Дубинску анализу: Шта је технологија добијања высокочистого кварца?

Кварц високе чистоће се односи на производе серије кварца са чистоћом СиО2 већом од 99,91ТП3Т. То је материјална основа за врхунске производе у индустрији силицијума, који се широко користе у индустријама као што су фотонапон, електронске информације, оптичка комуникација и електролуминисцентни извори. Има важну позицију и улогу у стратешким индустријама нових материјала и енергије у настајању.

На основу чистоће СиО2, може се класификовати на:

• Лов-енд са СиО2 ≥ 99,91ТП3Т (3Н)
• Средњи део са СиО2 ≥ 99,991ТП3Т (4Н)
• Врхунски са СиО2 ≥ 99,9981ТП3Т (4Н8)

Такође се може класификовати на основу укупне количине елемената нечистоћа као што су Ал, Б, Ли, К, На, Ца, Мг, Ти, Фе, Мн, Цу, Цр, Ни, итд., у:

• Лов-енд ≤ 1000×10^-6
• Средњи крај ≤ 100×10^-6
• Хигх-енд ≤ 20×10^-6

Сваки степен чистоће кварца високе чистоће може се поделити на варијанте као што су 40-80 месх, 80-140 месх, 80-200 месх, 80-300 месх, итд.

Технологија кварца високе чистоће је систематски инжењерски пројекат који укључује технологију селекције кварцних сировина високе чистоће, технологију обраде, технологију опреме за обраду и технологију контроле квалитета. Ови аспекти су и независни и међусобно повезани, чинећи свеобухватну технолошку целину.

У почетку је кварц високе чистоће прерађиван од природних кристала првог и другог разреда. Природни кристали се обично формирају у окружењу кристалних шупљина под одређеним геолошким условима. Специфичност њихове генезе резултира у два инхерентна недостатка:

1. Мале резерве и лоши услови ископавања, који после година развоја и коришћења неминовно доводе до оскудице ресурса, високих цена и немогућности да се подмире потребе велике индустријске производње.

2. Хемијски састав минералних кристала је нестабилан и под утицајем промена у кристалној средини. Ово доводи до значајних флуктуација у хемијском саставу сировина у великим индустријским применама, што отежава стандардизацију сировина и не може да задовољи потребе производње кварцних производа високе класе и високе чистоће.

Дакле, неопходно је кренути са другим минералним ресурсима кварца да би се суштински решио проблем сировине кварца високе чистоће, што је основни технички приступ у земљи и иностранству.

Деведесетих година прошлог века, Јапан је прерађивао провидни кварц високе чистоће користећи финозрнасти кварцит као сировину.

Русија и Немачка су прерађивале кварц високе чистоће користећи венски кварц и метаморфни кварцит као сировине.

Осамдесетих година прошлог века америчка компанија ППЦЦ је прерађивала кварц високе чистоће користећи гранит из области Фоксдејл на северозападној обали Енглеске као сировину за западноевропско кварцно стакло. Чистоћа СиО2 производа била је 4Н, садржај Фе < 1×10^-6, а садржај осталих елемената нечистоћа < 5×10^-6.

Почевши од 1990-их, америчка компанија Унимин почела је да развија и ефикасно користи пегматит гранит у области Спруце Пине у Северној Каролини. Развио је производе серије кварца високе чистоће као што су ИОТА-СТД (стандардни разред), ИОТА-4, ИОТА-6 и ИОТА-8, готово монополизирајући међународно тржиште и постајући међународни стандард.

Очигледно је да су поред природног кристала, венског кварца и гранитног кварца међу шест горе наведених, минерални ресурси кварца идеална сировина за прераду производа средњег и високог квалитета високе чистоће.

Не може се сав венски кварц и гранитни кварц прерадити у кварц високе чистоће, с обзиром на тренутни ниво технологије обраде. Само мали број, чак и изузетно ретки, може се прерадити у врхунске производе.

То јест, одабир венског кварца или гранитног кварца је само прави општи правац; не решава кључно питање избора специфичне сировине.

Главни разлог је постојање различитих подељених генезних типова венског кварца и гранита, под утицајем рудотворних геолошких услова. Постоје и значајне разлике у минералогији, петрологији и карактеристикама рудних лежишта венског кварца и гранита истог типа генезе.

Према извештајима, америчка компанија Унимин је веома селективна у погледу кварцних сировина високе чистоће и има строге захтеве.

Критеријуми за избор сировине Унимин кварца: Један је кварц са најмање нечистоћа у кристалној структури, као што је ИОТА-СТД садржај алуминијума (14-18)×10^-6, ИОТА-4 садржај алуминијума (8-10)×10^ -6; други је кварц са мање гасно-течних инклузија, као што су пегматит гранит и кристал.

Показало се да садржај елемената нечистоће у сировини не одговара једноставно њеном квалитету. Уместо тога, односи се на селективност нечистоћа коју одређују минералошке карактеристике процеса сировине. На пример, упркос високом садржају нечистоћа у узорцима пегматитних стена Спруце Пине у Сједињеним Државама, они се користе као сировине за ИОТА-ине врхунске производе.

Тренутно, главне технологије обраде кварца високе чистоће укључују оцењивање, рибање, испирање хемијском киселином, флотацију (флотацију која садржи флуор и нефлуор), гравитационо одвајање, магнетно одвајање, хлорисање пржења и микробно испирање. Сировине које се користе укључују венски кварц, пегматит гранит, кварцит и кварцни пешчар.

Жилни кварц је магматско-хидротермална вена сродна граниту, углавном у неправилним венским облицима. Венски кварц је чисто беле боје са масним сјајем и високе чистоће, са садржајем СиО2 који прелази 991ТП3Т. У Кини, рудници венског кварца се углавном налазе у областима као што су Јиангсу Донгхаи, Сецхуан, Хеилонгјианг, Хубеи, итд. Округ Кицхун провинције Хубеи има резерве кварцног камена веће од 100 милиона тона са садржајем силицијума већим од 99.981ТП3Т, што је прво на ранг листи. земља.

Кварцит се формира од силицијумских стена или кварцних пешчара кроз серију метаморфозе и термичког контакта, са садржајем минерала кварца генерално изнад 851ТП3Т. Често се повезује са турмалином, цирконом, лискуном, фелдспатом и минералима глине, чија је тврдоћа и густина већа од кварцног пешчара. Рудници кварцита су распоређени у Ћингхају, Анхуију, Лиаонингу, Шансију итд., И један су од главних извора силицијумских минералних сировина у Кини.

Кварцни пешчар је консолидована кластична стена са садржајем фрагмената кварца већим од 951ТП3Т. Често се повезује са турмалином, рутилом, магнетитом, лискуном, фелдспатом и минералима глине. У Кини, рудници кварцног пешчара се дистрибуирају у Сечуану, Хунану, Ђангсуу, Џеђиангу, Јунану, Шандонгу, итд. Они су главна сировина за прераду стакла, керамике, ливења и других кварцних индустријских минерала и материјала.

Сировина за амерички Унимин ТОТА серију кварцног песка високе чистоће је пегматит гранит. Међутим, истраживања у овој области би могла бити јача у Кини, а нису забележена никаква достигнућа у преради кварцног песка високе чистоће од пегматитног гранита.

У поређењу са општим инжењерингом за прераду минерала, опрема за обраду кварцног песка високе чистоће има следеће карактеристике:

Испирање киселином и испирање водом су важне карике у технологији прераде кварцног песка високе чистоће. Због изузетно високих захтева за чистоћом СиО2 и ниског садржаја нечистоћа у кварцу високе чистоће, чистоћа киселина и воде која се користи мора да испуни одговарајуће захтеве; иначе је тешко произвести квалификоване производе.

Испирање врућом киселином игра кључну улогу у пречишћавању кварца високе чистоће. Једна од важних хемијских особина кварца је одлична отпорност на киселине (осим за ХФ), док остале компоненте металних нечистоћа у руди генерално имају слабу отпорност на киселине. Овај ефекат је израженији под одређеним температурним условима.

Технологија киселог лужења кварца високе чистоће користи овај принцип за постизање хемијског пречишћавања. Истраживања су показала да коришћење одговарајуће киселинске формуле у складу са карактеристикама минералних сировина може боље уклонити металне минерале, минерале који садрже гвожђе, карбонатне минерале и танкослојно гвожђе између честица кварца у сировинама.

Ако се у комбинацију формуле киселине дода одређена количина ХФ киселине, она има бољи ефекат на уклањање трагова лискуна и нечистоћа фелдспата у сировинама. Због тога се често користе јаки корозивни реагенси као што су врућа киселина и ХФ киселина.

Пракса је показала да у пречишћавању кварца високе чистоће сваки материјал у контакту са сировинама, као што су контејнери, значајно утиче на квалитет узорака. Строга контрола стандарда материјала у свим карикама обраде кварцног песка високе чистоће је кључ за обезбеђивање квалитета.

Карактеристике чистоће кварцног СиО2 високе чистоће осигуравају да не може доћи до загађења током процеса производње. Међутим, због дугог тока обраде и сложене технологије кварцног песка високе чистоће, није лако потпуно затворити производни процес.

Да би се спречило загађење ваздуха прашином, морају се поставити строги захтеви за ваздушну средину за производњу, паковање, складиштење итд.

Високи безбедносни захтеви: Производна линија састављена од јаких корозивних реагенаса, токсичних гасова (ако се користи хлорисање), високих температура итд., мора имати веће гаранције за безбедност производње.

Посебна природа горе наведених услова процеса одређује високе захтеве за производну опрему за прераду кварца високе чистоће. Развој безбедне, еколошки прихватљиве, штедљиве и ефикасне производне опреме је кључни услов за реализацију обима и индустријализације.

Укупан садржај елемената нечистоћа као што су Ал, Б, Ли, К, На, Ца, Мг, Ти, Фе, Мн, Цу, Цр, Ни, итд., у америчким Унимин ИОТА-СТД производима обично је < 20× 10^-6, са максималном вредношћу < 22×10^-6. За такве супстанце високе чистоће, методе хемијске анализе и рендгенска флуоресцентна спектроскопија (КСРФ) тешко могу да испуне захтеве за инспекцију квалитета.

За детекцију металних елемената, посебно елемената у траговима, индуктивно спрегнута плазма оптичка емисиона спектрометрија (ИЦП-ОЕС) има највише предности, са добрим границама детекције, високом прецизношћу детекције, кратком потрошњом времена и високом осетљивошћу. Тренутно, ИЦП-ОЕС је постао ефикасан метод за детекцију трагова хемијских компоненти материјала високе чистоће.

ИЦП технологија детекције је важна подршка и компонента кварцне технологије високе чистоће, која има практични и теоријски значај за промовисање развоја кинеске технологије кварца високе чистоће.

Кварц високе чистоће има стабилна физичка и хемијска својства, са карактеристикама као што су низак садржај нечистоћа и тешко растварање руде. У процесу растварања и испирања узорака за детекцију кварца високе чистоће, основни фактори који су укључени су тежина узорка, комбинација реагенса, доза реагенса, чистоћа реагенса итд.

Ова технологија укључује припрему узорка и детекцију инструмената, што су два главна дела. Кључна технологија је растварање узорка и припрема за испирање.

Експерименти су показали да ће у процесу припреме узорка, тежина узорка, комбинација реагенса, доза реагенса и чистоћа реагенса који се користи, имати важан утицај на резултате детекције ИЦП.

Количина коришћеног кварца високе чистоће ≥2000мг; чистоћа реагенса је високог степена чистоће (МОС или БВ-ИИИ), комбинација реагенса је ХФ+ХНО3; концентровани ХНО3 се користи три пута, са укупном количином ≥5мЛ; ХФ доза је 25 мл.

У складу са карактеристикама технологије обраде и захтевима за чистоћу кварцног песка високе чистоће, челична сита се не смеју користити током целог процеса припреме узорка како би се избегла контаминација гвожђем.

Поред тога, спровођење растварања узорка кварца високе чистоће и припреме за испирање у ултра чистим лабораторијским условима ће помоћи да се избегне загађење ваздуха нечистоћама и смањи грешке у детекцији.

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 Глобални кт. Contact us at contact@globalquartztube.com.