Hiện nay, các mỏ nguyên liệu thô thạch anh có độ tinh khiết cao trên toàn cầu chủ yếu nằm ở Brazil, Hoa Kỳ, Canada, Na Uy, Úc, Nga, Trung Quốc, v.v. Tổng cộng có 14 mỏ, chỉ có 7 mỏ đang khai thác. Tài nguyên cát thạch anh có độ tinh khiết cao trên toàn cầu là 50-66 triệu tấn, tài nguyên sản xuất là 20-25 triệu tấn.

Tính đến cuối năm 2019, tài nguyên khoáng sản nguyên liệu thạch anh có độ tinh khiết cao toàn cầu khoảng 73 triệu tấn, trong đó Brazil là quốc gia có tài nguyên lớn thứ nhất thế giới với tài nguyên 21,11 triệu tấn, loại quặng là chủ yếu là tinh thể tự nhiên; Hoa Kỳ là quốc gia có tài nguyên lớn thứ hai với trữ lượng 18,22 triệu tấn, loại quặng chủ yếu là đá granit thạch anh loại pegmatit. Canada đứng thứ ba thế giới với trữ lượng 10 triệu tấn, loại quặng chủ yếu là thạch anh vân.

Được quốc tế công nhận là mỏ thạch anh pegmatit granit của Hoa Kỳ, với trữ lượng lớn, chất lượng tốt là nổi tiếng nhất. Quặng nguyên liệu thạch anh có độ tinh khiết cao của Trung Quốc đến thạch anh tĩnh mạch và tinh thể, tổng tài nguyên là 6,85 triệu tấn, trong đó tài nguyên tinh thể chỉ có 0,69 triệu tấn. Phân bố chủ yếu ở Hồ Bắc Herb Chun (quặng thạch anh núi Ling Qiu hàm lượng SiO2 99,35%), Giang Tô Đông Hải (hàm lượng SiO2 99,19%), Jingde, An Huy (phiên bản sách thị trấn Longchuan có hàm lượng quặng thạch anh SiO2 99,01) %) và hồ Thái Hồ, và các khu vực khác, trong đó Đông Hải, Giang Tô (hàm lượng SiO2 99,19%), An Huy Cảnh Đức (thị trấn Banshu, mạch quặng thạch anh Longchuan có hàm lượng SiO2 99,01%) và hồ Thái Hồ. v.v., trong đó chất lượng tinh thể của Jiangsu Donghai là vượt trội nhất, nhưng lượng tài nguyên dự trữ lại gần cạn kiệt. Ngoài ra, còn phân bố ở An Huy Fengyang, Giang Tô Xinyi, khu vực Altay Tân Cương.

Quặng thạch anh có độ tinh khiết SiO2 và hàm lượng các nguyên tố tạp chất (FeK, Na, Li, Ca, Mg, v.v.), thạch anh có thể được chia thành thạch anh thông thường và thạch anh có độ tinh khiết cao. Nói chung, cát thạch anh có hàm lượng SiO2 cao hơn 99,9%, hàm lượng tạp chất Al, Fe, v.v. dưới 20ppm và hàm lượng tạp chất K nhỏ hơn 1ppm được định nghĩa là thạch anh có độ tinh khiết cao.

Tùy thuộc vào độ tinh khiết, chúng ta có thể phân loại thêm thạch anh có độ tinh khiết cao thành cấp thấp (3N), trung cấp (4N), trung cấp (4N5) và cao cấp (4N8 trở lên).

Độ tinh khiết khác nhau của các ứng dụng thạch anh cụ thể là khác nhau, thấp hơn 3N so với thạch anh thông thường dùng để sản xuất thủy tinh, vật liệu chịu lửa, v.v. Loại 3N dùng để sản xuất vật liệu hóa học hệ thống silicat, loại 4N dùng trong bao bì điện tử và các lĩnh vực khác, 4N8 dùng trong quang điện, truyền thông , cấp 5N dùng trong chất bán dẫn, chip.

Từ quan điểm ứng dụng, chất bán dẫn và quang điện cho nhu cầu lớn nhất thế giới về cát thạch anh có độ tinh khiết cao trong hai ngành công nghiệp, giá trị gia tăng của sản phẩm cao hơn.

Ngành công nghiệp bán dẫn và năng lượng mới là ngành chiến lược cốt lõi của mỗi quốc gia, thạch anh có độ tinh khiết cao là vật liệu cơ bản chủ chốt, công nghệ chuẩn bị và xuất khẩu được bảo vệ và hạn chế nghiêm ngặt.

Quặng thô thạch anh có độ tinh khiết cao nói chung là từ tinh thể, thạch anh tĩnh mạch, đá granit pegmatit và các quặng khác làm nguyên liệu thô sau khi tinh chế sản phẩm khoáng sản. Quá trình tinh chế của nó phức tạp hơn, thường bao gồm các liên kết chính sau: tiền xử lý, xử lý vật lý và xử lý hóa học của ba quá trình.

1. Giai đoạn tiền xử lý:

Nghiền và nghiền: quặng thô thạch anh được nghiền và nghiền mịn, sau đó nghiền đến kích thước hạt cần thiết cho các hoạt động loại bỏ và lựa chọn tạp chất tiếp theo.

Chà: Loại bỏ sắt màng mỏng, đất sét và các tạp chất dễ bong ra khác khỏi bề mặt cát thạch anh bằng cách chà cơ học hoặc chà siêu âm.

Chọn hoặc nhặt bằng tay: Lựa chọn thủ công các hạt hoặc tạp chất có màu sắc rõ ràng có thể nhìn thấy được.

Tách từ: Sử dụng máy tách từ để loại bỏ tạp chất từ tính trong cát thạch anh, chẳng hạn như hematit, limonit và mica đen.

2. Phân loại vật lý:

Tách màu: sử dụng công nghệ quang điện để nhận biết các khoáng chất có màu sắc khác nhau và loại bỏ tạp chất màu.

Tuyển nổi: Thêm hóa chất vào dung dịch, sao cho các khoáng chất tạp chất và cát thạch anh do tính chất bề mặt khác nhau đạt được sự phân tách.

3. Xử lý bằng hóa chất:

Lọc axit: Cát thạch anh sau khi tinh chế vật lý được ngâm trong dung dịch axit (như axit hydrofluoric, axit clohydric hoặc các axit khác) để hòa tan các kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và các tạp chất khác không hòa tan trong nước nhưng hòa tan trong axit đóng gói bên trong hoặc trên bề mặt các hạt thạch anh.

Xử lý bằng kiềm: Đối với một số loại tạp chất cụ thể, việc xử lý bằng kiềm cũng có thể được yêu cầu.

Rang bằng clo: Quá trình rang bằng clo ở nhiệt độ cao đôi khi được sử dụng để loại bỏ một số tạp chất khó loại bỏ bằng axit.

4. Điều trị tiếp theo:

Rửa: Sau khi rửa bằng axit, cát thạch anh được rửa nhiều lần để loại bỏ axit dư và hòa tan các tạp chất.

Khử nước: Sử dụng bộ lọc hoặc máy ly tâm để khử nước cát thạch anh đã rửa sạch.

Sấy khô: Cát thạch anh đã tách nước được sấy khô để đảm bảo sản phẩm không bị ẩm và ngăn ngừa ô nhiễm thứ cấp hoặc kết tủa các tạp chất do độ ẩm gây ra.

Phân loại mịn: Theo yêu cầu về độ tinh khiết của sản phẩm cuối cùng, việc phân loại và sàng lọc mịn cũng có thể được thực hiện để đảm bảo kích thước hạt cát thạch anh đồng đều và phù hợp với tiêu chuẩn chất lượng.

Thông qua chuỗi quy trình trên, cát thạch anh có thể được tinh chế đến hàm lượng silic có độ tinh khiết cao từ 99,9% trở lên, để đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng cao cấp. Điều đáng chú ý là quy trình sản xuất thực tế của quy trình tinh chế cụ thể có thể được điều chỉnh và tối ưu hóa theo đặc tính của quặng thạch anh, loại tạp chất và yêu cầu chất lượng sản phẩm cuối cùng và các yếu tố khác.

Thông qua chuỗi quy trình trên, cát thạch anh có thể được tinh chế đến mức độ tinh khiết cao với hàm lượng silica từ 99,9% trở lên để đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng cao cấp. Điều đáng chú ý là quy trình sản xuất thực tế của quá trình thanh lọc cụ thể quá trình có thể được điều chỉnh và tối ưu hóa theo đặc tính của quặng thạch anh, loại tạp chất và yêu cầu chất lượng sản phẩm cuối cùng và các yếu tố khác.

Thông qua các quá trình tinh chế phức tạp và tinh tế này, hàm lượng tạp chất khí-lỏng và tạp chất đồng nhất trong cát thạch anh có thể giảm đi một cách hiệu quả, để thu được nguyên liệu thô cát thạch anh có độ tinh khiết cao cần thiết cho sản xuất nồi nấu kim loại thạch anh cao cấp.

Nồi nấu kim loại thạch anh thường được thiết kế với cấu trúc hai lớp bên trong và bên ngoài để đáp ứng các yêu cầu chức năng khác nhau.

Lớp bên trong của nồi nấu kim loại thạch anh yêu cầu phân bố kích thước hạt đồng đều hơn của cát thạch anh có độ tinh khiết cao, thường yêu cầu kích thước hạt trong khoảng 0,1 ~ 0,3mm và phần khối lượng tích lũy trong phạm vi kích thước hạt phải lớn hơn hoặc bằng 90%, và độ tinh khiết yêu cầu phải đạt trên 5N (SiO2=99,998%). Đồng thời, lớp bên trong của nồi nấu kim loại thạch anh có yêu cầu khắt khe hơn về hàm lượng tạp chất khí-lỏng của cát thạch anh có độ tinh khiết cao, cần được kiểm soát ở mức thấp hơn và hàm lượng của các nguyên tố này phải thấp đến mức Có thể đảm bảo chất lượng và độ ổn định của nồi nấu kim loại.

Quá trình ngoại vi bên trong chủ yếu đề cập đến việc xử lý tinh chế thành bên trong của nồi nấu kim loại, đòi hỏi độ tinh khiết và độ hoàn thiện cực cao, bởi vì đây là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với silicon nóng chảy và bất kỳ tạp chất nào cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng của silic đơn tinh thể. Các lớp bên trong có độ đồng nhất và tinh khiết cao đạt được thông qua các công nghệ nóng chảy tiên tiến và quy trình đúc chính xác, chẳng hạn như phương pháp đúc ly tâm, để đảm bảo cung cấp môi trường nhiệt độ ổn định và ngăn ngừa ô nhiễm trong quá trình phát triển tinh thể.

Các sản phẩm như lớp phủ bên ngoài nồi nấu kim loại thạch anh, ống thạch anh, thanh thạch anh, thuyền thạch anh và thỏi thạch anh có sẵn lên đến 4N5. Người ta chú ý nhiều hơn đến độ bền cơ học tổng thể và khả năng cách nhiệt của nồi nấu kim loại. Ví dụ, cấu trúc bên ngoài cần có đủ khả năng chống sốc nhiệt và cách nhiệt tốt để tránh thất thoát nhiệt quá mức hoặc gia nhiệt không đều có thể khiến chén nung bị vỡ. Để đảm bảo các đặc tính này, lớp thạch anh bên ngoài có thể không cần phải tinh khiết như lớp bên trong nhưng cần có sự kiểm soát quy trình sản xuất nghiêm ngặt tương tự.

Nồi nấu kim loại thạch anh chủ yếu được sử dụng cho:

1. Sản xuất tấm silicon đơn tinh thể: trong ngành công nghiệp quang điện và bán dẫn để kéo các thanh silicon đơn tinh thể có đường kính lớn, một bước quan trọng trong việc sản xuất pin mặt trời và chip mạch tích hợp hiệu quả cao.

2. Thí nghiệm nhiệt độ cao trong phòng thí nghiệm: dùng để nấu chảy các mẫu và bình phản ứng nhiệt độ cao trong các lĩnh vực khoa học vật liệu, địa chất và phân tích khoáng sản.

3. Xử lý và phân tích vật liệu khác trong môi trường nhiệt độ cao.

Hiện nay, nguyên liệu thô được sử dụng cho cát thạch anh có độ tinh khiết cao ở Trung Quốc chủ yếu là gốc pegmatit, đặc trưng chủ yếu là các tinh thể tự nhiên kích thước lớn được nhúng trong ma trận đá, chủ yếu là thạch anh, fenspat và mica. Và Máy phân loại AI MINGDE là thiết bị đặc biệt để xử lý khoáng sản quang học, tùy theo sự khác biệt về đặc tính quang học của vật liệu được chọn, sử dụng trí tuệ nhân tạo tiên tiến + công nghệ phân loại quang điện để tự động phân loại các loại đá linh tinh hoặc chất thải của khoáng chất dạng hạt. Thiết bị có thể nhanh chóng xác định tất cả các loại đặc điểm bề mặt như màu sắc, hình dạng, kết cấu, độ bóng, chất lượng khoáng chất, v.v. Nó có thể xác định chính xác fenspat trắng và mica trong pegmatit và phân loại chúng.