байна. Өндөр цэвэршилттэй кварцын элсний боловсруулалтын бүх хэсэгт материалын стандартыг хатуу хянах нь чанарыг хангах түлхүүр юм.

Өндөр цэвэршилттэй кварц SiO2 цэвэршилтийн шинж чанар нь үйлдвэрлэлийн явцад ямар ч бохирдол байхгүй гэдгийг баталгаажуулдаг. Гэсэн хэдий ч өндөр цэвэршилттэй кварцын элсний боловсруулалтын урт, нарийн төвөгтэй технологийн улмаас үйлдвэрлэлийн процессыг бүрэн битүүмжлэх нь тийм ч хялбар биш юм.

Агаарын тоосны бохирдлоос урьдчилан сэргийлэхийн тулд үйлдвэрлэл, сав баглаа боодол, хадгалалт зэрэгт агаарын орчинд хатуу шаардлага тавих ёстой.

Аюулгүй байдлын өндөр шаардлага: Хүчтэй идэмхий урвалж, хортой хий (хлоржуулсан шарж хэрэглэж байгаа бол), өндөр температур гэх мэт бүтээгдэхүүнээс бүрдэх үйлдвэрлэлийн шугам нь үйлдвэрлэлийн аюулгүй байдлын өндөр баталгаатай байх ёстой.

Дээрх процессын нөхцлийн онцгой шинж чанар нь өндөр цэвэршилттэй кварц боловсруулах үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжид тавигдах өндөр шаардлагыг тодорхойлдог. Аюулгүй, байгаль орчинд ээлтэй, эрчим хүчний хэмнэлттэй, үр ашигтай үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийг хөгжүүлэх нь цар хүрээ, үйлдвэржилтийг хэрэгжүүлэх гол нөхцөл юм.

Америкийн Unimin IOTA-STD бүтээгдэхүүн дэх Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni гэх мэт хольцын нийт агууламж ихэвчлэн < 20 × байдаг. 10^-6, хамгийн их утга нь < 22×10^-6. Ийм өндөр цэвэршилттэй бодисын хувьд химийн шинжилгээний арга, рентген флюресцент спектроскопи (XRF) нь чанарын хяналтын шаардлагыг хангахад хэцүү байдаг.

Металл элементүүдийг илрүүлэх, ялангуяа ул мөр металлын элементүүдийг илрүүлэхэд индуктив хосолсон плазмын оптик ялгаралтын спектрометр (ICP-OES) нь илрүүлэх хязгаар сайтай, илрүүлэх нарийвчлал өндөр, богино хугацаа зарцуулдаг, өндөр мэдрэмжтэй байдаг нь хамгийн давуу талтай. Одоогийн байдлаар ICP-OES нь өндөр цэвэршилттэй материалын ул мөрийн химийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг илрүүлэх үр дүнтэй арга болжээ.

ICP илрүүлэх технологи нь өндөр цэвэршилттэй кварцын технологийн чухал дэмжлэг, бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд Хятадын өндөр цэвэршилттэй кварцын технологийг хөгжүүлэхэд практик болон онолын ач холбогдолтой юм.

Өндөр цэвэршилттэй кварц нь физик, химийн тогтвортой шинж чанартай бөгөөд хольц багатай, хүдэр уусахад хэцүү зэрэг шинж чанартай байдаг. Өндөр цэвэршилттэй кварц илрүүлэх дээжийг уусгах, уусгах явцад сорьцын жин, урвалжийн хослол, урвалжийн тун, урвалжийн цэвэр байдал гэх мэт үндсэн хүчин зүйлүүд орно.

Энэ технологид дээж бэлтгэх, багаж илрүүлэх хоёр үндсэн хэсэг багтдаг. Гол технологи нь дээжийг уусгах, уусгах бэлтгэл юм.

Туршилтаар дээж бэлтгэх явцад дээжийн жин, урвалжийн хослол, ашигласан урвалжийн тун, урвалжийн цэвэр байдал нь ICP илрүүлэх үр дүнд чухал нөлөө үзүүлнэ.

Ашигласан өндөр цэвэршилттэй кварцын хэмжээ ≥2000мг; урвалжийн цэвэр байдал нь өндөр цэвэршилттэй (MOS эсвэл BV-III), урвалжийн нэгдэл нь HF+HNO3; төвлөрсөн HNO3-ийг гурван удаа, нийт хэмжээ ≥5 мл; HF тун нь 25 мл байна.

Өндөр цэвэршилттэй кварцын элсний боловсруулалтын технологийн шинж чанар, цэвэр байдлын шаардлагын дагуу төмрийн бохирдлоос зайлсхийхийн тулд дээж бэлтгэх явцад ган шигшүүр ашиглах ёсгүй.

Түүнчлэн, хэт цэвэр лабораторийн нөхцөлд өндөр цэвэршилттэй кварцын дээжийг уусгах, уусгах бэлтгэлийг хийх нь агаарын бохирдлоос зайлсхийх, илрүүлэх алдааг бууруулахад тусална.

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.