BROKEN HILL, Австралия – 7 шілде, 2025 жыл– Жаңа Оңтүстік Уэльстің күнге күйген шетінде ардагер геолог Сара Чен жаңадан бөлінген ядро үлгісіне мұқият қарап отыр. Жартас шыны тәрізді, ерекше қантты текстурасы бар жарқырайды. «Бұл жақсы нәрсе», - деп күңкілдейді ол, шаңды жарып жіберген қанағаттану. "99,3% SiO₂. Бұл тамыр километрге созылуы мүмкін." Чен алтынды немесе сирек жерді ауламайды; ол барған сайын маңызды, бірақ жиі назардан тыс қалған өнеркәсіптік минералды іздейді: жоғары тазалықкремний тасы, біздің технологиялық дәуіріміздің негізі.
Құмнан да артық
Көбінесе ауызекі тілде кварцит немесе ерекше таза құмтас деп аталады, кремний тасы негізінен кремний диоксидінен (SiO₂) тұратын табиғи жыныс болып табылады. Кремний құмына көбірек көңіл бөлінгенімен, жоғары сорттыкремний тасыкен орындары айқын артықшылықтарды ұсынады: үлкен геологиялық тұрақтылық, төмен қоспалар және кейбір жағдайларда кең ауқымды, ұзақ мерзімді тау-кен жұмыстарын жүргізу үшін қолайлы массалық көлемдер. Бұл керемет емес, бірақ оның рөлі негізгі.
«Қазіргі әлем кремниймен жұмыс істейді», - деп түсіндіреді Сингапур технологиялық институтының материалды зерттеушісі доктор Арджун Пател. "Телефоныңыздағы чиптен бастап төбесіңіздегі күн панеліне, терезеңіздегі шыныға және осы жаңалықты жеткізетін талшықты-оптикалық кабельге дейін – бәрі ультра таза кремнийден басталады. Және бұл кремнийдің ең тиімді, үнемді прекурсоры - жоғары таза кремний тасы. Онсыз бүкіл технология мен жасыл энергия экожүйенің жұмысын тоқтатады."
Жаһандық шиеленіс: көздер мен қиындықтар
Премиум іздеукремний тасыжаһандық деңгейде күшейіп келеді. Негізгі депозиттер мына жерлерде кездеседі:
Австралия:Брокен Хилл және Пилбара сияқты аймақтар байырғы кварцит түзілімдерімен мақтана алады, олардың консистенциясы мен құрамында темірдің аздығы үшін бағаланады. Австралиялық Silica Quartz Ltd. (ASQ) сияқты компаниялар операцияларын жылдам кеңейтуде.
Америка Құрама Штаттары:Аппалач таулары, әсіресе Батыс Вирджиния мен Пенсильваниядағы аудандарда айтарлықтай кварцит ресурстары бар. Spruce Ridge Resources Ltd. жақында Батыс Вирджиниядағы флагмандық жобасының перспективалы талдау нәтижелерін жариялады, бұл оның күн сәулесінен алынатын кремний өндіру әлеуетін көрсетеді.
Бразилия:Минас-Жерайс штатындағы бай кварцит кен орындары негізгі көз болып табылады, дегенмен инфрақұрылымдық қиындықтар кейде өндіруге кедергі келтіреді.
Скандинавия:Норвегия мен Швецияда еуропалық технологиялық өндірушілер қысқа, сенімдірек жеткізу тізбегі үшін ұнайтын жоғары сапалы депозиттерге ие.
Қытай:Жаппай өндіруші болғанымен, экологиялық стандарттар мен кейбір кішігірім шахталардың тазалық деңгейлерінің сәйкестігі туралы алаңдаушылық туындайды, бұл халықаралық сатып алушыларды балама көздерді іздеуге итермелейді.
«Бәсекелестік қатал», - дейді Ларс Бьорнсон, Nordic Silica Minerals бас директоры. "Он жыл бұрын кремний диоксиді жаппай тауар болды. Бүгінгі таңда техникалық сипаттамалар өте қатаң. Біз тек тау жыныстарын сатпаймыз; біз жоғары таза кремний пластинкаларының негізін сатамыз. Бор, фосфор немесе тіпті темір сияқты микроэлементтер миллионға шаққандағы бөліктерде біздің жартылай өткізгіштерге және жартылай өткізгіштерге сұраныстың апатты болуы мүмкін. өңдеу».
Карьерден чипке дейін: тазарту саяхаты
Қатты кремнеземді тасты технологияға қажетті таза материалға айналдыру күрделі, энергияны көп қажет ететін процесті қамтиды:
Тау-кен өндіру және ұсақтау:Массивті блоктар көбінесе ашық шахталарда бақыланатын жару арқылы алынады, содан кейін кішірек, біркелкі фрагменттерге ұсақталады.
Бенефициация:Саз, дала шпаты және құрамында темір бар минералдар сияқты көптеген қоспаларды жою үшін ұсақталған тау жынысы жуудан, магниттік бөлуден және флотациядан өтеді.
Жоғары температурада өңдеу:Содан кейін тазартылған кварц фрагменттері қатты қызуға ұшырайды. Су астындағы доғалы пештерде олар көміртек көздерімен (мысалы, кокс немесе ағаш жоңқалары) реакцияға түсіп, металлургиялық дәрежедегі кремнийді (MG-Si) шығарады. Бұл алюминий қорытпалары мен кейбір күн батареялары үшін шикізат.
Ультра тазарту:Электроника (жартылай өткізгіш чиптер) және жоғары тиімді күн батареялары үшін MG-Si одан әрі жетілдіруден өтеді. Siemens процесі немесе сұйық қабаттағы реакторлар MG-Si трихлорсилан газына түрлендіреді, содан кейін ол өте тазалыққа дейін тазартылады және полисилиций құймалары ретінде тұндырылады. Бұл құймалар микрочиптер мен күн батареяларының жүрегіне айналатын ультра жұқа пластинкаларға кесілген.
Қозғаушы күштер: AI, күн және тұрақтылық
Сұраныстың өсуі бір мезгілде болатын революциялармен қамтамасыз етіледі:
AI бумы:Әрқашан таза кремний пластинкаларын қажет ететін жетілдірілген жартылай өткізгіштер жасанды интеллект қозғалтқыштары болып табылады. Деректер орталықтары, AI чиптері және өнімділігі жоғары есептеуіштер - тойымсыз тұтынушылар.
Күн энергиясын кеңейту:Жаңартылатын энергияны итермелейтін жаһандық бастамалар фотоэлектрлік (PV) панельдерге деген сұранысты арттырды. Жоғары таза кремний тиімді күн батареялары үшін өте маңызды. Халықаралық энергетикалық агенттік (IEA) 2030 жылға қарай күн PV қуаты үш есеге артады, бұл кремний жеткізу тізбегіне үлкен қысым жасайды.
Жетілдірілген өндіріс:Кремнийлі тастан алынған жоғары таза балқытылған кварц кремний кристалын өсіруде, арнайы оптикада, жоғары температуралы зертханалық құралдарда және жартылай өткізгіштерді өндіруде қолданылатын тигельдер үшін өте маңызды.
Тұрақтылық тұйық арқан
Бұл серпіліс маңызды экологиялық және әлеуметтік мәселелерсіз емес. Кремний диоксиді өндіру, әсіресе ашық әдіспен өндіру ландшафттарды өзгертеді және судың көп мөлшерін тұтынады. Кристалдық кремнеземнің тыныс алу қаупіне байланысты шаңды бақылау өте маңызды (силикоз). Энергияны қажет ететін тазарту процестері көміртегі іздерінің пайда болуына ықпал етеді.
«Жауапты ресурс - ең бастысы», - дейді Мария Лопес, TechMetals Global компаниясының ESG басшысы, полисилицийдің ірі өндірушісі. "Біз кремний диоксиді жеткізушілерімізді тек тазалыққа ғана емес, сонымен қатар су ресурстарын басқаруға, шаңды басуға, жерді қалпына келтіру жоспарларына және қоғамдастықтың қатысуына қатысты қатаң түрде тексереміз. Технологиялық индустрияның жасыл тіркелгілері карьерге дейінгі таза жеткізу тізбегіне байланысты. Тұтынушылар мен инвесторлар мұны талап етеді."
Болашақ: инновация және тапшылық?
Сара Чен сияқты геологтар алдыңғы қатарда. Барлау жұмыстары жаңа шекараларға, соның ішінде тереңірек кен орындарына және бұрын ескерілмеген түзілімдерге ұмтылуда. Қолдану мерзімі біткен күн панельдері мен электроникадан кремнийді қайта өңдеу тартымдылыққа ие болып келеді, бірақ қиын болып қала береді және қазіргі уақытта сұраныстың тек бір бөлігін ғана қамтамасыз етеді.
«Қазіргі технологиямен қол жетімді экономикалық тұрғыдан тиімді, өте жоғары таза кремнеземдік тастың шектеулі мөлшері бар», - деп ескертті Чен австралиялық күн батқанда маңдайындағы терді сүртіп. "Астрономиялық өңдеу шығындарынсыз тазалық сипаттамаларына сәйкес келетін жаңа кен орындарын табу қиындап барады. Бұл тау жынысы ... бұл шексіз емес. Біз оны шынымен стратегиялық ресурс ретінде қарастыруымыз керек."
Күн Broken Hill шахтасының үстінен батып, жарқыраған ақ кремнезем қорларының үстіне ұзақ көлеңке түсіріп жатқанда, операцияның ауқымы терең шындықты көрсетеді. Жасанды интеллект шуы мен күн панельдерінің жарқырауының астында қарапайым, көне тас жатыр. Оның тазалығы біздің технологиялық прогрестің қарқынын белгілейді, бұл жоғары сортты кремнеземдік тасқа деген жаһандық ізденіс біздің заманымыздың ең маңызды, егер түсініксіз болса да, өнеркәсіптік оқиғаларының біріне айналды.
Жіберу уақыты: 07 шілде 2025 ж