Derinlemesine Analiz: Yüksek Saflıkta Kuvars Teknolojisi Nedir?

Yüksek saflıkta kuvars, SiO2 saflığı 99.9%'den yüksek olan kuvars serisi ürünleri ifade eder. Fotovoltaik, elektronik bilgi, optik iletişim ve elektrominesans kaynaklar gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılan, silikon endüstrisindeki ileri teknoloji ürünlerin maddi temelidir. Yeni malzemeler ve yeni enerji gibi stratejik olarak gelişen endüstrilerde önemli bir konuma ve role sahiptir.

SiO2 saflığına bağlı olarak şu şekilde sınıflandırılabilir:

• SiO2 ≥ 99,9% (3N) ile alt uç
• SiO2 ≥ 99,99% (4N) ile orta uç
• SiO2 ≥ 99,998% (4N8) ile ileri teknoloji

Ayrıca Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni vb. gibi safsızlık elementlerinin toplam miktarına göre de sınıflandırılabilir:

• Düşük uç ≤ 1000×10^-6
• Orta uç ≤ 100×10^-6
• Üst düzey ≤ 20×10^-6

Yüksek saflıkta kuvarsın her saflık derecesi, 40-80 ağ gözü, 80-140 ağ gözü, 80-200 ağ gözü, 80-300 ağ gözü vb. gibi çeşitlere ayrılabilir.

Yüksek saflıkta kuvars teknolojisi, yüksek saflıkta kuvars hammadde seçim teknolojisi, işleme teknolojisi, işleme ekipmanı teknolojisi ve kalite kontrol teknolojisini içeren sistematik bir mühendislik projesidir. Bu yönler hem bağımsız hem de birbiriyle ilişkilidir ve kapsamlı bir teknolojik bütün oluşturur.

Başlangıçta, yüksek saflıkta kuvars, birinci ve ikinci sınıf doğal kristallerden işlendi. Doğal kristaller genellikle belirli jeolojik koşullar altında kristal boşluklu ortamlarda oluşur. Oluşumlarının özgüllüğü iki doğal eksiklikle sonuçlanır:

1. Yıllar süren geliştirme ve kullanımdan sonra kaçınılmaz olarak kaynak kıtlığına, yüksek fiyatlara ve büyük ölçekli endüstriyel üretimin ihtiyaçlarının karşılanamamasına yol açan küçük rezervler ve kötü madencilik koşulları.

2. Mineral kristallerinin kimyasal bileşimi kararsızdır ve kristal ortamdaki değişikliklerden etkilenir. Bu, büyük ölçekli endüstriyel uygulamalarda hammadde kimyasal bileşiminde önemli dalgalanmalara yol açarak hammadde standardizasyonunu zorlaştırır ve üst düzey, yüksek saflıkta kuvars ürün üretiminin ihtiyaçlarını karşılayamaz hale getirir.

Bu nedenle yurt içinde ve yurt dışında temel teknik yaklaşım olan yüksek saflıktaki kuvars hammaddesi problemini temelden çözmek için diğer kuvars mineral kaynaklarından başlamak gerekmektedir.

1990'larda Japonya, hammadde olarak ince taneli kuvarsit kullanarak şeffaf, yüksek saflıkta kuvars işledi.

Rusya ve Almanya, damarlı kuvars ve metamorfik kuvarsiti hammadde olarak kullanarak yüksek saflıkta kuvars işledi.

1980'lerde Amerikan şirketi PPCC, Batı Avrupa kuvars camının hammaddesi olarak İngiltere'nin kuzeybatı kıyısındaki Foxdale bölgesinden gelen graniti kullanarak yüksek saflıkta kuvars işledi. Ürünün SiO2 saflığı 4N, Fe içeriği < 1×10^-6 ve diğer safsızlık elementi içerikleri < 5×10^-6 idi.

1990'lı yıllardan itibaren Amerikan şirketi Unimin, Kuzey Carolina'nın Ladin Çamı bölgesindeki pegmatit granitini etkin bir şekilde geliştirmeye ve kullanmaya başladı. IOTA-STD (standart sınıf), IOTA-4, IOTA-6 ve IOTA-8 gibi yüksek saflıkta kuvars serisi ürünler geliştirerek uluslararası pazarı adeta tekeline alarak uluslararası standart haline geldi.

Yukarıdaki altı oluşum arasında doğal kristal, damarlı kuvars ve granit kuvarsın yanı sıra, kuvars mineral kaynaklarının orta ve üst düzey yüksek saflıkta kuvars ürünlerinin işlenmesi için ideal hammaddeler olduğu açıktır.

Mevcut işleme teknolojisi seviyesi göz önüne alındığında, tüm damar kuvarsları ve granit kuvarsları yüksek saflıkta kuvars halinde işlenemez. Sadece çok azı, hatta istisnai derecede nadir olanları, ileri teknoloji ürünü ürünler haline getirilebiliyor.

Yani damarlı kuvars veya granit kuvarsın seçilmesi yalnızca doğru genel yöndür; spesifik hammadde seçimine ilişkin temel sorunu çözmez.

Bunun temel nedeni, cevheri oluşturan jeolojik koşullardan etkilenen, damar kuvars ve granitin çeşitli alt bölümlere ayrılmış oluşum türlerinin varlığıdır. Aynı oluşum tipindeki damar kuvars ve granitlerin mineralojisi, petrolojisi ve cevher yatağı özelliklerinde de önemli farklılıklar vardır.

Raporlara göre Amerikan şirketi Unimin, yüksek saflıkta kuvars hammaddeleri konusunda oldukça seçici ve katı gerekliliklere sahip.

Unimin Kuvars Hammadde Seçim Kriteri: Biri, IOTA-STD alüminyum içeriği (14-18)×10^-6, IOTA-4 alüminyum içeriği (8-10)×10^ gibi kristal yapısında en az yabancı madde içeren kuvarstır. -6; diğeri ise pegmatit granit ve kristal gibi daha az gaz-sıvı kapanımları içeren kuvarstır.

Hammaddedeki safsızlık elementlerinin içeriğinin yalnızca kalitesiyle örtüşmediği gösterilmiştir. Bunun yerine, ham maddenin proses mineralojik özellikleri tarafından belirlenen safsızlıkların seçiciliği ile ilgilidir. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Ladin Çamı pegmatit kaya örneklerindeki yüksek yabancı madde içeriğine rağmen, bunlar IOTA'nın üst düzey ürünleri için hammadde olarak kullanılıyor.

Şu anda, yüksek saflıkta kuvars için ana işleme teknolojileri arasında sınıflandırma, temizleme, kimyasal asit liçi, yüzdürme (hem flor içeren hem de flor içermeyen yüzdürme), yerçekimiyle ayırma, manyetik ayırma, klorlamayla kavurma ve mikrobiyal liç yer almaktadır. Kullanılan hammaddeler arasında damarlı kuvars, pegmatit granit, kuvarsit ve kuvars kumtaşı bulunur.

Kuvars damarı, çoğunlukla düzensiz damar formlarında, granitle ilişkili magmatik-hidrotermal bir damardır. Damar kuvars, 99%'yi aşan SiO2 içeriği ile yağlı bir parlaklığa ve yüksek saflığa sahip saf beyazdır. Çin'de damar kuvars madenleri esas olarak Jiangsu Donghai, Sichuan, Heilongjiang, Hubei vb. bölgelerde bulunmaktadır. Hubei Eyaletinin Qichun İlçesi, 99.98%'den fazla silikon içeriği ile 100 milyon tonu aşan kuvars taşı rezervlerine sahiptir ve bu alanda birinci sırada yer almaktadır. ülke.

Kuvarsit, silisli kayalardan veya kuvars kumtaşlarından bir dizi metamorfoz ve termal temas yoluyla oluşur ve kuvars mineral içeriği genellikle 85%'yi aşar. Genellikle turmalin, zirkon, mika, feldispat ve kil mineralleriyle ilişkilendirilir; sertliği ve yoğunluğu kuvars kumtaşından daha yüksektir. Kuvarsit madenleri Qinghai, Anhui, Liaoning, Shaanxi vb.'de dağıtılmaktadır ve Çin'deki silisli mineral hammaddelerinin ana kaynaklarından biridir.

Kuvars kumtaşı, 95%'den fazla kuvars parçası içeriğine sahip, konsolide kırıntılı bir kayadır. Genellikle turmalin, rutil, manyetit, mika, feldispat ve kil mineralleriyle ilişkilendirilir. Çin'de kuvars kumtaşı madenleri Sichuan, Hunan, Jiangsu, Zhejiang, Yunnan, Shandong vb. bölgelerde dağıtılmaktadır. Bunlar cam, seramik, döküm ve diğer kuvars endüstriyel mineralleri ve malzemelerinin işlenmesinde ana hammaddelerdir.

Amerikan Unimin TOTA serisi yüksek saflıkta kuvars kumunun hammaddesi pegmatit granittir. Bununla birlikte, bu alandaki araştırmalar Çin'de daha güçlü olabilir ve pegmatit granitten yüksek saflıkta kuvars kumunun işlenmesinde bildirilen hiçbir başarı kaydedilmemiştir.

Genel cevher işleme mühendisliğiyle karşılaştırıldığında, yüksek saflıkta kuvars kumu işleme ekipmanı aşağıdaki özelliklere sahiptir:

Asit liçi ve suyla yıkama, yüksek saflıkta kuvars kumu işleme teknolojisindeki önemli bağlantılardır. Son derece yüksek SiO2 saflık gereklilikleri ve yüksek saflıktaki kuvarstaki yabancı madde elementlerinin düşük içeriği nedeniyle, kullanılan asitlerin ve suyun saflığı ilgili gereksinimleri karşılamalıdır; aksi halde kaliteli ürün üretmek zordur.

Sıcak asit liçi, yüksek saflıkta kuvarsın saflaştırılmasında önemli bir rol oynar. Kuvarsın önemli kimyasal özelliklerinden biri mükemmel asit direncidir (HF hariç), cevherdeki diğer metal safsızlık bileşenleri genellikle zayıf asit direncine sahiptir. Bu etki belirli sıcaklık koşullarında daha belirgindir.

Yüksek saflıkta kuvars işleme asit liçi teknolojisi, kimyasal saflaştırmayı sağlamak için bu prensibi kullanır. Araştırmalar, mineral hammaddelerin özelliklerine göre uygun asit formülünün kullanılmasının, hammaddelerdeki metal minerallerini, demir içeren mineralleri, karbonat minerallerini ve kuvars parçacıkları arasındaki ince film demiri daha iyi uzaklaştırabildiğini göstermiştir.

Asit formülü kombinasyonuna belirli bir miktarda HF asit eklenirse, ham maddelerdeki eser mika ve feldspat safsızlıklarının giderilmesinde daha iyi bir etkiye sahiptir. Bu nedenle sıcak asit ve HF asit gibi güçlü korozif reaktifler sıklıkla kullanılır.

Uygulama, yüksek saflıkta kuvarsın saflaştırma işleminde, kaplar gibi ham maddelerle temas eden herhangi bir malzemenin numunelerin kalitesini önemli ölçüde etkilediğini kanıtlamıştır. Yüksek saflıkta kuvars kumunun tüm işleme bağlantılarında malzeme standartlarının sıkı kontrolü, kaliteyi sağlamanın anahtarıdır.

Yüksek saflıkta kuvars SiO2 saflığının özellikleri, üretim sürecinde kirlilik olmamasını sağlar. Ancak yüksek saflıkta kuvars kumunun uzun işlem akışı ve karmaşık teknolojisi nedeniyle üretim sürecini tamamen tamamlamak kolay değildir.

Havadaki toz kirliliğini önlemek için üretim, paketleme, depolama vb. için hava ortamına katı gereklilikler getirilmelidir.

Yüksek Güvenlik Gereksinimleri: Güçlü aşındırıcı reaktifler, zehirli gazlar (klorlu kavurma kullanılıyorsa), yüksek sıcaklıklar vb. içeren üretim hattının daha yüksek üretim güvenliği garantilerine sahip olması gerekir.

Yukarıdaki proses koşullarının özel doğası, yüksek saflıkta kuvars işleme üretim ekipmanına yönelik yüksek gereksinimleri belirler. Güvenli, çevre dostu, enerji tasarruflu ve verimli üretim ekipmanı geliştirmek, ölçek ve sanayileşmeyi gerçekleştirmenin temel koşuludur.

Amerikan Unimin IOTA-STD ürünlerindeki Al, B, Li, K, Na, Ca, Mg, Ti, Fe, Mn, Cu, Cr, Ni vb. gibi safsızlık elementlerinin toplam içeriği genellikle < 20×'dir. 10^-6, maksimum değer < 22×10^-6. Bu tür yüksek saflıktaki maddeler için kimyasal analiz yöntemleri ve X-ışını floresans spektroskopisinin (XRF) kalite kontrol gereksinimlerini karşılaması zordur.

Metal elementlerin, özellikle eser metal elementlerin tespiti için, endüktif eşleşmiş plazma optik emisyon spektrometrisi (ICP-OES), iyi tespit limitleri, yüksek tespit doğruluğu, kısa zaman tüketimi ve yüksek hassasiyet ile en fazla avantaja sahiptir. Şu anda ICP-OES, yüksek saflıkta malzemelerin eser miktardaki kimyasal bileşenlerini tespit etmek için etkili bir yöntem haline gelmiştir.

ICP algılama teknolojisi, Çin'in yüksek saflıkta kuvars teknolojisinin gelişimini teşvik etmek için pratik ve teorik öneme sahip olan, yüksek saflıkta kuvars teknolojisinin önemli bir desteği ve bileşenidir.

Yüksek saflıkta kuvars, düşük safsızlık içeriği ve zor cevher çözünmesi gibi özelliklere sahip, kararlı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir. Yüksek saflıkta kuvars tespit numunelerinin çözülmesi ve süzülmesi sürecinde, ilgili temel faktörler arasında numune ağırlığı, reaktif kombinasyonu, reaktif dozajı, reaktif saflığı vb. yer alır.

Bu teknoloji, iki ana bölüm olan numune hazırlama ve cihaz tespitini içerir. Anahtar teknoloji numunenin çözünmesi ve liç işlemine hazırlanmasıdır.

Deneyler, numune hazırlama sürecinde numune ağırlığının, reaktif kombinasyonunun, reaktif dozajının ve kullanılan reaktif saflığının ICP tespit sonuçları üzerinde önemli bir etkiye sahip olacağını göstermiştir.

Kullanılan yüksek saflıkta kuvars miktarı ≥2000mg; reaktif saflığı yüksek saflıkta bir derecedir (MOS veya BV-III), reaktif kombinasyonu HF+HNO3'tür; konsantre HNO3 toplam miktarı ≥5 mL olacak şekilde üç kez kullanılır; HF dozajı 25 mL'dir.

Yüksek saflıkta kuvars kumunun işleme teknolojisi özellikleri ve saflık gereksinimlerine göre, demir kontaminasyonunu önlemek için numune hazırlama sürecinin tamamı boyunca çelik elekler kullanılmamalıdır.

Ek olarak, yüksek saflıkta kuvars numunesi çözünmesi ve liç hazırlama işleminin ultra temiz laboratuvar koşullarında yapılması, hava kirliliğinin önlenmesine ve tespit hatalarının azaltılmasına yardımcı olacaktır.

GlobalQT, dünya çapında yüksek saflıkta kuvars endüstrisi için özelleştirilebilir çözümler sunan kuvars tüpler ve kuvars tüp ısıtıcılar konusunda uzmanlaşmıştır. Kalite, rekabetçi fiyatlandırma ve müşterilerimizin özel ihtiyaçlarını karşılama konusunda kararlıyız. Güvenilir hizmet ve uzmanlık için aşağıdakilerle iş ortaklığı kurun GlobalQT. contact@globalquartztube.com adresinden bize ulaşın.