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Quartzo de alta pureza refere-se a produtos da s\u00e9rie de quartzo com pureza de SiO2 superior a 99,9%. \u00c9 a base material de produtos de alta qualidade na ind\u00fastria de sil\u00edcio, amplamente utilizados em ind\u00fastrias como fotovoltaica, informa\u00e7\u00e3o eletr\u00f4nica, comunica\u00e7\u00e3o \u00f3ptica e fontes eletroluminescentes. Ela ocupa uma posi\u00e7\u00e3o e um papel importante nas ind\u00fastrias estrat\u00e9gicas emergentes de novos materiais e novas energias.<\/p>\n\n\n\n
Com base na pureza do SiO2, ele pode ser classificado em:<\/p>\n\n\n\n
Tamb\u00e9m pode ser classificado com base na quantidade total de elementos de impureza como Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, etc., em:<\/p>\n\n\n\n
Cada grau de pureza de quartzo de alta pureza pode ser dividido em variedades como malha 40-80, malha 80-140, malha 80-200, malha 80-300 e assim por diante.<\/p>\n\n\n\n
A tecnologia de quartzo de alta pureza \u00e9 um projeto de engenharia sistem\u00e1tico que inclui tecnologia de sele\u00e7\u00e3o de mat\u00e9ria-prima de quartzo de alta pureza, tecnologia de processamento, tecnologia de equipamentos de processamento e tecnologia de inspe\u00e7\u00e3o de qualidade. Esses aspectos s\u00e3o independentes e inter-relacionados, formando um todo tecnol\u00f3gico abrangente.<\/p>\n\n\n\n
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Inicialmente, o quartzo de alta pureza foi processado a partir de cristais naturais de primeiro e segundo grau. Os cristais naturais s\u00e3o geralmente formados em ambientes de cavidades cristalinas sob certas condi\u00e7\u00f5es geol\u00f3gicas. A especificidade da sua g\u00e9nese resulta em duas defici\u00eancias inerentes:<\/p>\n\n\n\n
1. Pequenas reservas e m\u00e1s condi\u00e7\u00f5es de minera\u00e7\u00e3o, que, ap\u00f3s anos de desenvolvimento e utiliza\u00e7\u00e3o, conduzem inevitavelmente \u00e0 escassez de recursos, pre\u00e7os elevados e incapacidade de satisfazer as necessidades da produ\u00e7\u00e3o industrial em grande escala.<\/p>\n\n\n\n
2. A composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica dos cristais minerais \u00e9 inst\u00e1vel e influenciada por mudan\u00e7as no ambiente cristalino. Isso leva a flutua\u00e7\u00f5es significativas na composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica da mat\u00e9ria-prima em aplica\u00e7\u00f5es industriais de grande escala, tornando a padroniza\u00e7\u00e3o da mat\u00e9ria-prima dif\u00edcil e incapaz de atender \u00e0s necessidades de produ\u00e7\u00e3o de produtos de quartzo de alta qualidade e alta pureza.<\/p>\n\n\n\n
Assim, \u00e9 necess\u00e1rio come\u00e7ar com outros recursos minerais de quartzo para resolver fundamentalmente o problema da mat\u00e9ria-prima de quartzo de alta pureza, que \u00e9 a abordagem t\u00e9cnica b\u00e1sica nacional e internacionalmente.<\/p>\n\n\n\n
Na d\u00e9cada de 1990, o Jap\u00e3o processou quartzo transparente de alta pureza usando quartzito de granula\u00e7\u00e3o fina como mat\u00e9ria-prima.<\/p>\n\n\n\n
A R\u00fassia e a Alemanha processaram quartzo de alta pureza usando quartzo veio e quartzito metam\u00f3rfico como mat\u00e9ria-prima.<\/p>\n\n\n\n
Na d\u00e9cada de 1980, a empresa americana PPCC processou quartzo de alta pureza usando granito da \u00e1rea de Foxdale, na costa noroeste da Inglaterra, como mat\u00e9ria-prima para o vidro de quartzo da Europa Ocidental. A pureza do SiO2 do produto era 4N, conte\u00fado de Fe < 1\u00d710^-6 e conte\u00fado de outros elementos de impureza < 5\u00d710^-6.<\/p>\n\n\n\n
A partir da d\u00e9cada de 1990, a empresa americana Unimin come\u00e7ou a desenvolver e utilizar de forma eficaz o granito pegmatito na \u00e1rea de Spruce Pine, na Carolina do Norte. Desenvolveu produtos da s\u00e9rie de quartzo de alta pureza, como IOTA-STD (grau padr\u00e3o), IOTA-4, IOTA-6 e IOTA-8, quase monopolizando o mercado internacional e se tornando o padr\u00e3o internacional.<\/p>\n\n\n\n
\u00c9 evidente que, al\u00e9m do cristal natural, quartzo veio e quartzo gran\u00edtico entre as seis g\u00eaneses acima, os recursos minerais de quartzo s\u00e3o mat\u00e9rias-primas ideais para o processamento de produtos de quartzo de alta pureza de gama m\u00e9dia e alta.<\/p>\n\n\n\n
Nem todos os quartzos veios e quartzos de granito podem ser processados em quartzo de alta pureza, dado o n\u00edvel atual de tecnologia de processamento. Apenas muito poucos, mesmo excepcionalmente raros, podem ser transformados em produtos de alta qualidade.<\/p>\n\n\n\n
Ou seja, escolher quartzo veio ou quartzo gran\u00edtico \u00e9 apenas a dire\u00e7\u00e3o geral correta; n\u00e3o resolve a quest\u00e3o fundamental da sele\u00e7\u00e3o espec\u00edfica de mat\u00e9rias-primas.<\/p>\n\n\n\n
A principal raz\u00e3o \u00e9 a exist\u00eancia de v\u00e1rios tipos de g\u00eanese subdividida de veios de quartzo e granito, influenciados pelas condi\u00e7\u00f5es geol\u00f3gicas de forma\u00e7\u00e3o do min\u00e9rio. Existem tamb\u00e9m diferen\u00e7as significativas na mineralogia, petrologia e caracter\u00edsticas dos dep\u00f3sitos de min\u00e9rio de veios de quartzo e granito do mesmo tipo de g\u00eanese.<\/p>\n\n\n\n
Segundo relatos, a empresa americana Unimin \u00e9 muito seletiva em rela\u00e7\u00e3o \u00e0s mat\u00e9rias-primas de quartzo de alta pureza e possui requisitos r\u00edgidos.<\/p>\n\n\n\n
Crit\u00e9rios de sele\u00e7\u00e3o de mat\u00e9ria-prima de quartzo Unimin: Um deles \u00e9 o quartzo com menos impurezas na estrutura cristalina, como teor de alum\u00ednio IOTA-STD (14-18) \u00d7 10 ^ -6, teor de alum\u00ednio IOTA-4 (8-10) \u00d7 10 ^ -6; o outro \u00e9 o quartzo com menos inclus\u00f5es g\u00e1s-l\u00edquido, como granito pegmatito e cristal.<\/p>\n\n\n\n
Foi demonstrado que o teor de elementos de impureza na mat\u00e9ria-prima n\u00e3o corresponde simplesmente \u00e0 sua qualidade. Em vez disso, refere-se \u00e0 seletividade das impurezas determinada pelas caracter\u00edsticas mineral\u00f3gicas do processo da mat\u00e9ria-prima. Por exemplo, apesar do alto teor de elementos de impureza nas amostras de rochas pegmat\u00edticas de Spruce Pine nos Estados Unidos, elas s\u00e3o usadas como mat\u00e9ria-prima para os produtos de alta qualidade da IOTA.<\/p>\n\n\n\n
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Atualmente, as principais tecnologias de processamento de quartzo de alta pureza incluem classifica\u00e7\u00e3o, lavagem, lixivia\u00e7\u00e3o com \u00e1cido qu\u00edmico, flota\u00e7\u00e3o (tanto com fl\u00faor quanto sem fl\u00faor), separa\u00e7\u00e3o por gravidade, separa\u00e7\u00e3o magn\u00e9tica, torrefa\u00e7\u00e3o com clora\u00e7\u00e3o e lixivia\u00e7\u00e3o microbiana. As mat\u00e9rias-primas utilizadas incluem quartzo veio, granito pegmatito, quartzito e arenito de quartzo.<\/p>\n\n\n\n
O quartzo de veio \u00e9 um veio magm\u00e1tico-hidrotermal relacionado ao granito, principalmente em formas de veios irregulares. O quartzo venoso \u00e9 branco puro com brilho oleoso e alta pureza, com seu teor de SiO2 superior a 99%. Na China, as minas de quartzo com veios est\u00e3o localizadas principalmente em \u00e1reas como Jiangsu Donghai, Sichuan, Heilongjiang, Hubei, etc. O condado de Qichun, na prov\u00edncia de Hubei, tem reservas de pedra de quartzo superiores a 100 milh\u00f5es de toneladas com um teor de sil\u00edcio superior a 99.98%, ocupando o primeiro lugar no pa\u00eds.<\/p>\n\n\n\n
O quartzito \u00e9 formado a partir de rochas siliciosas ou arenitos de quartzo atrav\u00e9s de uma s\u00e9rie de metamorfoses e contato t\u00e9rmico, com conte\u00fado mineral de quartzo geralmente superior a 85%. \u00c9 frequentemente associado a turmalina, zirc\u00e3o, mica, feldspato e minerais argilosos, com dureza e densidade superiores \u00e0s do arenito de quartzo. As minas de quartzito est\u00e3o distribu\u00eddas em Qinghai, Anhui, Liaoning, Shaanxi, etc., e s\u00e3o uma das principais fontes de mat\u00e9rias-primas minerais siliciosas na China.<\/p>\n\n\n\n
O arenito de quartzo \u00e9 uma rocha cl\u00e1stica consolidada com um conte\u00fado de fragmentos de quartzo superior a 95%. \u00c9 frequentemente associado a turmalina, rutilo, magnetita, mica, feldspato e minerais argilosos. Na China, as minas de arenito de quartzo s\u00e3o distribu\u00eddas em Sichuan, Hunan, Jiangsu, Zhejiang, Yunnan, Shandong, etc. Elas s\u00e3o as principais mat\u00e9rias-primas para o processamento de vidro, cer\u00e2mica, fundi\u00e7\u00e3o e outros minerais e materiais industriais de quartzo.<\/p>\n\n\n\n
A mat\u00e9ria-prima da areia de quartzo de alta pureza da s\u00e9rie americana Unimin TOTA \u00e9 o granito pegmatito. No entanto, a investiga\u00e7\u00e3o nesta \u00e1rea poderia ser mais forte na China, e n\u00e3o foram registados quaisquer avan\u00e7os no processamento de areia de quartzo de alta pureza a partir de granito pegmatito.<\/p>\n\n\n\n
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Em compara\u00e7\u00e3o com a engenharia geral de processamento mineral, o equipamento de processamento de areia de quartzo de alta pureza tem as seguintes caracter\u00edsticas:<\/p>\n\n\n\n
A lixivia\u00e7\u00e3o \u00e1cida e a lavagem com \u00e1gua s\u00e3o elos importantes na tecnologia de processamento de areia de quartzo de alta pureza. Devido aos requisitos extremamente elevados de pureza do SiO2 e ao baixo teor de elementos de impureza no quartzo de alta pureza, a pureza dos \u00e1cidos e da \u00e1gua utilizados deve atender aos requisitos correspondentes; caso contr\u00e1rio, ser\u00e1 dif\u00edcil produzir produtos qualificados.<\/p>\n\n\n\n
A lixivia\u00e7\u00e3o com \u00e1cido quente desempenha um papel fundamental no processamento de purifica\u00e7\u00e3o de quartzo de alta pureza. Uma das propriedades qu\u00edmicas importantes do quartzo \u00e9 a excelente resist\u00eancia a \u00e1cidos (exceto HF), enquanto outros componentes de impurezas met\u00e1licas no min\u00e9rio geralmente apresentam baixa resist\u00eancia a \u00e1cidos. Este efeito \u00e9 mais pronunciado sob certas condi\u00e7\u00f5es de temperatura.<\/p>\n\n\n\n
A tecnologia de lixivia\u00e7\u00e3o \u00e1cida de processamento de quartzo de alta pureza utiliza este princ\u00edpio para obter purifica\u00e7\u00e3o qu\u00edmica. Estudos demonstraram que o uso da f\u00f3rmula \u00e1cida apropriada de acordo com as caracter\u00edsticas das mat\u00e9rias-primas minerais pode remover melhor minerais met\u00e1licos, minerais contendo ferro, minerais carbon\u00e1ticos e pel\u00edcula fina de ferro entre as part\u00edculas de quartzo nas mat\u00e9rias-primas.<\/p>\n\n\n\n
Se uma certa quantidade de \u00e1cido HF for adicionada \u00e0 combina\u00e7\u00e3o da f\u00f3rmula \u00e1cida, ela ter\u00e1 um efeito melhor na remo\u00e7\u00e3o de vest\u00edgios de mica e impurezas de feldspato nas mat\u00e9rias-primas. Portanto, reagentes corrosivos fortes, como \u00e1cido quente e \u00e1cido HF, s\u00e3o frequentemente usados.<\/p>\n\n\n\n
A pr\u00e1tica comprovou que no processamento de purifica\u00e7\u00e3o de quartzo de alta pureza, quaisquer materiais em contato com as mat\u00e9rias-primas, como recipientes, impactam significativamente a qualidade das amostras. O controle rigoroso dos padr\u00f5es de materiais em todos os elos de processamento de areia de quartzo de alta pureza \u00e9 a chave para garantir a qualidade.<\/p>\n\n\n\n
As caracter\u00edsticas da pureza do quartzo SiO2 de alta pureza garantem que n\u00e3o haja polui\u00e7\u00e3o durante o processo de produ\u00e7\u00e3o. No entanto, devido ao longo fluxo de processamento e \u00e0 tecnologia complexa da areia de quartzo de alta pureza, n\u00e3o \u00e9 f\u00e1cil selar totalmente o processo de produ\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n
Para evitar a polui\u00e7\u00e3o atmosf\u00e9rica por poeira, requisitos rigorosos devem ser impostos ao ambiente a\u00e9reo para produ\u00e7\u00e3o, embalagem, armazenamento, etc.<\/p>\n\n\n\n
Elevados requisitos de seguran\u00e7a: A linha de produ\u00e7\u00e3o composta por reagentes fortemente corrosivos, gases t\u00f3xicos (se for utilizada torrefa\u00e7\u00e3o com clora\u00e7\u00e3o), altas temperaturas, etc., deve ter maiores garantias de seguran\u00e7a de produ\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n
A natureza especial das condi\u00e7\u00f5es de processo acima determina os altos requisitos para equipamentos de produ\u00e7\u00e3o de processamento de quartzo de alta pureza. O desenvolvimento de equipamentos de produ\u00e7\u00e3o seguros, ecol\u00f3gicos, eficientes e com economia de energia \u00e9 a condi\u00e7\u00e3o chave para alcan\u00e7ar a escala e a industrializa\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n
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O conte\u00fado total de elementos de impureza como Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, etc., nos produtos americanos Unimin IOTA-STD \u00e9 geralmente <20\u00d7 10^-6, com valor m\u00e1ximo <22\u00d710^-6. Para essas subst\u00e2ncias de alta pureza, os m\u00e9todos de an\u00e1lise qu\u00edmica e a espectroscopia de fluoresc\u00eancia de raios X (XRF) s\u00e3o dif\u00edceis de atender aos seus requisitos de inspe\u00e7\u00e3o de qualidade.<\/p>\n\n\n\n
Para a detec\u00e7\u00e3o de elementos met\u00e1licos, especialmente elementos vestigiais de metais, a espectrometria de emiss\u00e3o \u00f3ptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) tem mais vantagens, com bons limites de detec\u00e7\u00e3o, alta precis\u00e3o de detec\u00e7\u00e3o, curto consumo de tempo e alta sensibilidade. Atualmente, o ICP-OES tornou-se um m\u00e9todo eficaz para detectar vest\u00edgios de componentes qu\u00edmicos de materiais de alta pureza.<\/p>\n\n\n\n
A tecnologia de detec\u00e7\u00e3o de ICP \u00e9 um importante suporte e componente da tecnologia de quartzo de alta pureza, que tem significado pr\u00e1tico e te\u00f3rico para promover o desenvolvimento da tecnologia de quartzo de alta pureza da China.<\/p>\n\n\n\n
O quartzo de alta pureza possui propriedades f\u00edsicas e qu\u00edmicas est\u00e1veis, com caracter\u00edsticas como baixo teor de impurezas e dif\u00edcil dissolu\u00e7\u00e3o do min\u00e9rio. No processo de dissolu\u00e7\u00e3o e lixivia\u00e7\u00e3o de amostras de detec\u00e7\u00e3o de quartzo de alta pureza, os fatores b\u00e1sicos envolvidos incluem peso da amostra, combina\u00e7\u00e3o de reagentes, dosagem de reagentes, pureza de reagentes, etc.<\/p>\n\n\n\n
Esta tecnologia inclui prepara\u00e7\u00e3o de amostras e detec\u00e7\u00e3o de instrumentos, que s\u00e3o duas partes principais. A tecnologia chave \u00e9 a dissolu\u00e7\u00e3o da amostra e a prepara\u00e7\u00e3o da lixivia\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n
Experimentos mostraram que no processo de prepara\u00e7\u00e3o da amostra, o peso da amostra, a combina\u00e7\u00e3o de reagentes, a dosagem do reagente e a pureza do reagente utilizado ter\u00e3o um impacto importante nos resultados de detec\u00e7\u00e3o de ICP.<\/p>\n\n\n\n
A quantidade de quartzo de alta pureza usada \u22652000mg; a pureza do reagente \u00e9 de alto grau de pureza (MOS ou BV-III), a combina\u00e7\u00e3o de reagentes \u00e9 HF+HNO3; HNO3 concentrado \u00e9 utilizado em tr\u00eas vezes, com quantidade total \u22655mL; A dosagem de IC \u00e9 de 25mL.<\/p>\n\n\n\n
De acordo com as caracter\u00edsticas da tecnologia de processamento e os requisitos de pureza da areia de quartzo de alta pureza, peneiras de a\u00e7o n\u00e3o devem ser utilizadas durante todo o processo de prepara\u00e7\u00e3o da amostra para evitar contamina\u00e7\u00e3o por ferro.<\/p>\n\n\n\n
Al\u00e9m disso, a realiza\u00e7\u00e3o de dissolu\u00e7\u00e3o de amostras de quartzo de alta pureza e prepara\u00e7\u00e3o de lixivia\u00e7\u00e3o em condi\u00e7\u00f5es laboratoriais ultralimpas ajudar\u00e1 a evitar a polui\u00e7\u00e3o por impurezas do ar e reduzir erros de detec\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n