Was ist hochreines Quarz?

Quarz ist eines der häufigsten Mineralien in der Natur, eine Mineralgruppe bestehend aus Siliciumdioxid (SiO2). Es wird in traditionellen Industrien wie Glasherstellung, Bauwesen und Edelsteindekoration weit verbreitet verwendet. Hochreines Quarz ist natürlich gebildet (wie Kristalle) oder wird aus reineren, hochwertigeren Quarzen Rohstoffen verarbeitet. Aufgrund der unterschiedlichen Qualitätsanforderungen in verschiedenen Industrien gibt es heute keinen globalen Standard für die Qualität von hochreinem Quarz.

Einige Wissenschaftler in Deutschland und der Welt, basierend auf den Qualitätsanforderungen für Quarzgläser, die in der Halbleiter- und Photovoltaikindustrie verwendet werden, argumentieren, dass der Gesamtgehalt an Verunreinigungen im Quarz weniger als 50 ppm (parts per million) betragen sollte, was bedeutet, dass die SiO2-Reinheit 99,995% oder höher erreichen sollte, um als hochreines Quarz zu gelten.

Im Allgemeinen gilt: Je höher die Reinheit des Quarzes, desto niedriger der Verunreinigungsgehalt und desto besser die Qualität. Dies liegt daran, dass hochreines Quarz überlegene Eigenschaften wie Hochtemperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, geringe thermische Ausdehnung, hohe Isolationsfähigkeit und ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit aufweist, die notwendig sind, um die Qualitätsanforderungen von High-Tech-Industrien wie Halbleiterchips, Solarphotovoltaik und Präzisionsoptik zu erfüllen.

Herstellung von hochreinem Quarzen

Es gibt drei Hauptmethoden zur Herstellung von hochreinem Quarz, nämlich natürliche Kristallmahlung, tiefe Reinigung von Quarzmineralien und chemische Verarbeitungssynthese.

Natürlicher Kristall Pulvermahlung

Hochreines Quarz wird zunächst aus primären und sekundären natürlichen Kristallen durch tiefe Reinigung gewonnen. Das Verfahren zur Herstellung von hochreinem Quarzsand aus natürlichen Kristallen ist relativ einfach. Das Rohkristallerz wird zerkleinert, magnetisch getrennt, flotation, säureausgewaschen, getrocknet und geröstet, um fertigen Quarzsand zu produzieren.

Tiefe Reinigung von Quarzmineralien

Aufgrund der Vorteile niedriger Kosten, relativ reichlicher Ressourcen und geringer Umweltbelastung im Herstellungsprozess von natürlichem Quarz wird hochreiner Quarzsand derzeit hauptsächlich aus Quarzmineralien gereinigt.

Die tiefe Reinigung von Quarzmineralien besteht hauptsächlich darin, eine kleine Menge oder Spurverunreinigungen zu entfernen, um hochreines Quarz zu erhalten. Übliche mineralverarbeitende Prozesse wie Scheuern, Schwerkrafttrennung, Magnettrennung, Flotation, Säureauslaugung und Hochtemperaturchlorierung werden verwendet. Nach aktuellem technischen Stand können hochreine Quarze aus Mineralquellen wie Gangquarz, Quarzit, Pulversandquarz und Pegmatit sowie sogar aus den Rückständen einiger Metallminen gereinigt werden. Unter den vielen Quarzvorkommen ist Pegmatit das idealste Mineral zur Reinigung von hochreinem Quarz.

Allerdings sind die global verfügbaren Rohstoffressourcen, die zu hochreinem Quarz verarbeitet werden können, weniger verteilt und ungleichmäßig.

Chemische Verarbeitung von hochreinem Quarz

In den letzten Jahren haben die chemischen Synthesemethoden zur Herstellung von hochreinem Quarz sowohl im Inland als auch international zunehmend Aufmerksamkeit erlangt. Derzeit umfassen die wichtigsten chemischen Verarbeitungstechniken für hochreinen Quarz die Dampfsynthese, chemische Fällung, Sol-Gel-Verfahren und die Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid in der Flüssigphase.

Anwendung von hochreinem Quarz

Branchen und Bereiche wie Halbleiter, optische Kommunikation, Photovoltaik, Optik und Optoelektronik sind entscheidend für die Unterstützung der Entwicklung strategischer aufstrebender Industrien. Sie sind auch wesentlich für den Bau großer Projekte und die Verbesserung der Lebensqualität der Menschen.

Hochreine Quarzsandprodukte	Hauptanwendungsbereiche	Hauptanwendungen	Hochreine Quarzqualität
Quarzschmelzofen	Halbleiter, Photovoltaik	Behälter zur Herstellung von Siliziumprodukten in der Halbleiter- und Photovoltaikindustrie.	》4N5① , Quarz Schmelzofen-Innenbeschichtung> 4N8②
Quarzzylinder	Luft- und Raumfahrt, Halbleiter, neue elektrische Lichtquellen, optische Kommunikation	Quarzfasern, Quarzwolle, Quarzwatte usw., die aus Quarzzylindern hergestellt werden, werden in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Luftfahrtindustrie für Gehäuse, Radarkappen, Hitzeschilde, Wellenleiter und hitzebeständige Materialien verwendet. In der Industrie für neue elektrische Lichtquellen wird es zur Herstellung von Beleuchtungsbirnenmaterialien genutzt. In der optischen Kommunikation wird es zur Herstellung von Halterohren für Lichtfasern verwendet. In der Halbleiterindustrie wird es zur Herstellung von Quarz-Diffusionsofenrohren eingesetzt.	》4N5①
Quarzstange	Halbleiter, Photovoltaik, neue elektrische Lichtquellen	In der Photovoltaikindustrie wird es hauptsächlich für die Herstellung von Einzel- und Mehrstufigen Silizium-Destillationstürmen, Verdampfern, Zuführrohren und anderen Instrumenten verwendet. In der Industrie für neue elektrische Lichtquellen wird es für Einzel-End-Halogenlampenbrückenstangen genutzt. In der Halbleiterindustrie wird es für Halbleiter-Quarzschalenbasen und andere Hilfsmaterialien verwendet.	》4N5①
Quarzschale, Quarzziegel	Halbleiter, Photovoltaik	In der Halbleiterindustrie wird es für Quarzglocken, Flansche, Quarzbasketts und andere Hilfsmaterialien verwendet, hauptsächlich im Siliziumwafer-Diffusionsprozess. In der Photovoltaikindustrie wird es hauptsächlich als Verbrauchsmaterial für die Siliziumwaferproduktion usw. eingesetzt.	》4N5①

Hinweis: ① gibt den SiO2-Gehalt von 99,995% an; ② gibt den SiO2-Gehalt von 99,998% an.

Fazit

Zusammenfassend ist hochreines Quarz ein kritisches Material mit außergewöhnlichen Eigenschaften wie Hochtemperaturebeständigkeit, niedriger thermischer Ausdehnung und hervorragender Lichtdurchlässigkeit. Seine Reinheit spielt eine bedeutende Rolle bei der Erfüllung der strengen Anforderungen fortschrittlicher Branchen wie Halbleiter, Photovoltaik und Optik. Mit wachsendem Bedarf an High-Tech-Anwendungen werden hochreine Quarze weiterhin eine wesentliche Ressource sein, die technologische Innovationen und industrielle Entwicklung vorantreibt.

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