Անգով ժայռը, որը էներգիա է տալիս մեր աշխարհին. բարձրորակ սիլիցիումային քարի համաշխարհային որոնման մեջ

Բրոքեն Հիլ, Ավստրալիա – 7 հուլիսի, 2025թ.– Նոր Հարավային Ուելսի արևից այրված անապատի խորքում, փորձառու երկրաբան Սառա Չենը ուշադիր նայում է նոր կտրված միջուկի նմուշին։ Ապարը փայլում է, գրեթե ապակու նման, յուրահատուկ շաքարային հյուսվածքով։ «Դա լավ նյութն է», - մրմնջում է նա՝ բավարարվածության նշույլը կտրելով փոշին։ «99.3% SiO₂։ Այս երակը կարող է կիլոմետրեր ձգվել»։ Չենը չի որսում ոսկի կամ հազվագյուտ հանքանյութեր. նա փնտրում է ավելի ու ավելի կարևոր, բայց հաճախ անտեսվող արդյունաբերական հանքանյութ՝ բարձր մաքրության։սիլիկատային քար, մեր տեխնոլոգիական դարաշրջանի հիմքը։

Ավելին, քան պարզապես ավազ

Հաճախ խոսակցական լեզվով անվանվող քվարցիտ կամ բացառիկ մաքուր ավազաքար, սիլիցիումային ավազը բնական ծագում ունեցող ապար է, որը հիմնականում կազմված է սիլիցիումի երկօքսիդից (SiO₂): Մինչդեռ սիլիցիումային ավազը ավելի մեծ ուշադրության է արժանանում, բարձրակարգ...սիլիկատային քարհանքավայրերն առաջարկում են առանձնահատուկ առավելություններ՝ ավելի մեծ երկրաբանական կայունություն, ավելի քիչ խառնուրդներ և, որոշ դեպքերում, մեծ ծավալներ, որոնք հարմար են մեծածավալ, երկարաժամկետ հանքարդյունաբերական գործողությունների համար: Սա հմայիչ չէ, բայց դրա դերը հիմնարար է:

«Ժամանակակից աշխարհը բառացիորեն աշխատում է սիլիցիումով», - բացատրում է Սինգապուրի տեխնոլոգիական ինստիտուտի նյութագետ դոկտոր Արջուն Պատելը: «Ձեր հեռախոսի չիպից մինչև ձեր տանիքի արևային վահանակը, ձեր պատուհանի ապակին և այս լուրը հաղորդող օպտիկամանրաթելային մալուխը՝ ամեն ինչ սկսվում է գերմաքուր սիլիցիումից: Եվ այդ սիլիցիումի ամենաարդյունավետ, ծախսարդյունավետ նախորդը բարձր մաքրության սիլիցիումային քարն է: Առանց դրա, ամբողջ տեխնոլոգիական և կանաչ էներգիայի էկոհամակարգը կանգ է առնում»:

Գլոբալ տենդ. աղբյուրներ և մարտահրավերներ

Պրեմիումի որոնումսիլիկատային քարգլոբալ մակարդակով ակտիվանում է։ Հիմնական հանքավայրերը գտնվում են՝

Ավստրալիա։Բրոքեն Հիլի և Պիլբարանի նման շրջանները պարծենում են հսկայական, հին քվարցիտային կազմավորումներով, որոնք գնահատվում են իրենց խտության և երկաթի ցածր պարունակության համար: Australian Silica Quartz Ltd. (ASQ)-ի նման ընկերությունները արագորեն ընդլայնում են իրենց գործունեությունը:

Միացյալ Նահանգներ:Ապալաչյան լեռները, մասնավորապես Արևմտյան Վիրջինիայի և Փենսիլվանիայի տարածքները, պարունակում են քվարցիտի զգալի պաշարներ: «Սփրուս Ռիջ Ռիսորսիզ» ՍՊԸ-ն վերջերս հայտարարեց Արևմտյան Վիրջինիայում իրենց առաջատար նախագծի խոստումնալից արդյունքների մասին՝ ընդգծելով դրա ներուժը արևային էներգիայի համար նախատեսված սիլիցիումի արտադրության համար:

Բրազիլիա:Մինաս Ժերայս նահանգում հարուստ քվարցիտի հանքավայրերը հիմնական աղբյուր են, չնայած ենթակառուցվածքային խնդիրները երբեմն խոչընդոտում են արդյունահանմանը։

Սկանդինավիա.Նորվեգիան և Շվեդիան ունեն բարձրորակ հանքավայրեր, որոնք եվրոպական տեխնոլոգիական արտադրողները նախընտրում են ավելի կարճ և ավելի հուսալի մատակարարման շղթաների համար։

Չինաստան:Չնայած խոշոր արտադրող լինելուն, մտահոգություններ կան որոշ փոքր հանքերի շրջակա միջավայրի չափանիշների և մաքրության մակարդակի կայունության վերաբերյալ, ինչը միջազգային գնորդներին դրդում է փնտրել այլընտրանքային աղբյուրներ։

«Մրցակցությունը մեծ է», - ասում է Լարս Բյորնսոնը, Nordic Silica Minerals-ի գործադիր տնօրենը: «Տասը տարի առաջ սիլիցիումը մեծածախ ապրանք էր: Այսօր տեխնիկական բնութագրերը աներևակայելիորեն խիստ են: Մենք ոչ միայն վաճառում ենք քար, այլև վաճառում ենք բարձր մաքրության սիլիցիումային վաֆլերի հիմք: Բորի, ֆոսֆորի կամ նույնիսկ երկաթի նման միկրոտարրերը միլիոն մաս-մաս մակարդակներում կարող են աղետալի լինել կիսահաղորդիչների արտադրողականության համար: Մեր հաճախորդները պահանջում են երկրաբանական որոշակիություն և խիստ մշակում»:

Քարհանքից մինչև չիպս. մաքրման ճանապարհորդություն

Կոպիտ սիլիկատային քարը տեխնոլոգիայի համար անհրաժեշտ անարատ նյութի վերածելը ներառում է բարդ, էներգատար գործընթաց.

Հանքարդյունաբերություն և մանրացում.Հսկայական բլոկները արդյունահանվում են, հաճախ բաց հանքերում վերահսկվող պայթեցման միջոցով, ապա մանրացվում են ավելի փոքր, միատարր բեկորների։

Բարեգործություն:Մանրացված ապարը ենթարկվում է լվացման, մագնիսական բաժանման և լողացման՝ կավը, դաշտային սպաթը և երկաթ պարունակող հանքանյութերի նման խառնուրդների մեծ մասը հեռացնելու համար։

Բարձր ջերմաստիճանի մշակում.Մաքրված քվարցի բեկորները այնուհետև ենթարկվում են ծայրահեղ ջերմության: Ջրասույզ աղեղային վառարաններում դրանք փոխազդում են ածխածնի աղբյուրների հետ (օրինակ՝ կոքս կամ փայտի թեփ)՝ ստանալով մետաղագործական որակի սիլիցիում (MG-Si): Սա ալյումինե համաձուլվածքների և որոշ արևային մարտկոցների հումք է:

Ուլտրա-մաքրում.Էլեկտրոնիկայի (կիսահաղորդչային չիպեր) և բարձր արդյունավետության արևային մարտկոցների համար MG-Si-ն ենթարկվում է հետագա մշակման: Siemens պրոցեսը կամ հեղուկացված շերտով ռեակտորները MG-Si-ն վերածում են տրիքլորսիլանային գազի, որը այնուհետև թորվում է մինչև ծայրահեղ մաքրություն և նստեցվում է պոլիսիլիցիումային ձուլակտորների տեսքով: Այս ձուլակտորները կտրատվում են գերբարակ թիթեղների, որոնք դառնում են միկրոչիպերի և արևային մարտկոցների սիրտը:

Շարժիչ ուժեր՝ արհեստական բանականություն, արևային էներգիա և կայուն զարգացում

Պահանջարկի աճը պայմանավորված է միաժամանակյա հեղափոխություններով.

Արհեստական բանականության բումը.Արհեստական բանականության շարժիչ ուժերը ժամանակակից կիսահաղորդիչներն են, որոնք պահանջում են ավելի ու ավելի մաքուր սիլիցիումային թիթեղներ։ Տվյալների կենտրոնները, արհեստական բանականության չիպերը և բարձր արդյունավետությամբ հաշվարկները անհագ սպառողներ են։

Արեգակնային էներգիայի ընդլայնում.Վերականգնվող էներգիայի զարգացմանը նպաստող գլոբալ նախաձեռնությունները կտրուկ աճել են ֆոտովոլտային (PV) վահանակների պահանջարկի առումով: Բարձր մաքրության սիլիցիումը կարևոր է արդյունավետ արևային մարտկոցների համար: Միջազգային էներգետիկ գործակալությունը (ՄԷԳ) կանխատեսում է, որ արևային ֆոտովոլտային էներգիայի հզորությունը կեռապատկվի մինչև 2030 թվականը, ինչը հսկայական ճնշում կգործադրի սիլիցիումի մատակարարման շղթայի վրա:

Առաջադեմ արտադրություն.Սիլիցիումային քարից ստացված բարձր մաքրության հալված քվարցը կարևորագույն նշանակություն ունի սիլիցիումային բյուրեղների աճեցման, մասնագիտացված օպտիկայի, բարձր ջերմաստիճանային լաբորատոր սարքավորումների և կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումների մեջ օգտագործվող հալոցքային կաթսաների համար։

Կայունության լարը

Այս բումը չի զերծ է էական բնապահպանական և սոցիալական մտահոգություններից: Սիլիցիումի արդյունահանումը, մասնավորապես բաց հանքարդյունաբերությունը, փոխում է լանդշաֆտները և սպառում է ջրի մեծ քանակություն: Փոշու վերահսկումը կարևորագույն նշանակություն ունի բյուրեղային սիլիցիումի շնչառական վտանգի (սիլիկոզ) պատճառով: Էներգիայի մեծ ծախս պահանջող մաքրման գործընթացները նպաստում են ածխածնային հետքին:

«Պատասխանատու մատակարարումը գերակա է», - ընդգծում է Մարիա Լոպեսը, պոլիսիլիցիումի խոշոր արտադրող TechMetals Global-ի ESG ղեկավարը: «Մենք խստորեն աուդիտ ենք անցկացնում մեր սիլիցիումային քարերի մատակարարների հետ՝ ոչ միայն մաքրության, այլև ջրի կառավարման, փոշու ճնշման, հողերի վերականգնման ծրագրերի և համայնքի ներգրավվածության առումով: Տեխնոլոգիական արդյունաբերության կանաչ հավատարմագրերը կախված են մաքուր մատակարարման շղթայից՝ սկսած քարհանքի ճակատից: Սպառողներն ու ներդրողները պահանջում են դա»:

Ապագան. Նորարարություն և սակավություն՞

Սառա Չենի նման երկրաբանները առաջնագծում են։ Հետազոտությունները նոր սահմաններ են բացում, այդ թվում՝ ավելի խորը հանքավայրեր և նախկինում անտեսված կազմավորումներ։ Սիլիցիումի վերամշակումը կյանքի ավարտին հասած արևային վահանակներից և էլեկտրոնիկայից ձեռք է բերում նոր թափ, սակայն մնում է մարտահրավեր և ներկայումս բավարարում է պահանջարկի միայն մի փոքր մասը։

«Ժամանակակից տեխնոլոգիաներով մատչելի է տնտեսապես կենսունակ, գերբարձր մաքրության սիլիցիումային քարի սահմանափակ քանակություն», - զգուշացնում է Չենը՝ սրբելով ճակատից քրտինքը, մինչ ավստրալիական արևը շողում է մայր։ «Գտնել նոր հանքավայրեր, որոնք համապատասխանում են մաքրության պահանջներին՝ առանց աստղաբաշխական մշակման ծախսերի։ Այս ապարը… այն անսահման չէ։ Մենք պետք է դրան վերաբերվենք որպես ռազմավարական ռեսուրսի, որն այն իրականում կա»։

Երբ արևը մայր է մտնում Բրոքեն Հիլ հանքի վրա՝ երկար ստվերներ գցելով փայլուն սպիտակ սիլիցիումի պաշարների վրա, գործողության մասշտաբները ընդգծում են մի խորը ճշմարտություն։ Արհեստական բանականության և արևային վահանակների փայլի տակ թաքնված է մի համեստ, հին քար։ Դրա մաքրությունը թելադրում է մեր տեխնոլոգիական առաջընթացի տեմպը, ինչը բարձրորակ սիլիցիումի քարի համաշխարհային որոնումները դարձնում է մեր ժամանակների ամենակարևոր, թեև թերագնահատված, արդյունաբերական պատմություններից մեկը։