Dal programma di purificazione della sabbia di quarzo ordinaria a quello della sabbia di quarzo di elevata purezza: percorso tecnologico, processo centrale e soluzione globale

Abstract: Come purificare la sabbia di quarzo ordinaria (il cui contenuto di SiO₂ è solitamente inferiore al 99,5%) in sabbia di quarzo di elevata purezza (SiO₂≥99,99%-99,999%) che soddisfa i requisiti dei settori ad alta tecnologia come il fotovoltaico, le fibre ottiche, i semiconduttori, ecc. è una delle sfide principali della moderna industria dei materiali. ElevateSilica, con la sua tecnologia di processo completa e le sue capacità di integrazione delle attrezzature, fornisce ai clienti soluzioni personalizzate di purificazione della sabbia di quarzo ad alta purezza, dalla convalida in laboratorio alla produzione industriale. soluzioni di purificazione.

I. Introduzione: attraversare il baratro della purezza

Esiste un enorme "divario di purezza" tra la sabbia di quarzo ordinaria e la sabbia di quarzo ad alta purezza. Questo divario non è solo la differenza percentuale nel contenuto di silice, ma anche il limite di controllo sul tipo, sul contenuto e sulla presenza di impurità interne. La sabbia di quarzo di elevata purezza (solitamente indicata come SiO₂>99,99% del prodotto) è la produzione di crogioli fotovoltaici, aste prefabbricate in fibra ottica, dispositivi ottici di fascia alta e componenti elettronici dei principali materiali di base. Per ottenere la trasformazione della sabbia di quarzo ordinaria in sabbia di quarzo ad alta purezza, è necessario un programma di purificazione scientifico, preciso ed economicamente fattibile.

In secondo luogo, la pietra angolare del programma di purificazione: la valutazione della fattibilità delle materie prime.

Non tutte le sabbie di quarzo comuni sono adatte alla purificazione ad alto grado di purezza. Il primo passo del programma è una valutazione precisa della materia prima.

• Analisi mineralogica: determinare il tipo e il contenuto di minerali di calcopirite (ad es. feldspato, mica, argilla).

• Analisi delle impurità: l'analisi chiave è se le impurità come ferro, alluminio, potassio, sodio, ecc. sono in fasi minerali separate o sono presenti all'interno del quarzo come inclusioni fluide, sostituzioni reticolari, ecc. Quest'ultima è la principale difficoltà di purificazione.

• Valutazione della mineralogia di processo: giudicare il potenziale e l'economia di questa materia prima per raggiungere il grado target attraverso il percorso tecnologico esistente per mezzo di piccoli esperimenti di prova.

III. Programma di purificazione in quattro fasi da sabbia di quarzo ordinaria a sabbia di quarzo di elevata purezza

Un programma di purificazione completo è un progetto sistematico sinergico a più fasi e a più tecnologie; il programma di ElevateSilica è suddiviso nelle seguenti quattro fasi:

Fase 1: Pretrattamento e purificazione fisica (pre-arricchimento)
Obiettivo: rimuovere la maggior parte delle singole impurità minerali e preparare la materia prima a una profonda purificazione chimica.

1. Frantumazione e macinazione: utilizzando attrezzature ad alta purezza come frantoi a rulli multistrato e frantoi a cono, il minerale viene gradualmente frantumato fino alla dimensione di dissociazione del monomero per ridurre al minimo la contaminazione secondaria.

2. Lavaggio e deslimazione: utilizzare la forza meccanica per lavare il sottile film di ferro e le impurità adesive sulla superficie del quarzo e rimuovere i minerali argillosi a grana fine attraverso la deslimazione idraulica.

3. Separazione per gravità e separazione magnetica:

   • Selezione per gravità: rimozione di minerali densi come granato e tormalina.

   • Separazione magnetica: il principale mezzo fisico di rimozione del ferro. Al fine di rimuovere i minerali magnetici forti (come la magnetite) utilizzando la separazione magnetica a media forza, e quindi utilizzare un separatore magnetico forte ad alto gradiente per rimuovere l'ematite, la mica nera e altri minerali magnetici deboli, è possibile ridurre significativamente il Fe₂O₃.

Fase 2: Purificazione chimica profonda (processo centrale)
Obiettivo: rimuovere le tracce di impurità difficili da eliminare con metodi fisici e incapsulate sulla superficie o all'interno delle particelle di quarzo.

1. La purificazione con lisciviazione acida (decapaggio) è il pilastro di questa fase.

   • Principio: l' utilizzo di una miscela di acidi (ad es. acido cloridrico, acido solforico, acido ossalico, acido fluoridrico, ecc.) reagisce con i minerali impuri in condizioni di riscaldamento, provocandone la dissoluzione.

   • I vantaggi di ElevateSilica:

     • Formulazione acida personalizzata: il tipo, la concentrazione e il rapporto degli acidi sono ottimizzati in base alle caratteristiche delle impurità presenti nella materia prima, trovando il miglior equilibrio tra l'efficienza della lisciviazione e la riduzione della perdita di quarzo.

     • Condizioni di reazione migliorate: la lisciviazione agitata e quella assistita da ultrasuoni sono utilizzate per aumentare la permeabilità della soluzione acida e migliorare l'efficienza di rimozione delle inclusioni.

     • Protezione ambientale e riciclaggio: dotato di un sistema di riciclaggio delle nebbie acide e di rigenerazione degli acidi di scarto per realizzare una produzione ecologica.

Fase III: purificazione con clorurazione termica (per requisiti di purezza molto elevati)
Obiettivo: per le sabbie di quarzo di purezza molto elevata (ad es. fibre ottiche, semiconduttori) che richiedono SiO₂>99,995%, è necessario rimuovere tracce di metalli alcalini e inclusioni di bolle nel reticolo cristallino.

• Principio: il cloro o i cloruri gassosi (ad es. Cl₂, HCl) vengono introdotti a temperature elevate (superiori a 1000°C) e in atmosfera inerte. Questi gas reagiscono con le impurità metalliche (ad esempio Na, K, Li) presenti nel reticolo di quarzo per formare cloruri gassosi, che vengono poi trasportati via.

• APPLICAZIONI: Questa tecnologia ha una soglia estremamente elevata ed è fondamentale per la preparazione di sabbia di quarzo di alta qualità e purezza ed è tipicamente utilizzata nella lavorazione di back-end del prodotto finale.

Fase 4: lavorazione finale e controllo qualità

1. Lavaggio e disidratazione ad alta purezza: lavaggio multistadio in controcorrente con acqua ultrapura fino a quando l'effluente è neutro, garantendo che non rimangano acidi o ioni solubili.

2. Essiccazione e confezionamento: essiccazione in un ambiente pulito e confezionamento per evitare la contaminazione.

3. Ispezione completa della qualità: l' ICP-OES/MS viene utilizzato per analizzare la composizione chimica, il laser per analizzare la distribuzione delle particelle e il microscopio elettronico per analizzare la morfologia, per garantire che il prodotto soddisfi tutti gli standard.

Vantaggi principali della soluzione di purificazione ElevateSilica

1. Progettazione di processi personalizzati: siamo consapevoli che "una miniera, un caso", e non forniamo mai una soluzione uguale per tutti. In base alle caratteristiche delle vostre materie prime e agli standard dei prodotti target, siamo in grado di personalizzare la soluzione di purificazione più conveniente ed efficiente.

2. Integrazione e ottimizzazione delle tecnologie: non solo padroneggiamo le singole tecnologie, ma siamo anche bravi a combinare e collegare percorsi fisici, chimici, termici e di altro tipo per massimizzare l'efficienza dell'intero processo.

3. Apparecchiature di base sviluppate in proprio: forniamo apparecchiature di base sviluppate in proprio, dai sistemi di macinazione e classificazione ad alta efficienza energetica, ai separatori magnetici e di rimozione del ferro profondo, fino alle linee di decapaggio ambientale a controllo automatico, per garantire la presenza della tecnologia e le prestazioni.

4. Fornitura di linee complete e assistenza continua: forniamo progetti "chiavi in mano", dai test di laboratorio, allo scale-up pilota, alla progettazione di linee complete, alla produzione di attrezzature, all'installazione e alla messa in servizio, alla formazione tecnica, e forniamo ai clienti un'assistenza continua per l'ottimizzazione della produzione.

Il percorso che porta dalla sabbia di quarzo ordinaria alla sabbia di quarzo ad alta purezza è un percorso impegnativo. ElevateSilica, in qualità di fornitore professionale di tecnologie e attrezzature per la sabbia silicea, è pronta a diventare il vostro partner più solido con le sue soluzioni sistematiche per la purificazione della sabbia di quarzo ad alta purezza e le sue affidabili capacità di implementazione ingegneristica per superare il limite di purezza e potenziare il futuro sviluppo dell'industria manifatturiera cinese di fascia alta. dell'industria manifatturiera cinese.

Contattateci oggi stesso per una soluzione di purificazione personalizzata e un'analisi di fattibilità basata sulla vostra materia prima di sabbia di quarzo!