الكريستال السيليكون

2025-03-27

كان الكريستال يُعتبر المادة الخام الرئيسية لإنتاج الكوارتز عالي النقاء. ومع نفاد موارد الكريستال الطبيعي وزيادة الطلب على رمل الكوارتز عالي النقاء، أصبحت تقنية إنتاج رمل الكوارتز عالي النقاء باستخدام خام الكوارتز بدلاً من الكريستال أكثر أهمية.

وفقًا لتنوع الخصائص المعدنية والفيزيائية الكيميائية، يمكن تقسيم معادن الكوارتز إلى النوع الصخري الماجماتي، والنوع المتحول، والنوع المائي، والنوع الرسوبي. من بينها، حبوب الكوارتز في الصخر الجرانيت البجماطي والكوارتز الوريدي لها حجم حبة كبير، مما يجعلها سهلة الانفصال عن الوحدات الفردية. إنها مواد خام مثالية لاستبدال الكريستالات الطبيعية في معالجة منتجات الكوارتز عالي النقاء في النطاق المتوسط والعالي، خاصةً البجماط الجرانيت. على الرغم من أن محتوى الكوارتز فيها لا يتجاوز 30%، فإن حجم حبة الكوارتز كبير للغاية (d>5mm)، ومنفصل تمامًا عن الشوائب بعد الطحن، ومحتوى الشوائب من الكوارتز الفردي قليل.

تشمل معادن الكوارتز المثبتة في الصين 2.31 مليار طن من الكوارتزيت، و1.55 مليار طن من الرمل الكوارتزي، و0.50 مليون طن من الكوارتز. لم يتم العثور على رواسب كبيرة من البجماط الجرانيت ذات القيمة الصناعية. نظرًا للخصائص المميزة لموارد الكوارتز في الصين، تم تحديد أن إعداد الكوارتز عالي النقاء من المواد الخام الكوارتزية ذات الجودة الضعيفة مثل الكوارتز الوريدي والكوارتزيت هو الاتجاه الرئيسي للبحث في المستقبل.

تحليل شوائب الكوارتز

يمكن تقسيم الشوائب الطبيعية للكوارتز إلى ثلاث فئات وفقًا للحجم، والتوزيع، ووجود الشوائب المرافقة: شوائب المعادن الطينية، وشوائب الإدماج، وشوائب البنية البلورية. من الشوائب المعدنية المصاحبة الشائعة الفلسبار، والميكا، والروتيل، والكالسيت، والفلوريت، والهيماتيت، والبايرايت، ومعادن الطين. العناصر الرئيسية للملوثات هي Al، Fe، Ca، Mg، Li، Na، K، Ti، B، H.

من بينها، يعد الألمنيوم والحديد من أكثر الشوائب الضرر في الكوارتز، حيث يمكن أن توجد ليس فقط في شكل معادن مصاحبة، ولكن أيضًا بسهولة تحل محل Si4+ في شبكة الكوارتز لتشكيل رباعي الأوجه من أكسيد الألمنيوم ورباعي الأوجه من الحديد. يتم إدخال شوائب تعويض الشحنة مثل K+ و Na+ و Li+ و H+ بسبب عيوب الشحنة في الشبكة. من السهل نسبيًا الكشف عن شوائب الألمنيوم والحديد.

يمكن إزالة المعادن الطينية المرتبطة بشكل فعال من خلال طرق التركيز الفيزيائية والكيميائية التقليدية، ويمكن تدمير بنية الشوائب من خلال المعالجة بالتحميص عند درجات حرارة عالية. بعد تعزيز عملية استخراج الحمض واستخراج القلويات بشكل متكرر، يمكن تقليل محتوى الشوائب بشكل كبير. ومع ذلك، فإن الشوائب في شبكة الكوارتز يصعب إزالتها، وغالبًا ما تصبح الشوائب في الشبكة عنق الزجاجة النهائي الذي يصعب اختراقه في معالجة رمل الكوارتز عالي النقاء.

إجراءات المعالجة

تشير إجراءات معالجة الكوارتز عالي النقاء إلى عملية إزالة الشوائب المرتبطة والشوائب المدمجة والشوائب الهيكلية البلورية من خام الكوارتز الأصلي، وعادة ما تتضمن التكليس، والتهدئة بالماء، والطحن، والتصنيف، وإزالة الطين بالماء، والتنظيف، والفصل الكهربائي، والاختيار المغناطيسي، والتعويم، وخلع الحمض، وخلع القلويات، والتحميص في درجة حرارة عالية (في الغلاف الجوي) وعمليات أخرى.

رمل الكوارتز عالي النقاء هو رمل الكوارتز الذي يحتوي على نسبة شوائب تتراوح بين 0.0008% إلى 0.005% ومحتوى SiO2 يتراوح بين 99.995% إلى 99.999%. يتم إنتاجه فقط من قبل عدد قليل من الدول المتطورة. في الصين، هناك فقط شركات مثل شركة بايكرونت وشركة كايدا للكوارتز. لذا لا توجد العديد من الشركات، ويتم إنتاجه باستخدام الكريستال كمواد خام. بسبب الحصار الفني، فإن التقارير حول التكنولوجيا وتفاصيل العمليات لمصنعي الكوارتز عالي النقاء، وخاصة الشركات الأجنبية المعنية، نادرة جداً. مبدئياً، يتم إنتاج الكوارتز عالي النقاء من خلال معالجة الكوارتز القائم على الأوردة والجرانيت البيجماتيدي من خلال عملية مشتركة تشمل التكليس، التهدئة بالماء، تصنيف الطحن، التنظيف، الفصل الثقالي، الفصل المغناطيسي، التعويم، التحميص بالكلور، وخلع الحمض الكيميائي. في الوقت الحالي، النوع من رمل الكوارتز عالي النقاء الذي يمكن أن تنتجه الشركات المحلية هو أساساً رمل كوارتز عالي النقاء من الدرجة المتوسطة والمنخفضة بنسبة شوائب تتراوح بين 0.03% إلى 0.005% ومحتوى SiO2 يتراوح بين 99.97% إلى 99.995%.

بالنسبة لرمل الكوارتز المكرر للأغراض الصناعية العامة، فإن اختيار تدفق عملية بسيط نسبيًا بقدر الإمكان يمكن أن يقلل من تكلفة الاستفادة والتنقية. يُنصح باستخدام عملية التنظيف، إزالة الطين، والفصل المغناطيسي، والتي يمكن أن تلبي متطلبات الجودة للرمال الدقيقة. بالنسبة لرمال الكوارتز عالي النقاء وعالي النقاء للغاية، المستخدمة كالرمال عالية التقنية، من الضروري تنقية رمل الكوارتز بشكل إضافي عن طريق التعويم، وخلع الحمض، والتحميص في درجات حرارة عالية (في الغلاف الجوي) وعمليات أخرى. تتطلب متطلبات الجودة لرمال الكوارتز عالي النقاء وعالي النقاء للغاية بشكل عام أن يكون محتوى SiO2 أكبر من 99.99%، ومحتوى Fe2O3 أقل من 0.001%. يجب أن تتحكم عملية التنقية بصرامة في شروط الاختيار، ولكن يجب أيضًا أن تكون لديها متطلبات أكثر صرامة لأجهزة التنقية المقابلة لمنع التلوث الثانوي.