В настоящее время мировые месторождения кварцевого сырья высокой чистоты в основном расположены в Бразилии, США, Канаде, Норвегии, Австралии, России, Китае и так далее. Всего 14 месторождений, в эксплуатации всего 7 шахт. Мировые ресурсы кварцевого песка высокой чистоты составляют 50-66 миллионов тонн, производственные ресурсы - 20-25 миллионов тонн.

По состоянию на конец 2019 года мировые минеральные ресурсы кварцевого сырья высокой чистоты составляли около 73 миллионов тонн, из них Бразилия является первой в мире страной по запасам ресурсов с запасами 21,11 миллиона тонн, а тип руды преимущественно природные кристаллы; Соединенные Штаты являются второй по величине ресурсной страной с запасами 18,22 миллиона тонн, а тип руды в основном представляет собой кварцевый гранит-пегматитовый тип. Канада занимает третье место в мире с запасами 10 миллионов тонн, а тип руды в основном жильный кварц.

На международном уровне признаны месторождения гранитного пегматитового кварца в Соединенных Штатах Америки, с большими запасами, самым известным из которых является хорошее качество. Китайская кварцевая руда высокой чистоты, жильный кварц и кристаллы, общие ресурсы 6,85 миллиона тонн, из которых кристаллические ресурсы составляют всего 0,69 миллиона тонн. В основном распространен в провинции Хубэй Херб Чунь (кварцевая руда горы Лин Цю с содержанием SiO2 99,35%), Цзянсу Дунхай (содержание SiO2 99,19%), Цзиндэ, Аньхой (версия книги поселка Лунчуань жил кварцевой руды с содержанием SiO2 99,01). %) и озеро Тайху, а также другие районы, в том числе Дунхай, Цзянсу (содержание SiO2 99,19%), Аньхой Цзиндэ (поселок Баньшу, жила Лунчуань кварцевой руды с содержанием SiO2 99,01%) и озеро Тайху. и т. д., среди которых качество кристаллов Цзянсу Дунхай является самым лучшим, но количество зарезервированных ресурсов близко к истощению. Кроме того, они также распространены в Аньхой, Фэнъяне, Цзянсу Синьи, Синьцзян-Алтайском районе.

Кварцевую руду по чистоте SiO2 и содержанию примесных элементов (FeK, Na, Li, Ca, Mg и др.) кварц можно разделить на кварц обыкновенный и кварц высокой чистоты. Вообще говоря, кварцевый песок с содержанием SiO2 выше 99,9%, содержанием примесей Al, Fe и т. д. менее 20 ppm и содержанием примесей K менее 1 ppm определяется как кварц высокой чистоты.

В зависимости от чистоты мы можем далее классифицировать кварц высокой чистоты как нижний (3N), средний (4N), средний (4N5) и верхний (4N8 и выше).

Различная чистота кварца в конкретных областях применения различна: 3N ниже обычного кварца, используемого для производства стекла, огнеупорных материалов и т. д. Марка 3N используется для производства химических материалов силикатной системы, марка 4N используется в электронной упаковке и других областях, 4N8 используется в фотоэлектрической технике, средствах связи. , класс 5N, используемый в полупроводниках, чипах.

С точки зрения применения, полупроводниковой и фотоэлектрической промышленности для крупнейшего в мире спроса на кварцевый песок высокой чистоты в двух отраслях, добавленная стоимость продукта выше.

Полупроводниковая и новая энергетическая промышленность являются основной стратегической отраслью каждой страны, кварц высокой чистоты является ключевым основным материалом, технология получения и экспорт строго охраняются и ограничиваются.

Кварцевая сырая руда высокой чистоты обычно состоит из кристаллов, жильного кварца, гранитного пегматита и других руд в качестве сырья после очистки минерального продукта. Процесс очистки более сложен и обычно включает следующие основные звенья: предварительную обработку, физическую обработку и химическую обработку. из трех процессов.

1. Этап предварительной обработки:

Дробление и измельчение: кварцевая руда измельчается и мелко измельчается, а затем измельчается до необходимого размера частиц для последующих операций по удалению и селекции примесей.

Очистка: Удалите тонкопленочное железо, глину и другие легко удаляемые загрязнения с поверхности кварцевого песка с помощью механической или ультразвуковой очистки.

Ручной отбор или сбор: Ручной отбор явно видимых частиц или примесей несоответствующего цвета.

Магнитная сепарация: используйте магнитный сепаратор для удаления магнитных примесей из кварцевого песка, таких как гематит, лимонит и черная слюда.

2. Физическая сортировка:

Цветоделение: использование фотоэлектрической технологии для идентификации минералов разных цветов и удаления цветных примесей.

Флотация: добавьте в раствор химикаты, чтобы примеси минералов и кварцевый песок из-за различных свойств поверхности достигли разделения.

3. Химическая обработка:

Кислотное выщелачивание: кварцевый песок после физической очистки погружают в кислый раствор (например, плавиковую кислоту, соляную кислоту или другие кислоты) для растворения щелочных металлов, щелочноземельных металлов и других примесей, нерастворимых в воде, но растворимых в кислоте, инкапсулированных внутри или на поверхности частиц кварца.

Щелочная обработка: Для некоторых конкретных типов примесей может также потребоваться щелочная обработка.

Хлорирующая обжарка: иногда используется высокотемпературная хлорирующая обжарка для удаления некоторых примесей, от которых трудно избавиться кислотой.

4. Последующее лечение:

Промывка: После кислотного выщелачивания кварцевый песок несколько раз промывают для удаления остатков кислоты и растворенных примесей.

Обезвоживание: используйте фильтр или центрифугу для обезвоживания промытого кварцевого песка.

Сушка: Обезвоженный кварцевый песок высушивается, чтобы гарантировать отсутствие влаги в продукте и предотвратить вторичное загрязнение или осаждение примесей, вызванных влажностью.

Тонкая сортировка: в соответствии с требованиями к чистоте конечного продукта также может быть проведена тонкая сортировка и сортировка, чтобы гарантировать, что размер частиц кварцевого песка является однородным и соответствует стандартам качества.

С помощью описанной выше серии процессов кварцевый песок можно очистить до уровня высокой чистоты с содержанием кремнезема 99,9% и более, чтобы удовлетворить требованиям высокотехнологичных применений. Стоит отметить, что фактический производственный процесс конкретного процесса очистки может быть скорректирован и оптимизирован в соответствии с характеристиками кварцевой руды, типом примесей, требованиями к качеству конечного продукта и другими факторами.

С помощью описанной выше серии процессов кварцевый песок можно очистить до высокой степени чистоты с содержанием кремнезема 99,9% или более, чтобы удовлетворить требования высокотехнологичных применений. Стоит отметить, что фактический процесс производства специальной очистки Процесс может быть скорректирован и оптимизирован в соответствии с характеристиками кварцевой руды, типом примесей, требованиями к качеству конечного продукта и другими факторами.

Благодаря этим сложным и тонким процессам очистки можно эффективно снизить содержание газожидкостных включений и однородных примесей в кварцевом песке, чтобы получить сырье из кварцевого песка высокой чистоты, необходимое для изготовления высококачественных кварцевых тиглей.

Кварцевые тигли обычно имеют внутреннюю и внешнюю двухслойную структуру для удовлетворения различных функциональных требований.

Внутренний слой кварцевого тигля требует более равномерного распределения частиц кварцевого песка высокой чистоты по размерам, обычно требуется размер частиц от 0,1 до 0,3 мм, а совокупная массовая доля в диапазоне размеров частиц должна быть больше или равна 90%, и чистота должна достигать более 5N (SiO2=99,998%). В то же время к внутреннему слою кварцевого тигля предъявляются более строгие требования по содержанию газожидкостных включений в кварцевом песке высокой чистоты, контроль которого необходимо осуществлять на более низком уровне, а содержание этих элементов должно быть минимально допустимым. можно обеспечить качество и стабильность тигля.

Процесс внутренней периферии в основном относится к очистке внутренней стенки тигля, которая требует чрезвычайно высокой чистоты и отделки, поскольку эта часть находится в непосредственном контакте с расплавленным кремнием, и любые примеси могут повлиять на качество монокристаллический кремний. Высокооднородные и чистые внутренние слои достигаются за счет передовых технологий плавления и точных процессов формования, таких как метод центробежного формования, что обеспечивает стабильную температурную среду и предотвращает загрязнение в процессе роста кристаллов.

Доступны такие продукты, как наружные покрытия кварцевых тиглей, кварцевые трубки, кварцевые стержни, кварцевые лодочки и кварцевые слитки до 4N5. Больше внимания уделяется общей механической прочности и теплоизоляции тигля. Например, внешняя конструкция должна быть достаточно устойчивой к тепловому удару и хорошо изолирована, чтобы избежать чрезмерных потерь тепла или неравномерного нагрева, которые могут привести к разрушению тигля. Чтобы обеспечить эти свойства, внешний слой кварца, возможно, не должен быть таким чистым, как внутренний, но требуется такой же строгий контроль производственного процесса.

Кварцевые тигли в основном используются для:

1. Производство монокристаллических кремниевых пластин: в фотоэлектрической и полупроводниковой промышленности для вытягивания монокристаллических кремниевых стержней большого диаметра, важный шаг в производстве высокоэффективных солнечных элементов и интегральных микросхем.

2. Лабораторные высокотемпературные эксперименты: используются для плавления образцов и высокотемпературных реакционных сосудов в области материаловедения, геологии и анализа минералов.

3. Обработка и анализ других материалов в условиях высокой температуры.

В настоящее время сырье, используемое для производства кварцевого песка высокой чистоты в Китае, в основном состоит из пегматита, который в основном характеризуется крупными природными кристаллами, встроенными в матрицу породы, в которой в основном преобладают кварц, полевой шпат и слюда. И Сортировочная машина MINGDE AI это специальное оборудование для оптической обработки минералов, в зависимости от разницы оптических характеристик выбранного материала, с использованием новейшей технологии искусственного интеллекта + фотоэлектрической сортировки для автоматической сортировки различных камней или отходов гранулированных минералов. Оборудование может быстро идентифицировать все виды характеристик поверхности, такие как цвет, форма, текстура, блеск, качество минералов и т. д. Оно может точно идентифицировать белый полевой шпат и слюду в пегматите и сортировать их.