في الوقت الحاضر، توجد رواسب المواد الخام الكوارتز عالية النقاء العالمية بشكل رئيسي في البرازيل والولايات المتحدة وكندا والنرويج وأستراليا وروسيا والصين وما إلى ذلك. إجمالي 14 رواسب، 7 مناجم فقط قيد الإنتاج. موارد رمل الكوارتز العالمية عالية النقاء تبلغ 50-66 مليون طن، في موارد الإنتاج 20-25 مليون طن.

وحتى نهاية عام 2019، بلغت الموارد المعدنية العالمية لمواد خام الكوارتز عالية النقاء حوالي 73 مليون طن، منها البرازيل أول أكبر دولة موارد في العالم، حيث يبلغ موردها 21.11 مليون طن، ونوع الخام هو بلورات طبيعية بشكل رئيسي. تعد الولايات المتحدة ثاني أكبر دولة من حيث الموارد، حيث يبلغ موردها 18.22 مليون طن، ونوع الخام هو بشكل رئيسي الكوارتز من نوع بيجماتيت الجرانيت. وتحتل كندا المرتبة الثالثة في العالم بموارد تبلغ 10 ملايين طن، ونوع الخام هو بشكل رئيسي الكوارتز الوريدي.

المعترف بها دوليا هي رواسب الكوارتز بيغماتيت الجرانيت في الولايات المتحدة الأمريكية، مع احتياطيات كبيرة، ونوعية جيدة هي الأكثر شهرة. خام الكوارتز عالي النقاء في الصين من خام المواد الخام إلى الكوارتز والكريستال، يبلغ إجمالي الموارد 6.85 مليون طن، منها الموارد البلورية 0.69 مليون طن فقط. يتم توزيعها بشكل رئيسي في Hubei Herb Chun (محتوى SiO2 لخام الكوارتز في جبل Ling Qiu بنسبة 99.35٪)، وجيانغسو دونغهاي (محتوى SiO2 بنسبة 99.19٪)، وجينغده، وآنهوي (نسخة من كتاب بلدة عروق Longchuan لمحتوى خام الكوارتز SiO2 بنسبة 99.01). %) وبحيرة تايهو، ومناطق أخرى، منها دونغهاي وجيانغسو (محتوى SiO2 بنسبة 99.19%)، وآنهوي جينغده (بلدة بانشو، وريد لونغتشوان الذي يحتوي على خام الكوارتز SiO2 بنسبة 99.01%) وبحيرة تايهو. وما إلى ذلك، من بينها الجودة البلورية لـ Jiangsu Donghai هي الأكثر تفوقًا، ولكن كمية الموارد المحجوزة تقترب من النضوب. بالإضافة إلى ذلك، يتم توزيعها أيضًا في منطقة آنهوي فنغيانغ وجيانغسو شينيى ومنطقة شينجيانغ ألتاي.

خام الكوارتز من نقاء SiO2 ومحتوى عناصر الشوائب (FeK، Na، Li، Ca، Mg، إلخ)، يمكن تقسيم الكوارتز إلى كوارتز عادي وكوارتز عالي النقاء. بشكل عام، يتم تعريف رمل الكوارتز الذي يحتوي على محتوى SiO2 أعلى من 99.9٪، ومحتوى الشوائب من Al، Fe، وما إلى ذلك أقل من 20 جزء في المليون، ومحتوى الشوائب من K أقل من 1 جزء في المليون على أنه كوارتز عالي النقاء.

اعتمادًا على النقاء، يمكننا تصنيف الكوارتز عالي النقاء أيضًا إلى نهاية منخفضة (3N)، ونهاية متوسطة (4N)، ونهاية متوسطة عالية (4N5)، ونهاية عالية (4N8 وما فوق).

تختلف نقاء تطبيقات الكوارتز المحددة، 3N أقل من الكوارتز العادي المستخدم لتصنيع الزجاج والمواد المقاومة للحرارة، وما إلى ذلك. درجة 3N تستخدم لتصنيع المواد الكيميائية لنظام السيليكات، درجة 4N المستخدمة في التعبئة الإلكترونية وغيرها من المجالات، 4N8 المستخدمة في الخلايا الكهروضوئية والاتصالات ، درجة 5N المستخدمة في أشباه الموصلات، الرقاقة.

من وجهة نظر التطبيق، وأشباه الموصلات والطاقة الكهروضوئية لأكبر طلب في العالم على رمل الكوارتز عالي النقاء صناعتين، فإن القيمة المضافة للمنتج أعلى.

تعد صناعة أشباه الموصلات والطاقة الجديدة الصناعة الإستراتيجية الأساسية لكل بلد، حيث أن الكوارتز عالي النقاء كمادة أساسية رئيسية، وتكنولوجيا التحضير والتصدير محمية ومقيدة بشكل صارم.

يتم الحصول على خام الكوارتز الخام عالي النقاء عمومًا من الكريستال والكوارتز الوريدي وبيغماتيت الجرانيت وغيرها من الخامات كمواد خام بعد تنقية المنتج المعدني. تعتبر عملية التنقية أكثر تعقيدًا، وعادة ما تتضمن الروابط الرئيسية التالية: المعالجة المسبقة والمعالجة الفيزيائية والمعالجة الكيميائية من ثلاث عمليات.

1. مرحلة ما قبل المعالجة:

التكسير والطحن: يتم سحق خام الكوارتز الخام وسحقه جيدًا، ثم يتم طحنه إلى حجم الجسيمات المطلوب لعمليات إزالة الشوائب واختيارها لاحقًا.

الفرك: إزالة الأغشية الرقيقة من الحديد والطين وغيرها من الشوائب التي يمكن إزاحتها بسهولة من سطح رمل الكوارتز عن طريق الغسل الميكانيكي أو الغسل بالموجات فوق الصوتية.

الاختيار اليدوي أو الانتقاء: الاختيار اليدوي للجزيئات أو الشوائب غير الملونة المرئية بشكل واضح.

الفصل المغناطيسي: يستخدم الفاصل المغناطيسي لإزالة الشوائب المغناطيسية في رمل الكوارتز، مثل الهيماتيت والليمونيت والميكا السوداء.

2. الفرز المادي:

فصل الألوان: استخدام التقنية الكهروضوئية للتعرف على المعادن ذات الألوان المختلفة وإزالة الشوائب الملونة.

التعويم: إضافة المواد الكيميائية في المحلول، بحيث يتم فصل المعادن الشوائب ورمل الكوارتز بسبب اختلاف خصائص السطح.

3. المعالجة الكيميائية:

الترشيح الحمضي: يتم غمر رمل الكوارتز بعد التنقية الفيزيائية في محلول حمضي (مثل حمض الهيدروفلوريك أو حمض الهيدروكلوريك أو الأحماض الأخرى) لإذابة المعادن القلوية والمعادن الأرضية القلوية والشوائب الأخرى غير القابلة للذوبان في الماء ولكنها قابلة للذوبان في الحمض المغلف داخل أو على سطح جزيئات الكوارتز.

المعالجة القلوية: بالنسبة لأنواع معينة من الشوائب، قد تكون المعالجة القلوية مطلوبة أيضًا.

التحميص بالكلور: يستخدم أحيانًا التحميص بالكلور بدرجة حرارة عالية لإزالة بعض الشوائب التي يصعب التخلص منها بالحمض.

4. العلاج اللاحق:

الغسيل: بعد الترشيح الحمضي، يتم غسل رمل الكوارتز عدة مرات لإزالة الحمض المتبقي والشوائب المذابة.

نزح المياه: استخدم الفلتر أو جهاز الطرد المركزي لتجفيف رمل الكوارتز المغسول.

التجفيف: يتم تجفيف رمل الكوارتز منزوع الماء لضمان خلو المنتج من الرطوبة ولمنع التلوث الثانوي أو ترسيب الشوائب الناجمة عن الرطوبة.

التصنيف الدقيق: وفقًا لمتطلبات نقاء المنتج النهائي، يمكن أيضًا إجراء التصنيف الدقيق والغربلة للتأكد من أن حجم جسيمات رمل الكوارتز موحد ويتماشى مع معايير الجودة.

من خلال سلسلة العمليات المذكورة أعلاه، يمكن تنقية رمل الكوارتز إلى مستوى نقاء عالي لمحتوى السيليكا بنسبة 99.9% أو أكثر، لتلبية متطلبات التطبيقات المتطورة. تجدر الإشارة إلى أن عملية الإنتاج الفعلية لعملية التنقية المحددة يمكن تعديلها وتحسينها وفقًا لخصائص خام الكوارتز ونوع الشوائب ومتطلبات جودة المنتج النهائي وعوامل أخرى.

من خلال سلسلة العمليات المذكورة أعلاه، يمكن تنقية رمل الكوارتز إلى درجة نقاء عالية مع محتوى السيليكا بنسبة 99.9٪ أو أكثر لتلبية متطلبات التطبيقات المتطورة. ومن الجدير بالذكر أن عملية الإنتاج الفعلية للتنقية المحددة يمكن تعديل العملية وتحسينها وفقًا لخصائص خام الكوارتز ونوع الشوائب ومتطلبات جودة المنتج النهائية وعوامل أخرى.

من خلال عمليات التنقية المعقدة والدقيقة هذه، يمكن تقليل محتوى شوائب الغاز السائل والشوائب المتجانسة في رمل الكوارتز بشكل فعال، وذلك للحصول على المواد الخام عالية النقاء لرمل الكوارتز اللازمة لتصنيع بوتقات الكوارتز المتطورة.

عادةً ما يتم تصميم بوتقات الكوارتز بهيكل داخلي وخارجي مزدوج الطبقة لتلبية المتطلبات الوظيفية المختلفة.

تتطلب الطبقة الداخلية من بوتقة الكوارتز توزيعًا أكثر اتساقًا لحجم الجسيمات لرمل الكوارتز عالي النقاء، وتتطلب عمومًا حجم الجسيمات بين 0.1 ~ 0.3 مم، ويجب أن يكون جزء الكتلة التراكمية في نطاق حجم الجسيمات أكبر من أو يساوي 90٪، و مطلوب النقاء للوصول إلى أكثر من 5N (SiO2 = 99.998٪). في الوقت نفسه، فإن الطبقة الداخلية من بوتقة الكوارتز لديها متطلبات أكثر صرامة فيما يتعلق بمحتوى شوائب الغاز السائل من رمل الكوارتز عالي النقاء، والذي يحتاج إلى التحكم عند مستوى أدنى، ويجب أن يكون محتوى هذه العناصر منخفضًا مثل ممكن لضمان جودة واستقرار البوتقة.

تشير عملية المحيط الداخلي بشكل أساسي إلى معالجة تكرير الجدار الداخلي للبوتقة، الأمر الذي يتطلب درجة نقاء وتشطيب عالية للغاية، لأنه الجزء الذي يكون على اتصال مباشر بالسيليكون المنصهر، وأي شوائب قد تؤثر على جودة السيليكون أحادي البلورية. يتم تحقيق طبقات داخلية متجانسة ونقية للغاية من خلال تقنيات الصهر المتقدمة وعمليات التشكيل الدقيقة، مثل طريقة القولبة بالطرد المركزي، لضمان توفير بيئة درجة حرارة مستقرة ومنع التلوث أثناء عملية نمو البلورات.

تتوفر منتجات مثل الطلاء الخارجي لبوتقة الكوارتز وأنابيب الكوارتز وقضبان الكوارتز وقوارب الكوارتز وسبائك الكوارتز حتى 4N5. يتم إيلاء المزيد من الاهتمام للقوة الميكانيكية الشاملة والعزل الحراري للبوتقة. على سبيل المثال، يجب أن يكون الهيكل الخارجي مقاومًا بدرجة كافية للصدمات الحرارية ومعزولًا جيدًا لتجنب فقدان الحرارة الزائد أو التسخين غير المتساوي الذي قد يتسبب في كسر البوتقة. لضمان هذه الخصائص، قد لا تحتاج الطبقة الخارجية من الكوارتز إلى أن تكون نقية مثل الطبقة الداخلية، ولكن يلزم نفس التحكم الصارم في عملية التصنيع.

تستخدم بوتقات الكوارتز بشكل رئيسي في:

1. إنتاج رقائق السيليكون أحادية البلورية: في صناعات الخلايا الكهروضوئية وأشباه الموصلات لسحب قضبان السيليكون أحادية البلورية ذات القطر الكبير، وهي خطوة مهمة في صناعة الخلايا الشمسية ورقائق الدوائر المتكاملة ذات الكفاءة العالية.

2. التجارب المعملية ذات درجات الحرارة العالية: تستخدم لصهر العينات وأوعية التفاعل ذات درجات الحرارة العالية في مجالات علوم المواد والجيولوجيا وتحليل المعادن.

3. معالجة المواد الأخرى وتحليلها تحت بيئة درجة حرارة عالية.

في الوقت الحاضر، المواد الخام المستخدمة لرمل الكوارتز عالي النقاء في الصين تعتمد بشكل أساسي على البغماتيت، والتي تتميز بشكل أساسي ببلورات طبيعية كبيرة الحجم مدمجة في المصفوفة الصخرية، والتي يهيمن عليها بشكل أساسي الكوارتز والفلسبار والميكا. و ال آلة الفرز MINGDE AI هي معدات خاصة لمعالجة المعادن البصرية، وفقًا للاختلاف في الخصائص البصرية للمادة التي سيتم اختيارها، باستخدام الذكاء الاصطناعي المتطور + تقنية الفرز الكهروضوئية لفرز الأحجار المتنوعة أو مواد النفايات للمعادن الحبيبية تلقائيًا. يمكن للمعدات التعرف بسرعة على جميع أنواع ميزات السطح مثل اللون والشكل والملمس واللمعان وجودة المعادن وما إلى ذلك. يمكنها التعرف بدقة على الفلسبار الأبيض والميكا في البغماتيت وفرزها.