Quartzo O quartzo é um dos minerais mais abundantes e versáteis da Terra, desempenhando um papel crucial em inúmeras indústrias, da construção civil à eletrônica de alta tecnologia. Para o processo de transformação de minerais brutos em pó finamente processado, são necessários equipamentos avançados, como um moinho de quartzo. moinho de moagem torna-se essencial. Compreender as propriedades do quartzo e as suas necessidades de processamento é fundamental para desbloquear todo o seu potencial.
1. Características Mineralógicas e Propriedades Principais
O quartzo (SiO₂) é um óxido de silício com estrutura cristalina. Geralmente se refere ao α-quartzo (quartzo de baixa temperatura, sistema trigonal) e ao β-quartzo (quartzo de alta temperatura, sistema hexagonal), com temperatura de transformação de 573 °C. Quando o termo "quartzo" não é especificado, geralmente se refere ao α-quartzo.
Na classificação mineralógica, o quartzo pertence à classe dos óxidos e ao grupo do quartzo. Por vezes, devido à sua posição como membro extremo dos silicatos, também é classificado como um silicato. O grupo do quartzo inclui vários polimorfos de SiO₂, como o quartzo, a cristobalita, a tridimita, a coesita e a estishovita, sendo os dois últimos fases de alta pressão.
A composição química teórica do quartzo é 100% SiO₂, ou Si 46,74% e O 53,26%. O quartzo natural é relativamente puro, mas pode conter traços de elementos de impureza como Al, K, Na, Li, Ca, Fe, Mg, Mn, Ti, Cu, Zn, Cr, Ni, B e P devido à substituição isomórfica.
A estrutura cristalina de arcabouço aberto do quartzo SiO₂ resulta em uma densidade relativamente baixa de 2,65. No entanto, as ligações Si-O nos tetraedros [SiO₄] são fortes, conferindo ao quartzo uma dureza de 7 na escala de Mohs. É resistente a ácidos (exceto HF), ligeiramente solúvel em solução de KOH e possui um alto ponto de fusão (1710–1756 °C), solidificando-se em sílica fundida (vidro de quartzo).
O quartzo é um mineral silicato duro e resistente ao desgaste, com propriedades químicas estáveis. Geralmente é incolor ou branco leitoso, mas pode apresentar diversas cores devido a impurezas. É translúcido, com dureza 7, fratura concoidal frágil, brilho vítreo e densidade de 2,65. Exibe atividade óptica, piezoelectricidade, baixa condutividade térmica, não condutividade e anisotropia significativa em suas propriedades elétricas, térmicas e algumas mecânicas.
2. O Passado: Sete Principais Tipos de Recursos Minerais de Quartzo
O quartzo está amplamente distribuído na natureza e possui diversas origens. Atualmente, existem sete principais tipos de depósitos industriais de recursos minerais de quartzo: Cristal Natural, Arenito Quartzoso, Quartzito, Quartzo em Veios, Quartzo em Pó, Areia Siliciosa Natural e Quartzo Granítico.
Cristal natural
Um mineral cristalino de quartzo grande, incolor e transparente, composto principalmente de dióxido de silício. Forma-se em cavidades, fraturas rochosas, juntas ou falhas sob condições rigorosas que exigem amplo espaço, fluidos hidrotermais ricos em sílica, temperatura/pressão específicas e tempo suficiente.
Arenito de quartzo
Rocha sedimentar arenosa consolidada com teor de clastos de quartzo e sílica geralmente >95%. Os minerais acessórios são frequentemente feldspato, mica e minerais argilosos, com poucos minerais pesados. O cimento é tipicamente silicioso.
Quartzito
Rocha metamórfica formada a partir de arenito quartzoso ou outras rochas siliciosas por meio de metamorfismo de contato regional ou térmico. Os minerais associados podem incluir feldspato, mica, minerais argilosos e traços de turmalina, hematita e zircão. Comparada ao arenito quartzoso, é mais densa, mais dura e mais compacta.
Quartzo Veia
Formado principalmente por atividade hidrotermal magmática relacionada ao granito. Possui estrutura maciça, composição mineral simples (quase inteiramente quartzo), com teor de SiO₂ geralmente superior a 99%. Os depósitos de quartzo em veios são tipicamente de pequena escala, com ocorrência íngreme, espessura de alguns metros a dezenas de metros e comprimento de dezenas a centenas de metros.
Quartzo em pó (ammosita)
Um minério de quartzo natural em pó, com partículas muito finas e alto teor de SiO₂. Forma-se principalmente a partir da erosão de rochas siliciosas, criando depósitos sedimentares de intemperismo. Condições geológicas específicas, paleoclima quente e úmido e paleotopografia suave fazem com que a rocha siliciosa se desintegre, com a água carregando as impurezas para formar o depósito.
Areia de sílica natural
Um recurso mineral de quartzo arenoso formado pela erosão natural de longo prazo de rochas matrizes como granito, quartzito, arenito quartzoso e quartzo de veio. Os minerais associados incluem feldspato, detritos rochosos, mica, minerais de argila e minerais pesados como zircão, turmalina, ilmenita e anfibólio. Depósitos de areia sedimentar principalmente marinhos e lacustres.
Quartzo Granítico
A razão fundamental pela qual empresas como a Sibelco, com sua série IOTA, alcançaram o monopólio internacional no mercado de quartzo de alta pureza reside em sua matéria-prima exclusiva: o quartzo granítico de Spruce Pine, na Carolina do Norte, EUA. Essa jazida de quartzo específica possui uma história de descoberta lendária.
Inicialmente extraído para obtenção de feldspato e muscovita, o quartzo era um subproduto considerado desperdício. Na década de 1970, com a diminuição das reservas de cristal para a produção de vidro de quartzo, a busca por alternativas tornou-se urgente. Graças ao aprimoramento da tecnologia de flotação, o quartzo proveniente de pegmatitos graníticos substituiu o cristal na produção de areia de quartzo de alta pureza, um mercado ainda hoje dominado pelos Estados Unidos.
3. O presente: aplicações típicas do quartzo
O quartzo encontra ampla aplicação. Após várias etapas de processamento, é utilizado em vidro, fundição, cerâmica, refratários, produtos químicos, extração de petróleo, purificação de água, construção civil, energias renováveis (fotovoltaica), semicondutores eletrônicos, fibras ópticas, óptica, fontes de luz, materiais de fibra de alta qualidade, cargas industriais e muito mais.
Aplicação de maior volume
A indústria vidreira é a maior consumidora de quartzo, amplamente utilizado na construção civil, na indústria automotiva, em novas energias e na área médica. Os principais produtos incluem vidro plano, vidro para embalagens, vidro temperado, vidro fotovoltaico, vidro eletrônico e vidro farmacêutico.
Em 2021, a produção de vidro na China foi de 10,17 milhões de caixas de vidro, consumindo aproximadamente 34,06 milhões de toneladas de areia de quartzo. Dados nacionais mostram que, em 2023, a China produziu 9,69 milhões de caixas de vidro plano (consumindo aproximadamente 32,47 milhões de toneladas de areia de quartzo) e 24,78 milhões de toneladas de vidro laminado fotovoltaico (consumindo aproximadamente 17,6 milhões de toneladas de areia de quartzo com baixo teor de ferro, a uma taxa de aproximadamente 0,71 t por tonelada de vidro). Assim, somente o vidro plano e o vidro fotovoltaico consumiram mais de 50 milhões de toneladas de areia de quartzo em 2023.
A demanda a jusante provém dos setores imobiliário, automotivo, de eletrodomésticos, fotovoltaico, de embalagens descartáveis e de eletrônicos. Historicamente, cerca de 751 mil toneladas de vidro convencional estavam relacionadas ao setor imobiliário; a demanda futura por vidro convencional cresce lentamente devido à retração do setor imobiliário. Impulsionadas pelas metas de "Carbono Duplo", as instalações fotovoltaicas globais continuarão crescendo, sustentando o aumento da demanda por vidro fotovoltaico.
Para atingir a finura precisa exigida nas diversas etapas de produção de vidro, a redução eficiente do tamanho das partículas é fundamental. É aqui que um moinho de quartzo especializado se mostra indispensável, garantindo uma distribuição uniforme do tamanho das partículas para uma fusão ideal e qualidade do produto final.
Aplicações de ponta:
Semicondutores
O núcleo da fabricação de circuitos integrados semicondutores é a produção de chips, que envolve o crescimento de monocristais, a fabricação de wafers, a produção de chips e a embalagem. As etapas mais críticas e exigentes são a fabricação de wafers de silício e a sua encapsulação. O quartzo é usado principalmente para cadinhos de quartzo de grau semicondutor e como material auxiliar na fabricação de wafers.
Os produtos de quartzo são utilizados em etapas essenciais do processamento de wafers de silício, como difusão, oxidação, deposição e corrosão. Areia de quartzo de alta pureza (5N2) pode ser utilizada na fabricação de cadinhos de quartzo para semicondutores, enquanto areias de pureza 4N e 4N8 são destinadas a materiais de quartzo usados na oxidação e difusão de wafers.
Fibra óptica
Impulsionada pela construção de redes de informação em larga escala, a comunicação global por fibra óptica desenvolveu-se rapidamente. A China é atualmente o maior produtor e consumidor. As pré-formas de fibra são o núcleo da cadeia industrial. O vidro de quartzo para fibras é um material fundamental. Os tubos de substrato e revestimento de quartzo são tubos de quartzo de alta qualidade, cruciais na preparação das pré-formas.
Pesquisadores da Jiuzhi Guangdianzicail Technology Co., Ltd. e do Laboratório Estatal de Tecnologia de Fabricação de Fibras Ópticas e Cabos utilizaram pó de quartzo natural e Deposição Externa em Fase Sólida por Plasma (PSOD) para produzir tubos de quartzo de grandes dimensões para pré-formas de fibra monomodo. Os produtos apresentam formação em uma única etapa, baixo teor de hidroxila, poucas impurezas, grandes dimensões e boa vitrificação, atendendo às necessidades de pré-formas de fibra monomodo. Isso oferece novos materiais e processos para fibras de baixa atenuação com amplas perspectivas para fibras de comunicação de ultrabaixa perda de próxima geração.
Aplicativos mais populares
Nos últimos anos, os "Três Novos" – veículos de novas energias, baterias de lítio e células fotovoltaicas solares – deram mais brilho à indústria manufatureira chinesa, especialmente nas exportações, proporcionando um novo impulso para o desenvolvimento econômico de alta qualidade.
Na cadeia industrial fotovoltaica, os produtos de quartzo são fundamentais. Além do vidro fotovoltaico fabricado com areia de quartzo ultratransparente e de baixo teor de ferro, os cadinhos de quartzo produzidos com areia de quartzo de alta pureza são o produto de maior destaque nas aplicações subsequentes do quartzo.
Os cadinhos de quartzo, um produto especializado de vidro de quartzo, oferecem limpeza, homogeneidade e resistência a altas temperaturas. São amplamente utilizados na produção de silício cristalino para células solares e semicondutores, sendo considerados consumíveis. Comparada à areia de quartzo comum, a areia de quartzo de alta pureza, preparada por meio de beneficiamento, oferece melhor resistência a altas temperaturas e maior estabilidade térmica. Como material do núcleo, a pureza da areia de quartzo é o principal indicador para garantir o desempenho superior do cadinho.
Moinho de moagem de quartzo Epic Powder
O processamento de quartzo para aplicações exigentes, como areia de quartzo de alta pureza ou cargas, requer moagem e classificação precisas. Pó épico Especializada no fornecimento de moinhos de quartzo avançados. Com equipamentos de moagem que variam de Classificadores de ar e moinhos de bolas para moinhos de jatoPodemos atender a diversas necessidades de produção de quartzo e outros minerais, garantindo finura, pureza e eficiência ideais para suas aplicações específicas. Ao fazer parceria com a Epic Powder, você garante a tecnologia e a experiência necessárias para lidar com diversos materiais de quartzo e alcançar os resultados de produção desejados. Entre em contato conosco hoje mesmo para obter seu moinho de moagem de quartzo personalizado.
