Analizë e thelluar: Çfarë është teknologjia e kuarcit me pastërti të lartë?

Kuarci me pastërti të lartë i referohet produkteve të serisë së kuarcit me një pastërti SiO2 më të madhe se 99.9%. Është themeli material i produkteve të nivelit të lartë në industrinë e silikonit, i përdorur gjerësisht në industri të tilla si fotovoltaikë, informacion elektronik, komunikim optik dhe burime elektrolumineshente. Ajo mban një pozicion dhe rol të rëndësishëm në industritë strategjike në zhvillim të materialeve të reja dhe energjisë së re.

Bazuar në pastërtinë e SiO2, mund të klasifikohet në:

• Niveli i ulët me SiO2 ≥ 99,9% (3N)
• Mesi me SiO2 ≥ 99,99% (4N)
• Niveli i lartë me SiO2 ≥ 99,998% (4N8)

Ai gjithashtu mund të klasifikohet bazuar në sasinë totale të elementeve të papastërtive si Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, etj., në:

• Niveli i ulët ≤ 1000×10^-6
• Fundi i mesit ≤ 100×10^-6
• Niveli i lartë ≤ 20×10^-6

Çdo shkallë pastërtie e kuarcit me pastërti të lartë mund të ndahet në lloje të tilla si rrjetë 40-80, 80-140 rrjetë, 80-200 rrjetë, 80-300 rrjetë, etj.

Teknologjia e kuarcit me pastërti të lartë është një projekt inxhinierik sistematik që përfshin teknologjinë e përzgjedhjes së lëndëve të para të kuarcit me pastërti të lartë, teknologjinë e përpunimit, teknologjinë e pajisjeve të përpunimit dhe teknologjinë e inspektimit të cilësisë. Këto aspekte janë të pavarura dhe të ndërlidhura, duke formuar një tërësi teknologjike gjithëpërfshirëse.

Fillimisht, kuarci me pastërti të lartë u përpunua nga kristale natyrale të klasës së parë dhe të dytë. Kristalet natyrore zakonisht formohen në mjedise të zgavrës kristalore në kushte të caktuara gjeologjike. Specifikimi i gjenezës së tyre rezulton në dy mangësi të qenësishme:

1. Rezerva të vogla dhe kushte të këqija minerare, të cilat, pas vitesh zhvillimi dhe shfrytëzimi, çojnë në mënyrë të pashmangshme në mungesë burimesh, çmime të larta dhe pamundësi për të plotësuar nevojat e prodhimit industrial në shkallë të gjerë.

2. Përbërja kimike e kristaleve minerale është e paqëndrueshme dhe e ndikuar nga ndryshimet në mjedisin kristalor. Kjo çon në luhatje të konsiderueshme në përbërjen kimike të lëndës së parë në aplikimet industriale në shkallë të gjerë, duke e bërë standardizimin e lëndës së parë të vështirë dhe të paaftë për të përmbushur nevojat e prodhimit të produkteve të kuarcit me cilësi të lartë dhe me pastërti të lartë.

Kështu, është e nevojshme të fillohet me burime të tjera minerale kuarci për të zgjidhur rrënjësisht problemin e lëndës së parë të kuarcit me pastërti të lartë, që është qasja bazë teknike brenda dhe jashtë vendit.

Në vitet 1990, Japonia përpunoi kuarcin transparent me pastërti të lartë duke përdorur kuarcitin me kokrriza të imta si lëndë të parë.

Rusia dhe Gjermania përpunuan kuarcin me pastërti të lartë duke përdorur kuarcin venë dhe kuarcitin metamorfik si lëndë të parë.

Në vitet 1980, kompania amerikane PPCC përpunoi kuarcin me pastërti të lartë duke përdorur granit nga zona Foxdale në bregun veriperëndimor të Anglisë si lëndë e parë për xhamin kuarc të Evropës Perëndimore. Pastërtia e SiO2 e produktit ishte 4N, përmbajtja e Fe < 1×10^-6 dhe përmbajtja e elementeve të tjera të papastërtive <5×10^-6.

Duke filluar nga vitet 1990, kompania amerikane Unimin filloi të zhvillonte dhe përdorte granitin e pegmatitit në zonën Spruce Pine të Karolinës së Veriut. Ajo ka zhvilluar produkte të serisë së kuarcit me pastërti të lartë si IOTA-STD (klasa standarde), IOTA-4, IOTA-6 dhe IOTA-8, pothuajse duke monopolizuar tregun ndërkombëtar dhe duke u bërë standardi ndërkombëtar.

Është e qartë se përveç kristalit natyror, kuarcit venë dhe kuarcit të granitit midis gjashtë gjenezave të mësipërme, burimet minerale të kuarcit janë lëndë të para ideale për përpunimin e produkteve të kuarcit të nivelit të mesëm dhe të nivelit të lartë të pastërtisë së lartë.

Jo i gjithë kuarci i venave dhe kuarci i granitit mund të përpunohen në kuarc me pastërti të lartë, duke pasur parasysh nivelin aktual të teknologjisë së përpunimit. Vetëm shumë pak, madje jashtëzakonisht të rralla, mund të përpunohen në produkte të nivelit të lartë.

Kjo do të thotë, zgjedhja e kuarcit të venave ose kuarcit të granitit është vetëm drejtimi i duhur i përgjithshëm; nuk e zgjidh çështjen kyçe të përzgjedhjes specifike të lëndës së parë.

Arsyeja kryesore është ekzistenca e llojeve të ndryshme të gjenezave të nënndara të kuarcit venoz dhe granitit, të ndikuar nga kushtet gjeologjike mineralformuese. Ekzistojnë gjithashtu dallime të rëndësishme në karakteristikat mineralogjike, petrologjike dhe depozitimit xeheror të kuarcit të venave dhe granitit të të njëjtit lloj gjenezë.

Sipas raportimeve, kompania amerikane Unimin është shumë selektive në lidhje me lëndët e para të kuarcit me pastërti të lartë dhe ka kërkesa strikte.

Kriteret e përzgjedhjes së lëndës së parë të kuarcit Unimin: Njëra është kuarci me më pak papastërti në strukturën kristalore, si p.sh. përmbajtja e aluminit IOTA-STD (14-18)×10^-6, përmbajtja e aluminit IOTA-4 (8-10)×10^ -6; tjetri është kuarci me më pak përfshirje gaz-lëngësh, si p.sh. graniti pegmatit dhe kristali.

Është treguar se përmbajtja e elementeve të papastërtive në lëndën e parë nuk korrespondon thjesht me cilësinë e saj. Në vend të kësaj, ajo lidhet me selektivitetin e papastërtive të përcaktuara nga karakteristikat mineralogjike të procesit të lëndës së parë. Për shembull, pavarësisht përmbajtjes së lartë të elementit të papastërtisë në mostrat e shkëmbinjve pegmatit Spruce Pine në Shtetet e Bashkuara, ato përdoren si lëndë të para për produktet e nivelit të lartë të IOTA.

Aktualisht, teknologjitë kryesore të përpunimit për kuarcin me pastërti të lartë përfshijnë klasifikimin, pastrimin, shpëlarjen kimike të acidit, flotacionin (flotacioni që përmban fluor dhe pa fluor), ndarjen e gravitetit, ndarjen magnetike, pjekjen me klorinim dhe shpëlarjen mikrobiale. Lëndët e para të përdorura përfshijnë kuarc venë, granit pegmatit, kuarcit dhe gur ranor kuarc.

Kuarci i venës është një venë magmatiko-hidrotermale e lidhur me granitin, kryesisht në forma të çrregullta të venës. Kuarci i venës është i bardhë i pastër me një shkëlqim të yndyrshëm dhe pastërti të lartë, me përmbajtjen e tij të SiO2 që tejkalon 99%. Në Kinë, minierat e kuarcit të venave janë të vendosura kryesisht në zona të tilla si Jiangsu Donghai, Sichuan, Heilongjiang, Hubei, etj. Qarku Qichun i provincës Hubei ka rezerva guri kuarci që tejkalojnë 100 milionë tonë me një përmbajtje silikoni prej më shumë se 99.981 TP3T, duke u renditur i pari në vendi.

Kuarciti formohet nga shkëmbinj silicorë ose ranorë kuarci përmes një sërë metamorfozesh dhe kontaktesh termike, me përmbajtje minerali kuarci në përgjithësi që tejkalon 85%. Shpesh shoqërohet me minerale turmalinë, zirkon, mikë, feldspat dhe argjilë, me fortësi dhe dendësi më të lartë se ajo e gurëve ranor kuarci. Minierat e kuarcitit shpërndahen në Qinghai, Anhui, Liaoning, Shaanxi etj., dhe janë një nga burimet kryesore të lëndëve të para minerale silicore në Kinë.

Gur ranor kuarci është një shkëmb klastik i konsoliduar me një përmbajtje fragmenti kuarci prej më shumë se 95%. Shpesh shoqërohet me minerale turmalinë, rutil, magnetit, mikë, feldspat dhe argjilë. Në Kinë, minierat e gurëve ranor të kuarcit shpërndahen në Sichuan, Hunan, Jiangsu, Zhejiang, Yunnan, Shandong, etj. Ato janë lëndët e para kryesore për përpunimin e qelqit, qeramikës, derdhjes dhe mineraleve dhe materialeve të tjera industriale të kuarcit.

Lënda e parë për rërën kuarci me pastërti të lartë të serisë amerikane Unimin TOTA është graniti pegmatit. Megjithatë, kërkimet në këtë fushë mund të jenë më të forta në Kinë dhe nuk janë bërë arritje të raportuara në përpunimin e rërës kuarci me pastërti të lartë nga graniti pegmatit.

Krahasuar me inxhinierinë e përgjithshme të përpunimit të mineraleve, pajisjet e përpunimit të rërës kuarci me pastërti të lartë kanë karakteristikat e mëposhtme:

Shpëlarja me acid dhe larja me ujë janë lidhje të rëndësishme në teknologjinë e përpunimit të rërës kuarci me pastërti të lartë. Për shkak të kërkesave jashtëzakonisht të larta të pastërtisë SiO2 dhe përmbajtjes së ulët të elementeve të papastërtive në kuarcin me pastërti të lartë, pastërtia e acideve dhe ujit të përdorur duhet të plotësojë kërkesat përkatëse; përndryshe, është e vështirë të prodhohen produkte të kualifikuara.

Shpëlarja me acid të nxehtë luan një rol kyç në përpunimin e pastrimit të kuarcit me pastërti të lartë. Një nga vetitë e rëndësishme kimike të kuarcit është rezistenca e shkëlqyeshme ndaj acidit (përveç HF), ndërsa përbërësit e tjerë të papastërtisë së metaleve në xehe në përgjithësi kanë rezistencë të dobët ndaj acidit. Ky efekt është më i theksuar në kushte të caktuara të temperaturës.

Teknologjia e pastrimit të acidit të përpunimit të kuarcit me pastërti të lartë përdor këtë parim për të arritur pastrimin kimik. Studimet kanë treguar se përdorimi i formulës së duhur të acidit sipas karakteristikave të lëndëve të para minerale mund të largojë më mirë mineralet metalike, mineralet që përmbajnë hekur, mineralet karbonate dhe hekurin me film të hollë midis grimcave të kuarcit në lëndët e para.

Nëse një sasi e caktuar e acidit HF i shtohet kombinimit të formulës së acidit, ajo ka një efekt më të mirë në heqjen e papastërtive të mikrobeve dhe feldspatit në lëndët e para. Prandaj, shpesh përdoren reagentë gërryes të fortë si acidi i nxehtë dhe acidi HF.

Praktika ka vërtetuar se në përpunimin e pastrimit të kuarcit me pastërti të lartë, çdo material në kontakt me lëndët e para, si kontejnerët, ndikojnë ndjeshëm në cilësinë e mostrave. Kontrolli i rreptë i standardeve të materialit në të gjitha lidhjet e përpunimit të rërës kuarci me pastërti të lartë është çelësi për të siguruar cilësi.

Karakteristikat e pastërtisë së kuarcit SiO2 me pastërti të lartë sigurojnë që nuk mund të ketë ndotje gjatë procesit të prodhimit. Megjithatë, për shkak të rrjedhës së gjatë të përpunimit dhe teknologjisë komplekse të rërës kuarci me pastërti të lartë, nuk është e lehtë të mbyllësh plotësisht procesin e prodhimit.

Për të parandaluar ndotjen e ajrit nga pluhuri, mjedisit ajror duhet t'i vendosen kërkesa strikte për prodhim, paketim, ruajtje etj.

Kërkesa të larta sigurie: Linja e prodhimit e përbërë nga reagentë të fortë korrozivë, gazra toksikë (nëse përdoret pjekja me klorim), temperatura të larta etj., duhet të ketë garanci më të larta të sigurisë së prodhimit.

Natyra e veçantë e kushteve të mësipërme të procesit përcakton kërkesat e larta për pajisjet e prodhimit të përpunimit të kuarcit me pastërti të lartë. Zhvillimi i pajisjeve prodhuese të sigurta, miqësore me mjedisin, që kursejnë energji dhe efikase është kushti kryesor për realizimin e shkallës dhe industrializimit.

Përmbajtja totale e elementeve të papastërtive si Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, etj., në produktet amerikane Unimin IOTA-STD është zakonisht < 20× 10^-6, me vlerë maksimale < 22×10^-6. Për substanca të tilla me pastërti të lartë, metodat e analizës kimike dhe spektroskopia e fluoreshencës me rreze X (XRF) janë të vështira për të përmbushur kërkesat e tyre të inspektimit të cilësisë.

Për zbulimin e elementeve metalikë, veçanërisht elementëve gjurmë metalikë, spektrometria e emetimit optik të plazmës së çiftuar në mënyrë induktive (ICP-OES) ka përparësitë më të mëdha, me kufij të mirë zbulimi, saktësi të lartë zbulimi, konsumim të shkurtër kohe dhe ndjeshmëri të lartë. Aktualisht, ICP-OES është bërë një metodë efektive për zbulimin e përbërësve kimikë gjurmë të materialeve me pastërti të lartë.

Teknologjia e zbulimit të ICP është një mbështetje dhe përbërës i rëndësishëm i teknologjisë së kuarcit me pastërti të lartë, e cila ka një rëndësi praktike dhe teorike për promovimin e zhvillimit të teknologjisë së kuarcit me pastërti të lartë të Kinës.

Kuarci me pastërti të lartë ka veti të qëndrueshme fizike dhe kimike, me karakteristika të tilla si përmbajtja e ulët e papastërtive dhe tretja e vështirë e mineralit. Në procesin e shpërbërjes dhe kullimit të mostrave të zbulimit të kuarcit me pastërti të lartë, faktorët bazë të përfshirë përfshijnë peshën e kampionit, kombinimin e reagentit, dozën e reagentit, pastërtinë e reagentit, etj.

Kjo teknologji përfshin përgatitjen e mostrës dhe zbulimin e instrumenteve, të cilat janë dy pjesë kryesore. Teknologjia kryesore është shpërbërja dhe përgatitja e kullimit të kampionit.

Eksperimentet kanë treguar se në procesin e përgatitjes së mostrës, pesha e kampionit, kombinimi i reagentit, doza e reagentit dhe pastërtia e reagentit të përdorur do të kenë një ndikim të rëndësishëm në rezultatet e zbulimit të ICP.

Sasia e kuarcit me pastërti të lartë të përdorur ≥2000mg; Pastërtia e reagentit është një shkallë me pastërti të lartë (MOS ose BV-III), kombinimi i reagentit është HF+HNO3; HNO3 i koncentruar përdoret tre herë, me një sasi totale ≥5mL; Doza e HF është 25 ml.

Sipas karakteristikave të teknologjisë së përpunimit dhe kërkesave të pastërtisë së rërës kuarci me pastërti të lartë, sitat e çelikut nuk duhet të përdoren gjatë gjithë procesit të përgatitjes së mostrës për të shmangur ndotjen me hekur.

Për më tepër, kryerja e tretjes së mostrës së kuarcit me pastërti të lartë dhe përgatitja e shpëlarjes në kushte laboratorike ultra të pastra do të ndihmojë në shmangien e ndotjes nga papastërtitë e ajrit dhe zvogëlimin e gabimeve të zbulimit.

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.