<\/p>\n\n\n\t\t\t\t
<\/p>\n\n\n\n
Kwarc o wysokiej czysto\u015bci odnosi si\u0119 do produkt\u00f3w z serii kwarcu o czysto\u015bci SiO2 wi\u0119kszej ni\u017c 99,9%. Stanowi materialn\u0105 podstaw\u0119 wysokiej klasy produkt\u00f3w w przemy\u015ble krzemowym, szeroko stosowanych w takich ga\u0142\u0119ziach przemys\u0142u jak fotowoltaika, informacja elektroniczna, komunikacja optyczna i \u017ar\u00f3d\u0142a elektroluminescencyjne. Zajmuje wa\u017cn\u0105 pozycj\u0119 i rol\u0119 w strategicznych wschodz\u0105cych ga\u0142\u0119ziach przemys\u0142u nowych materia\u0142\u00f3w i nowej energii.<\/p>\n\n\n\n
Ze wzgl\u0119du na czysto\u015b\u0107 SiO2 mo\u017cna go podzieli\u0107 na:<\/p>\n\n\n\n
Mo\u017cna go r\u00f3wnie\u017c sklasyfikowa\u0107 na podstawie ca\u0142kowitej ilo\u015bci pierwiastk\u00f3w zanieczyszcze\u0144, takich jak Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni itp. Na:<\/p>\n\n\n\n
Ka\u017cdy stopie\u0144 czysto\u015bci kwarcu o wysokiej czysto\u015bci mo\u017cna podzieli\u0107 na odmiany, takie jak 40-80 mesh, 80-140 mesh, 80-200 mesh, 80-300 mesh i tak dalej.<\/p>\n\n\n\n
Technologia kwarcu o wysokiej czysto\u015bci to systematyczny projekt in\u017cynieryjny, kt\u00f3ry obejmuje technologi\u0119 doboru surowc\u00f3w kwarcowych o wysokiej czysto\u015bci, technologi\u0119 przetwarzania, technologi\u0119 sprz\u0119tu do przetwarzania i technologi\u0119 kontroli jako\u015bci. Aspekty te s\u0105 zar\u00f3wno niezale\u017cne, jak i wzajemnie powi\u0105zane, tworz\u0105c kompleksow\u0105 ca\u0142o\u015b\u0107 technologiczn\u0105.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Pocz\u0105tkowo kwarc o wysokiej czysto\u015bci przetwarzano z naturalnych kryszta\u0142\u00f3w pierwszego i drugiego gatunku. Naturalne kryszta\u0142y zwykle powstaj\u0105 w \u015brodowiskach wn\u0119k kryszta\u0142owych w pewnych warunkach geologicznych. Specyfika ich genezy skutkuje dwoma nieod\u0142\u0105cznymi brakami:<\/p>\n\n\n\n
1. Ma\u0142e zasoby i z\u0142e warunki wydobycia, kt\u00f3re po latach rozwoju i wykorzystania nieuchronnie prowadz\u0105 do niedoboru zasob\u00f3w, wysokich cen i niemo\u017cno\u015bci zaspokojenia potrzeb produkcji przemys\u0142owej na du\u017c\u0105 skal\u0119.<\/p>\n\n\n\n
2. Sk\u0142ad chemiczny kryszta\u0142\u00f3w mineralnych jest niestabilny i pod wp\u0142ywem zmian w \u015brodowisku krystalicznym. Prowadzi to do znacznych waha\u0144 sk\u0142adu chemicznego surowc\u00f3w w zastosowaniach przemys\u0142owych na du\u017c\u0105 skal\u0119, co utrudnia standaryzacj\u0119 surowc\u00f3w i nie jest w stanie zaspokoi\u0107 potrzeb produkcji wysokiej klasy produkt\u00f3w kwarcowych o wysokiej czysto\u015bci.<\/p>\n\n\n\n
Dlatego konieczne jest rozpocz\u0119cie od innych zasob\u00f3w minera\u0142\u00f3w kwarcowych, aby zasadniczo rozwi\u0105za\u0107 problem surowc\u00f3w kwarcowych o wysokiej czysto\u015bci, co stanowi podstawowe podej\u015bcie techniczne w kraju i za granic\u0105.<\/p>\n\n\n\n
W latach 90. w Japonii przetwarzano przezroczysty kwarc o wysokiej czysto\u015bci, wykorzystuj\u0105c jako surowiec drobnoziarnisty kwarcyt.<\/p>\n\n\n\n
Rosja i Niemcy przetwarza\u0142y kwarc o wysokiej czysto\u015bci, wykorzystuj\u0105c jako surowce kwarc \u017cy\u0142kowy i kwarcyt metamorficzny.<\/p>\n\n\n\n
W latach 80. ameryka\u0144ska firma PPCC przetwarza\u0142a kwarc o wysokiej czysto\u015bci, wykorzystuj\u0105c granit z obszaru Foxdale na p\u00f3\u0142nocno-zachodnim wybrze\u017cu Anglii jako surowiec do produkcji zachodnioeuropejskiego szk\u0142a kwarcowego. Czysto\u015b\u0107 SiO2 produktu wynosi\u0142a 4N, zawarto\u015b\u0107 Fe < 1\u00d710^-6, a zawarto\u015b\u0107 pozosta\u0142ych pierwiastk\u00f3w domieszkowych < 5\u00d710^-6.<\/p>\n\n\n\n
Pocz\u0105wszy od lat 90. XX wieku ameryka\u0144ska firma Unimin zacz\u0119\u0142a opracowywa\u0107 i efektywnie wykorzystywa\u0107 granit pegmatytowy na obszarze Spruce Pine w P\u00f3\u0142nocnej Karolinie. Opracowa\u0142a produkty z serii kwarcu o wysokiej czysto\u015bci, takie jak IOTA-STD (gatunek standardowy), IOTA-4, IOTA-6 i IOTA-8, niemal monopolizuj\u0105c rynek mi\u0119dzynarodowy i staj\u0105c si\u0119 mi\u0119dzynarodowym standardem.<\/p>\n\n\n\n
Oczywiste jest, \u017ce opr\u00f3cz naturalnego kryszta\u0142u, kwarcu \u017cy\u0142kowego i kwarcu granitowego spo\u015br\u00f3d sze\u015bciu powy\u017cszych genez, zasoby minera\u0142\u00f3w kwarcowych s\u0105 idealnymi surowcami do przetwarzania produkt\u00f3w kwarcowych \u015bredniej i wysokiej klasy o wysokiej czysto\u015bci.<\/p>\n\n\n\n
Nie ka\u017cdy kwarc \u017cy\u0142kowy i kwarc granitowy mo\u017cna przetworzy\u0107 na kwarc o wysokiej czysto\u015bci, bior\u0105c pod uwag\u0119 obecny poziom technologii przetwarzania. Tylko nieliczne, nawet wyj\u0105tkowo rzadkie, daj\u0105 si\u0119 przetworzy\u0107 na produkty z najwy\u017cszej p\u00f3\u0142ki.<\/p>\n\n\n\n
Oznacza to, \u017ce wyb\u00f3r kwarcu \u017cy\u0142kowego lub kwarcu granitowego jest jedynie w\u0142a\u015bciwym og\u00f3lnym kierunkiem; nie rozwi\u0105zuje kluczowej kwestii doboru konkretnego surowca.<\/p>\n\n\n\n
G\u0142\u00f3wnym powodem jest istnienie r\u00f3\u017cnych typ\u00f3w genezy kwarcu \u017cy\u0142kowego i granitu, na kt\u00f3re wp\u0142ywaj\u0105 warunki geologiczne tworz\u0105ce rud\u0119. Istniej\u0105 r\u00f3wnie\u017c znaczne r\u00f3\u017cnice w mineralogii, petrologii i charakterystyce z\u0142\u00f3\u017c rudy kwarcu \u017cylnego i granitu tego samego typu genezy.<\/p>\n\n\n\n
Wed\u0142ug doniesie\u0144 ameryka\u0144ska firma Unimin bardzo selektywnie podchodzi do surowc\u00f3w kwarcowych o wysokiej czysto\u015bci i ma rygorystyczne wymagania.<\/p>\n\n\n\n
Kryteria wyboru surowca kwarcowego Unimin: Jednym z nich jest kwarc z najmniejsz\u0105 ilo\u015bci\u0105 zanieczyszcze\u0144 w strukturze krystalicznej, takich jak zawarto\u015b\u0107 aluminium IOTA-STD (14-18) \u00d7 10^-6, zawarto\u015b\u0107 aluminium IOTA-4 (8-10) \u00d7 10^ -6; drugi to kwarc z mniejsz\u0105 liczb\u0105 wtr\u0105ce\u0144 gazowo-cieczowych, taki jak granit i kryszta\u0142 pegmatytowy.<\/p>\n\n\n\n
Wykazano, \u017ce zawarto\u015b\u0107 pierwiastk\u00f3w zanieczyszczaj\u0105cych w surowcu nie przek\u0142ada si\u0119 po prostu na jego jako\u015b\u0107. Zamiast tego odnosi si\u0119 do selektywno\u015bci zanieczyszcze\u0144 okre\u015blonej przez w\u0142a\u015bciwo\u015bci mineralogiczne surowca. Na przyk\u0142ad pomimo du\u017cej zawarto\u015bci pierwiastk\u00f3w zanieczyszczaj\u0105cych w pr\u00f3bkach ska\u0142 pegmatytowych Spruce Pine w Stanach Zjednoczonych, s\u0105 one wykorzystywane jako surowce do wysokiej klasy produkt\u00f3w IOTA.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Obecnie g\u0142\u00f3wne technologie przetwarzania kwarcu o wysokiej czysto\u015bci obejmuj\u0105 sortowanie, p\u0142ukanie, \u0142ugowanie kwasami chemicznymi, flotacj\u0119 (flotacj\u0119 zar\u00f3wno zawieraj\u0105c\u0105 fluor, jak i bez fluoru), separacj\u0119 grawitacyjn\u0105, separacj\u0119 magnetyczn\u0105, pra\u017cenie przez chlorowanie i \u0142ugowanie mikrobiologiczne. Stosowane surowce obejmuj\u0105 kwarc \u017cy\u0142owy, granit pegmatytowy, kwarcyt i piaskowiec kwarcowy.<\/p>\n\n\n\n
Kwarc \u017cy\u0142kowy to \u017cy\u0142a magmowo-hydrotermalna spokrewniona z granitem, wyst\u0119puj\u0105ca g\u0142\u00f3wnie w nieregularnych formach \u017cy\u0142. Kwarc \u017cy\u0142kowy jest czysto bia\u0142y, z t\u0142ustym po\u0142yskiem i wysok\u0105 czysto\u015bci\u0105, a zawarto\u015b\u0107 SiO2 przekracza 99%. W Chinach kopalnie kwarcu \u017cylnego zlokalizowane s\u0105 g\u0142\u00f3wnie na obszarach takich jak Jiangsu Donghai, Syczuan, Heilongjiang, Hubei itp. Okr\u0119g Qichun w prowincji Hubei posiada rezerwy kamienia kwarcowego przekraczaj\u0105ce 100 milion\u00f3w ton przy zawarto\u015bci krzemu przekraczaj\u0105cej 99,98%, zajmuj\u0105c pierwsze miejsce w rankingu kraj.<\/p>\n\n\n\n
Kwarcyt powstaje ze ska\u0142 krzemionkowych lub piaskowc\u00f3w kwarcowych w wyniku szeregu metamorfoz i kontaktu termicznego, przy czym zawarto\u015b\u0107 minera\u0142\u00f3w kwarcowych zwykle przekracza 85%. Cz\u0119sto kojarzony jest z turmalinem, cyrkonem, mik\u0105, skaleniem i minera\u0142ami ilastymi, o twardo\u015bci i g\u0119sto\u015bci wi\u0119kszej ni\u017c piaskowiec kwarcowy. Kopalnie kwarcytu s\u0105 rozmieszczone w Qinghai, Anhui, Liaoning, Shaanxi itp. i s\u0105 jednym z g\u0142\u00f3wnych \u017ar\u00f3de\u0142 krzemionkowych surowc\u00f3w mineralnych w Chinach.<\/p>\n\n\n\n
Piaskowiec kwarcowy jest skonsolidowan\u0105 ska\u0142\u0105 klastyczn\u0105 o zawarto\u015bci fragment\u00f3w kwarcu przekraczaj\u0105cej 95%. Cz\u0119sto kojarzony jest z turmalinem, rutylem, magnetytem, mik\u0105, skaleniem i minera\u0142ami ilastymi. W Chinach kopalnie piaskowca kwarcowego s\u0105 dystrybuowane w Syczuanie, Hunan, Jiangsu, Zhejiang, Yunnan, Shandong itp. S\u0105 to g\u0142\u00f3wne surowce do obr\u00f3bki szk\u0142a, ceramiki, odlew\u00f3w i innych kwarcowych minera\u0142\u00f3w i materia\u0142\u00f3w przemys\u0142owych.<\/p>\n\n\n\n
Surowcem do wysokoczystego piasku kwarcowego ameryka\u0144skiej serii Unimin TOTA jest granit pegmatytowy. Jednak\u017ce badania w tej dziedzinie mog\u0142yby by\u0107 intensywniejsze w Chinach i nie odnotowano \u017cadnych osi\u0105gni\u0119\u0107 w przetwarzaniu piasku kwarcowego o wysokiej czysto\u015bci z granitu pegmatytowego.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
W por\u00f3wnaniu z og\u00f3ln\u0105 in\u017cynieri\u0105 przetwarzania minera\u0142\u00f3w, sprz\u0119t do przetwarzania piasku kwarcowego o wysokiej czysto\u015bci ma nast\u0119puj\u0105ce cechy:<\/p>\n\n\n\n
\u0141ugowanie kwasem i mycie wod\u0105 s\u0105 wa\u017cnymi ogniwami technologii przetwarzania piasku kwarcowego o wysokiej czysto\u015bci. Ze wzgl\u0119du na wyj\u0105tkowo wysokie wymagania dotycz\u0105ce czysto\u015bci SiO2 i nisk\u0105 zawarto\u015b\u0107 pierwiastk\u00f3w zanieczyszczaj\u0105cych w kwarcu o wysokiej czysto\u015bci, czysto\u015b\u0107 stosowanych kwas\u00f3w i wody musi spe\u0142nia\u0107 odpowiednie wymagania; w przeciwnym razie trudno jest wytwarza\u0107 kwalifikowane produkty.<\/p>\n\n\n\n
\u0141ugowanie gor\u0105cym kwasem odgrywa kluczow\u0105 rol\u0119 w procesie oczyszczania kwarcu o wysokiej czysto\u015bci. Jedn\u0105 z wa\u017cnych w\u0142a\u015bciwo\u015bci chemicznych kwarcu jest doskona\u0142a odporno\u015b\u0107 na kwasy (z wyj\u0105tkiem HF), podczas gdy inne sk\u0142adniki rudy b\u0119d\u0105ce zanieczyszczeniami metalowymi maj\u0105 na og\u00f3\u0142 s\u0142ab\u0105 odporno\u015b\u0107 na kwasy. Efekt ten jest bardziej wyra\u017any w okre\u015blonych warunkach temperaturowych.<\/p>\n\n\n\n
Technologia \u0142ugowania kwasowego o wysokiej czysto\u015bci przy obr\u00f3bce kwarcu wykorzystuje t\u0119 zasad\u0119 do osi\u0105gni\u0119cia oczyszczania chemicznego. Badania wykaza\u0142y, \u017ce zastosowanie odpowiedniej formu\u0142y kwasu, zgodnie z charakterystyk\u0105 surowc\u00f3w mineralnych, mo\u017ce lepiej usun\u0105\u0107 minera\u0142y metali, minera\u0142y zawieraj\u0105ce \u017celazo, minera\u0142y w\u0119glanowe i cienk\u0105 warstw\u0119 \u017celaza pomi\u0119dzy cz\u0105steczkami kwarcu w surowcach.<\/p>\n\n\n\n
Je\u015bli do mieszanki kwas\u00f3w dodana zostanie pewna ilo\u015b\u0107 kwasu HF, b\u0119dzie on mia\u0142 lepszy wp\u0142yw na usuwanie \u015bladowych zanieczyszcze\u0144 mik\u0105 i skaleniem z surowc\u00f3w. Dlatego cz\u0119sto stosuje si\u0119 silne odczynniki korozyjne, takie jak gor\u0105cy kwas i kwas HF.<\/p>\n\n\n\n
Praktyka pokazuje, \u017ce w procesie oczyszczania kwarcu o wysokiej czysto\u015bci wszelkie materia\u0142y maj\u0105ce kontakt z surowcami, np. pojemniki, znacz\u0105co wp\u0142ywaj\u0105 na jako\u015b\u0107 pr\u00f3bek. \u015acis\u0142a kontrola standard\u00f3w materia\u0142owych we wszystkich procesach przetwarzania piasku kwarcowego o wysokiej czysto\u015bci jest kluczem do zapewnienia jako\u015bci.<\/p>\n\n\n\n
Charakterystyka czysto\u015bci kwarcu SiO2 o wysokiej czysto\u015bci gwarantuje, \u017ce w procesie produkcyjnym nie b\u0119dzie \u017cadnych zanieczyszcze\u0144. Jednak ze wzgl\u0119du na d\u0142ugi proces technologiczny i z\u0142o\u017con\u0105 technologi\u0119 stosowania piasku kwarcowego o wysokiej czysto\u015bci, nie jest \u0142atwo w pe\u0142ni uszczelni\u0107 proces produkcyjny.<\/p>\n\n\n\n
Aby zapobiec zanieczyszczeniu powietrza py\u0142em, nale\u017cy na\u0142o\u017cy\u0107 rygorystyczne wymagania na \u015brodowisko powietrza w zakresie produkcji, pakowania, przechowywania itp.<\/p>\n\n\n\n
Wysokie wymagania bezpiecze\u0144stwa: Linia produkcyjna z\u0142o\u017cona z silnych odczynnik\u00f3w korozyjnych, toksycznych gaz\u00f3w (w przypadku stosowania pra\u017cenia przez chlorowanie), wysokich temperatur itp. musi mie\u0107 wy\u017csze gwarancje bezpiecze\u0144stwa produkcji.<\/p>\n\n\n\n
Specyficzny charakter powy\u017cszych warunk\u00f3w procesu determinuje wysokie wymagania stawiane urz\u0105dzeniom produkcyjnym do obr\u00f3bki kwarcu o wysokiej czysto\u015bci. Opracowanie bezpiecznego, przyjaznego dla \u015brodowiska, energooszcz\u0119dnego i wydajnego sprz\u0119tu produkcyjnego jest kluczowym warunkiem realizacji skali i industrializacji.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Ca\u0142kowita zawarto\u015b\u0107 pierwiastk\u00f3w domieszkowych takich jak Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni itp. w ameryka\u0144skich produktach Unimin IOTA-STD wynosi zwykle < 20\u00d7 10^-6, z warto\u015bci\u0105 maksymaln\u0105 < 22\u00d710^-6. W przypadku substancji o tak wysokiej czysto\u015bci metody analizy chemicznej i spektroskopia fluorescencji rentgenowskiej (XRF) s\u0105 trudne do spe\u0142nienia wymog\u00f3w kontroli jako\u015bci.<\/p>\n\n\n\n
Do wykrywania pierwiastk\u00f3w metalicznych, zw\u0142aszcza pierwiastk\u00f3w \u015bladowych, najwi\u0119cej zalet ma optyczna spektrometria emisyjna ze sprz\u0119\u017ceniem indukcyjnym w plazmie (ICP-OES), charakteryzuj\u0105ca si\u0119 dobrymi granicami wykrywalno\u015bci, wysok\u0105 dok\u0142adno\u015bci\u0105 wykrywania, kr\u00f3tkim czasem pracy i wysok\u0105 czu\u0142o\u015bci\u0105. Obecnie ICP-OES sta\u0142a si\u0119 skuteczn\u0105 metod\u0105 wykrywania \u015bladowych sk\u0142adnik\u00f3w chemicznych w materia\u0142ach o wysokiej czysto\u015bci.<\/p>\n\n\n\n
Technologia wykrywania ICP jest wa\u017cnym wsparciem i sk\u0142adnikiem technologii kwarcowej o wysokiej czysto\u015bci, kt\u00f3ra ma praktyczne i teoretyczne znaczenie dla promowania rozwoju chi\u0144skiej technologii kwarcowej o wysokiej czysto\u015bci.<\/p>\n\n\n\n
Kwarc o wysokiej czysto\u015bci ma stabilne w\u0142a\u015bciwo\u015bci fizyczne i chemiczne, takie jak niska zawarto\u015b\u0107 zanieczyszcze\u0144 i trudne rozpuszczanie rudy. W procesie rozpuszczania i \u0142ugowania pr\u00f3bek do wykrywania kwarcu o wysokiej czysto\u015bci podstawowe czynniki obejmuj\u0105 mas\u0119 pr\u00f3bki, kombinacj\u0119 odczynnik\u00f3w, dozowanie odczynnika, czysto\u015b\u0107 odczynnika itp.<\/p>\n\n\n\n
Technologia ta obejmuje przygotowanie pr\u00f3bki i wykrywanie instrument\u00f3w, czyli dwie g\u0142\u00f3wne cz\u0119\u015bci. Kluczow\u0105 technologi\u0105 jest rozpuszczenie pr\u00f3bki i przygotowanie do \u0142ugowania.<\/p>\n\n\n\n
Eksperymenty wykaza\u0142y, \u017ce w procesie przygotowania pr\u00f3bki masa pr\u00f3bki, kombinacja odczynnik\u00f3w, dozowanie odczynnika i czysto\u015b\u0107 odczynnika b\u0119d\u0105 mia\u0142y istotny wp\u0142yw na wyniki wykrywania ICP.<\/p>\n\n\n\n
Ilo\u015b\u0107 u\u017cytego kwarcu o wysokiej czysto\u015bci \u22652000mg; czysto\u015b\u0107 odczynnika jest na poziomie wysokiej czysto\u015bci (MOS lub BV-III), kombinacja odczynnik\u00f3w to HF+HNO3; st\u0119\u017cony HNO3 stosuje si\u0119 trzykrotnie, w \u0142\u0105cznej ilo\u015bci \u22655mL; Dawka HF wynosi 25 ml.<\/p>\n\n\n\n
Zgodnie z charakterystyk\u0105 technologii przetwarzania i wymogami czysto\u015bci piasku kwarcowego o wysokiej czysto\u015bci, w ca\u0142ym procesie przygotowania pr\u00f3bki nie wolno u\u017cywa\u0107 stalowych sit, aby unikn\u0105\u0107 zanieczyszczenia \u017celazem.<\/p>\n\n\n\n
Dodatkowo prowadzenie rozpuszczania i \u0142ugowania pr\u00f3bek kwarcu o wysokiej czysto\u015bci w ultra czystych warunkach laboratoryjnych pomo\u017ce unikn\u0105\u0107 zanieczyszczenia powietrza i zredukuje b\u0142\u0119dy wykrywania.<\/p>\n\n\n\n