En la actualidad, los depósitos mundiales de materia prima de cuarzo de alta pureza se encuentran principalmente en Brasil, Estados Unidos, Canadá, Noruega, Australia, Rusia, China, etc. Un total de 14 yacimientos, sólo 7 minas en producción. Los recursos mundiales de arena de cuarzo de alta pureza son de 50 a 66 millones de toneladas, en recursos de producción de 20 a 25 millones de toneladas.

A finales de 2019, los recursos minerales mundiales de materias primas de cuarzo de alta pureza eran de aproximadamente 73 millones de toneladas, de las cuales Brasil es el primer país con mayores recursos del mundo, con un recurso de 21,11 millones de toneladas, y el tipo de mineral es cristales principalmente naturales; Estados Unidos es el segundo país con mayores recursos, con un recurso de 18,22 millones de toneladas, y el tipo de mineral es principalmente cuarzo tipo pegmatita de granito. Canadá ocupa el tercer lugar en el mundo, con recursos de 10 millones de toneladas, y el tipo de mineral es principalmente cuarzo en veta.

Reconocido internacionalmente son los depósitos de cuarzo pegmatita de granito de los Estados Unidos de América, con grandes reservas, la buena calidad es la más famosa. Materia prima de cuarzo de alta pureza de China mineral de cuarzo veteado y recursos totales a base de cristal de 6,85 millones de toneladas, de los cuales los recursos de cristal son sólo 0,69 millones de toneladas. Distribuido principalmente en Hubei Herb Chun (contenido de SiO2 de mineral de cuarzo de la montaña Ling Qiu de 99,35%), Jiangsu Donghai (contenido de SiO2 de 99,19%), Jingde, Anhui (versión del libro del municipio de Longchuan vetas de contenido de SiO2 de mineral de cuarzo de 99,01 %) y el lago Taihu, y otras áreas, de las cuales Donghai, Jiangsu (contenido de SiO2 del 99,19%), Anhui Jingde (municipio de Banshu, veta Longchuan de mineral de cuarzo con contenido de SiO2 del 99,01%) y el lago Taihu. etc., entre los cuales la calidad del cristal de Jiangsu Donghai es la más superior, pero la cantidad de recursos reservados está a punto de agotarse. Además, también se distribuyen en Anhui Fengyang, Jiangsu Xinyi, área de Xinjiang Altay.

El mineral de cuarzo a partir de la pureza del SiO2 y el contenido de impurezas (FeK, Na, Li, Ca, Mg, etc.), el cuarzo se puede dividir en cuarzo ordinario y cuarzo de alta pureza. En términos generales, la arena de cuarzo con un contenido de SiO2 superior al 99,9%, un contenido de impurezas de Al, Fe, etc. inferior a 20 ppm y un contenido de impurezas de K inferior a 1 ppm se define como cuarzo de alta pureza.

Dependiendo de la pureza, podemos clasificar aún más el cuarzo de alta pureza como de gama baja (3N), de gama media (4N), de gama media-alta (4N5) y de gama alta (4N8 y superior).

Las diferentes aplicaciones específicas de pureza del cuarzo son diferentes, 3N por debajo del cuarzo ordinario utilizado para fabricar vidrio, materiales refractarios, etc. Grado 3N utilizado para fabricar materiales químicos de sistemas de silicato, grado 4N utilizado en embalajes electrónicos y otros campos, 4N8 utilizado en energía fotovoltaica y comunicaciones. , Grado 5N utilizado en semiconductores, chips.

Desde el punto de vista de la aplicación, semiconductores y fotovoltaica para las dos industrias con mayor demanda mundial de arena de cuarzo de alta pureza, el valor agregado del producto es mayor.

La industria de semiconductores y nuevas energías es la industria estratégica central de cada país, el cuarzo de alta pureza como material básico clave, la tecnología de preparación y la exportación están estrictamente protegidas y restringidas.

El mineral en bruto de cuarzo de alta pureza generalmente proviene de cristal, veta de cuarzo, pegmatita de granito y otros minerales como materia prima después de la purificación de un producto mineral. Su proceso de purificación es más complejo y generalmente incluye los siguientes enlaces principales: pretratamiento, tratamiento físico y tratamiento químico. de tres procesos.

1. Etapa de pretratamiento:

Trituración y molienda: el mineral en bruto de cuarzo se tritura y tritura finamente, para luego molerse hasta alcanzar el tamaño de partícula requerido para las posteriores operaciones de eliminación y selección de impurezas.

Fregado: elimine la fina película de hierro, arcilla y otras impurezas que se desprenden fácilmente de la superficie de la arena de cuarzo mediante fregado mecánico o ultrasónico.

Selección o recolección manual: Selección manual de partículas o impurezas de color obviamente visibles.

Separación magnética: utilice un separador magnético para eliminar impurezas magnéticas en la arena de cuarzo, como hematita, limonita y mica negra.

2. Clasificación física:

Separación de colores: uso de tecnología fotoeléctrica para identificar minerales de diferentes colores y eliminar impurezas coloreadas.

Flotación: agregue productos químicos a la solución, de modo que los minerales de impureza y la arena de cuarzo debido a las diferentes propiedades de la superficie para lograr la separación.

3. Tratamiento químico:

Lixiviación ácida: la arena de cuarzo después de la purificación física se sumerge en una solución ácida (como ácido fluorhídrico, ácido clorhídrico u otros ácidos) para disolver los metales alcalinos, metales alcalinotérreos y otras impurezas insolubles en agua pero solubles en ácido encapsulado en su interior o en la superficie de las partículas de cuarzo.

Tratamiento alcalino: Para ciertos tipos específicos de impurezas, también puede ser necesario un tratamiento alcalino.

Tostado con cloración: a veces se utiliza el tostado con cloración a alta temperatura para eliminar algunas de las impurezas que son difíciles de eliminar con ácido.

4. Tratamiento posterior:

Lavado: Después de la lixiviación ácida, la arena de cuarzo se lava varias veces para eliminar el ácido residual y disolver las impurezas.

Deshidratación: Utilice un filtro o una centrífuga para deshidratar la arena de cuarzo lavada.

Secado: La arena de cuarzo deshidratada se seca para asegurar que el producto esté libre de humedad y para evitar la contaminación secundaria o la precipitación de impurezas causadas por la humedad.

Clasificación fina: De acuerdo con los requisitos de pureza del producto final, también se puede realizar una clasificación fina y un cribado para garantizar que el tamaño de las partículas de arena de cuarzo sea uniforme y esté en línea con los estándares de calidad.

A través de la serie de procesos anterior, la arena de cuarzo se puede purificar hasta un alto nivel de pureza de contenido de sílice del 99,9 % o más, para cumplir con los requisitos de aplicaciones de alta gama. Vale la pena señalar que el proceso de producción real del proceso de purificación específico puede ajustarse y optimizarse según las características del mineral de cuarzo, el tipo de impurezas y los requisitos de calidad del producto final y otros factores.

A través de la serie de procesos anterior, la arena de cuarzo se puede purificar a un grado de alta pureza con un contenido de sílice del 99,9% o más para cumplir con los requisitos de aplicaciones de alta gama. Vale la pena señalar que el proceso de producción real de la purificación específica El proceso puede ajustarse y optimizarse según las características del mineral de cuarzo, el tipo de impurezas y los requisitos de calidad del producto final y otros factores.

A través de estos complejos y finos procesos de purificación, se puede reducir eficazmente el contenido de inclusiones gas-líquido e impurezas homogéneas en la arena de cuarzo, a fin de obtener materias primas de arena de cuarzo de alta pureza necesarias para la fabricación de crisoles de cuarzo de alta gama.

Los crisoles de cuarzo suelen estar diseñados con una estructura de doble capa interior y exterior para cumplir con diferentes requisitos funcionales.

La capa interna del crisol de cuarzo requiere una distribución más uniforme del tamaño de partícula de arena de cuarzo de alta pureza, generalmente requiere un tamaño de partícula entre 0,1 y 0,3 mm, y la fracción de masa acumulada en el rango de tamaño de partícula debe ser mayor o igual al 90%, y se requiere que la pureza alcance más de 5N (SiO2=99,998%). Al mismo tiempo, la capa interna del crisol de cuarzo tiene requisitos más estrictos sobre el contenido de inclusiones gas-líquido de la arena de cuarzo de alta pureza, que debe controlarse a un nivel más bajo, y el contenido de estos elementos debe ser tan bajo como posible garantizar la calidad y estabilidad del crisol.

El proceso de periferia interna se refiere principalmente al tratamiento de refinamiento de la pared interna del crisol, el cual requiere altísima pureza y acabado, debido a que es la parte que está en contacto directo con el silicio fundido, y cualquier impureza puede afectar la calidad del mismo. silicio monocristalino. Se logran capas internas altamente homogéneas y puras mediante tecnologías de fusión avanzadas y procesos de moldeo precisos, como el método de moldeo centrífugo, para garantizar que se proporcione un ambiente de temperatura estable y se evite la contaminación durante el proceso de crecimiento del cristal.

Productos como revestimientos exteriores de crisol de cuarzo, tubos de cuarzo, varillas de cuarzo, botes de cuarzo y lingotes de cuarzo están disponibles hasta 4N5. Se presta más atención a la resistencia mecánica general y al aislamiento térmico del crisol. Por ejemplo, la estructura exterior debe ser suficientemente resistente al choque térmico y estar bien aislada para evitar una pérdida excesiva de calor o un calentamiento desigual que podría provocar la rotura del crisol. Para garantizar estas propiedades, es posible que no sea necesario que la capa exterior de cuarzo sea tan pura como la capa interior, pero se requiere el mismo control estricto del proceso de fabricación.

Los crisoles de cuarzo se utilizan principalmente para:

1. Producción de obleas de silicio monocristalino: en las industrias fotovoltaica y de semiconductores para extraer varillas de silicio monocristalino de gran diámetro, un paso importante en la fabricación de células solares y chips de circuitos integrados altamente eficientes.

2. Experimentos de laboratorio de alta temperatura: se utilizan para fundir muestras y recipientes de reacción de alta temperatura en los campos de la ciencia de materiales, la geología y el análisis de minerales.

3. Procesamiento y análisis de otros materiales en ambientes de alta temperatura.

En la actualidad, las materias primas utilizadas para la arena de cuarzo de alta pureza en China se basan principalmente en pegmatita, que se caracteriza principalmente por cristales naturales de gran tamaño incrustados en la matriz de la roca, en los que predominan el cuarzo, el feldespato y la mica. Y el Máquina clasificadora MINGDE AI es un equipo especial para el procesamiento óptico de minerales, de acuerdo con la diferencia de características ópticas del material a seleccionar, que utiliza inteligencia artificial de última generación + tecnología de clasificación fotoeléctrica para clasificar automáticamente las piedras diversas o materiales de desecho de los minerales granulares. El equipo puede identificar rápidamente todo tipo de características de la superficie, como color, forma, textura, brillo, calidad de los minerales, etc. Puede identificar con precisión feldespato blanco y mica en pegmatita y clasificarlos.