Quartz Le quartz est l'un des minéraux les plus abondants et polyvalents de la planète, jouant un rôle essentiel dans de nombreux secteurs, de la construction à l'électronique de pointe. Pour transformer les minéraux bruts en poudre fine, des équipements de pointe comme une machine à quartz sont nécessaires. broyeur Cela devient essentiel. Comprendre les propriétés du quartz et ses besoins en matière de traitement est la clé pour exploiter pleinement son potentiel.
1 Caractéristiques minéralogiques et propriétés clés
Le quartz (SiO₂) est un oxyde de silicium à structure réticulaire. On distingue généralement le quartz α (quartz de basse température, système trigonal) et le quartz β (quartz de haute température, système hexagonal), dont la température de transformation est de 573 °C. Le terme « quartz » non spécifié désigne généralement le quartz α.
En classification minéralogique, le quartz appartient à la classe des oxydes et au groupe du quartz. Parfois, du fait de sa position à l'extrémité de la famille des silicates, il est également classé comme silicate. Le groupe du quartz comprend divers polymorphes de SiO₂ comme le quartz, la cristobalite, la tridymite, la coésite et la stishovite, ces deux derniers étant des phases de haute pression.
La composition chimique théorique du quartz est 100% SiO₂, soit Si 46,74% et O 53,26%. Le quartz naturel est relativement pur, mais peut contenir des traces d'éléments impurs tels que Al, K, Na, Li, Ca, Fe, Mg, Mn, Ti, Cu, Zn, Cr, Ni, B et P en raison de substitutions isomorphes.
La structure cristalline à réseau ouvert du quartz (SiO₂) lui confère une densité relativement faible de 2,65. Cependant, les liaisons Si-O dans les tétraèdres [SiO₄] sont fortes, ce qui lui donne une dureté de 7 sur l'échelle de Mohs. Il est résistant aux acides (à l'exception de HF), légèrement soluble dans une solution de KOH et possède un point de fusion élevé (1710–1756 °C), se solidifiant en silice fondue (verre de quartz).
Le quartz est un minéral silicaté dur et résistant à l'usure, aux propriétés chimiques stables. Il est généralement incolore ou blanc laiteux, mais peut présenter diverses couleurs en raison d'impuretés. Translucide, il possède une dureté de 7, une cassure conchoïdale fragile, un éclat vitreux et une densité de 2,65. Il présente une activité optique, une piézoélectricité, une faible conductivité thermique, voire une non-conductivité, ainsi qu'une anisotropie significative de ses propriétés électriques, thermiques et de certaines propriétés mécaniques.
2 Le passé : Sept grands types de ressources minérales de quartz
Le quartz est largement répandu dans la nature et d'origines diverses. On distingue actuellement sept principaux types de gisements industriels de quartz : le cristal naturel, le grès quartzeux, le quartzite, le quartz filonien, le quartz en poudre, le sable siliceux naturel et le quartz granitique.
Cristal naturel
Un minéral cristallin de quartz de grande taille, incolore et transparent, composé principalement de dioxyde de silicium. Il se forme dans des cavités, des fractures rocheuses, des joints ou des failles sous des conditions strictes nécessitant un espace important, des fluides hydrothermaux riches en silice, une température et une pression spécifiques, ainsi qu'un temps suffisant.
Grès quartzeux
Roche sédimentaire sableuse consolidée, à teneur en quartz et en clastes siliceux généralement supérieure à 951 TP3T. Les minéraux accessoires sont souvent du feldspath, du mica et des minéraux argileux, avec peu de minéraux lourds. Le ciment est typiquement siliceux.
Quartzite
Roche métamorphique formée à partir de grès quartzeux ou d'autres roches siliceuses par métamorphisme régional ou de contact thermique. Elle peut contenir des feldspaths, des micas, des minéraux argileux et des traces de tourmaline, d'hématite et de zircon. Plus dense, plus dure et plus compacte que le grès quartzeux, elle est particulièrement résistante.
Quartz veineux
Principalement formé par une activité hydrothermale magmatique liée au granite, ce type de roche présente une structure massive, une composition minérale simple (presque entièrement composée de quartz) et une teneur en SiO₂ généralement supérieure à 991 µg/L. Les gisements de quartz filoniens sont typiquement de petite taille, avec des pentes abruptes, une épaisseur de quelques mètres à quelques dizaines de mètres et une longueur de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de mètres.
Quartz en poudre (Ammosite)
Un minerai de quartz naturel en poudre, à particules très fines et à forte teneur en SiO₂. Il se forme principalement par altération de roches mères siliceuses, créant des dépôts sédimentaires. Des conditions géologiques spécifiques, un paléoclimat chaud et humide et une paléotopographie peu accidentée entraînent la désintégration de la roche siliceuse, l'eau emportant les impuretés pour former le dépôt.
sable de silice naturel
Ressource minérale de quartz sableux formée par l'altération naturelle à long terme de roches mères telles que le granite, le quartzite, le grès quartzeux et le quartz filonien. Les minéraux associés comprennent le feldspath, des débris rocheux, le mica, des minéraux argileux et des minéraux lourds comme le zircon, la tourmaline, l'ilménite et l'amphibole. Principalement des gisements de sable sédimentaire marins et lacustres.
Quartz granitique
La raison principale pour laquelle des entreprises comme Sibelco, avec sa gamme IOTA, ont acquis un monopole international sur le quartz de haute pureté réside dans leur matière première unique : le quartz granitique de Spruce Pine, en Caroline du Nord (États-Unis). Ce gisement de quartz particulier est associé à une histoire de découverte légendaire.
Initialement exploité pour le feldspath et la muscovite, le quartz était considéré comme un déchet. Dans les années 1970, face à la raréfaction des ressources cristallines pour le verre de quartz, la recherche d'alternatives est devenue urgente. Grâce à l'amélioration des techniques de flottation, le quartz issu des pegmatites granitiques a remplacé le cristal pour la production de sable de quartz de haute pureté, un marché que les États-Unis dominent encore aujourd'hui.
3 Le présent : Applications typiques du quartz
Le quartz trouve de nombreuses applications. Après diverses étapes de transformation, il est utilisé dans la fabrication du verre, la fonderie, la céramique, les réfractaires, la chimie, l'extraction pétrolière, la purification de l'eau, la construction, le photovoltaïque (énergies nouvelles), les semi-conducteurs électroniques, les fibres optiques, l'optique, les sources lumineuses, les matériaux fibreux haut de gamme, les charges industrielles, et bien plus encore.
Application de plus grand volume
L'industrie verrière est la plus grande consommatrice de quartz, largement utilisé dans la construction, l'automobile, les énergies nouvelles et le secteur médical. Ses principaux produits comprennent le verre plat, le verre d'emballage, le verre trempé, le verre photovoltaïque, le verre électronique et le verre pharmaceutique.
En 2021, la production verrière chinoise s'élevait à 10,17 millions de boîtes, nécessitant environ 34,06 millions de tonnes de sable de quartz. Les données nationales montrent qu'en 2023, la Chine a produit 9,69 millions de boîtes de verre plat (consommant environ 32,47 millions de tonnes de sable de quartz) et 24,78 millions de tonnes de verre photovoltaïque laminé (consommant environ 17,6 millions de tonnes de sable de quartz à faible teneur en fer, soit environ 0,71 tonne par tonne de verre). Ainsi, la production de verre plat et de verre photovoltaïque a consommé à elle seule plus de 50 millions de tonnes de sable de quartz en 2023.
La demande en aval provient de l'immobilier, de l'automobile, de l'électroménager, du photovoltaïque, des emballages de consommation courante et de l'électronique. Historiquement, la demande d'environ 751 000 tonnes de verre conventionnel était liée à l'immobilier ; la croissance future de la demande de verre conventionnel devrait être lente en raison du ralentissement du secteur immobilier. Portées par les objectifs de « double neutralité carbone », les installations photovoltaïques mondiales continueront de croître, soutenant ainsi la croissance de la demande de verre photovoltaïque.
Pour obtenir la finesse précise requise aux différentes étapes de la production du verre, une réduction granulométrique efficace est essentielle. C'est là qu'un broyeur à quartz spécialisé s'avère indispensable, garantissant une distribution granulométrique homogène pour une fusion optimale et une qualité de produit irréprochable.
Applications haut de gamme :
semi-conducteurs
Le cœur de la fabrication des circuits intégrés semi-conducteurs réside dans la production de puces, qui comprend la croissance de monocristaux, la fabrication de plaquettes, la production de puces et leur conditionnement. Les étapes les plus critiques et exigeantes sont la fabrication et l'assemblage des plaquettes de silicium. Le quartz est principalement utilisé pour les creusets en quartz de qualité semi-conducteur et comme matériau auxiliaire lors de la fabrication des plaquettes.
Les produits en quartz sont utilisés tout au long de la production et du traitement des plaquettes de silicium, notamment lors des étapes clés telles que la diffusion, l'oxydation, le dépôt et la gravure. Le sable de quartz de haute pureté 5N2 permet de fabriquer des creusets en quartz pour semi-conducteurs, tandis que les sables de pureté 4N et 4N8 sont destinés aux matériaux en quartz utilisés pour l'oxydation et la diffusion des plaquettes.
Fibre optique
Portée par le déploiement à grande échelle des réseaux d'information, la communication mondiale par fibre optique a connu un développement rapide. La Chine est aujourd'hui le premier producteur et consommateur. Les préformes de fibres constituent le cœur de la chaîne industrielle. Le verre de quartz est un matériau fondamental pour la fabrication des fibres. Les tubes de substrat et de gaine en quartz sont des tubes de quartz haut de gamme, essentiels à la préparation des préformes.
Des chercheurs de Jiuzhi Guangdianzicail Technology Co., Ltd. et du Laboratoire national clé des technologies de fabrication de fibres et de câbles optiques ont utilisé de la poudre de quartz naturel et le procédé de dépôt externe en phase solide par plasma (PSOD) pour produire des tubes de quartz gainés de grande taille destinés aux préformes de fibres monomodes. Ces produits se caractérisent par une fabrication en une seule étape, une faible teneur en groupes hydroxyle, un faible taux d'impuretés, des dimensions importantes et une bonne vitrification, répondant ainsi aux exigences des préformes monomodes. Cette découverte ouvre la voie à de nouveaux matériaux et procédés pour les fibres à faible atténuation, offrant de vastes perspectives pour les fibres de communication de nouvelle génération à très faibles pertes.
Applications les plus populaires
Ces dernières années, les « Trois Nouvelles Technologies » – véhicules à énergies nouvelles, batteries au lithium et cellules photovoltaïques solaires – ont donné un nouvel élan à l’industrie manufacturière chinoise, notamment en matière d’exportations, insufflant un nouvel élan à un développement économique de haute qualité.
Dans la filière photovoltaïque, les produits en quartz sont essentiels. Outre le verre photovoltaïque fabriqué à partir de sable de quartz ultra-clair à faible teneur en fer, les creusets en quartz produits à partir de sable de quartz de haute pureté constituent le produit le plus remarquable dans les applications en aval du quartz ces dernières années.
Les creusets en quartz, un produit spécialisé en verre de quartz, offrent propreté, homogénéité et résistance aux hautes températures. Largement utilisés dans la production de silicium cristallin pour l'énergie solaire et les semi-conducteurs, ils constituent des consommables. Comparé au sable de quartz ordinaire, le sable de quartz de haute pureté, obtenu par enrichissement, présente une meilleure résistance aux hautes températures et une stabilité thermique supérieure. La pureté du sable de quartz, matériau de base, est un facteur clé garantissant des performances optimales du creuset.
Moulin à poudre de quartz Epic
Le traitement du quartz pour des applications exigeantes comme le sable de quartz de haute pureté ou les charges nécessite un broyage et un classement précis. Poudre épique se spécialise dans la fourniture de broyeurs à quartz de pointe. Avec des équipements de broyage allant de Classificateurs à air et broyeurs à boulets aux broyeurs à jetNous répondons à tous vos besoins de production de quartz et autres minéraux, en vous garantissant une finesse, une pureté et une efficacité optimales pour vos applications spécifiques. En collaborant avec Epic Powder, vous bénéficiez de la technologie et de l'expertise nécessaires pour traiter différents types de quartz et atteindre vos objectifs de production. Contactez-nous dès aujourd'hui pour obtenir votre broyeur à quartz sur mesure.
