Il crogiolo di quarzo , noto anche come crogiolo di sabbia di quarzo, è un crogiolo realizzato cuocendo sabbia di quarzo. Presenta i vantaggi di resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione e facilità di manipolazione, quindi è ampiamente utilizzato nell'estrazione di minerali, nella fusione, nella distillazione, nell'industria chimica e nella moderna produzione industriale, in particolare nell'industria fotovoltaica e dei semiconduttori. Il crogiolo di quarzo è un contenitore importante per l'estrazione del silicio cristallino. Tuttavia, durante l'uso, i crogioli di quarzo possono talvolta rompersi, causando perdite significative nella produzione.

Quali sono allora le ragioni della rottura dei crogioli di quarzo?

1. Metodo di fusione non corretto

1.1 Cristallizzazione secondaria: Quando il materiale di silicio superiore si scioglie e scorre lungo la parete interna del crogiolo di quarzo verso il fondo, se la temperatura del fondo è troppo bassa, il materiale di silicio subirà una cristallizzazione 'secondaria'. Il materiale di silicio subisce espansione durante la cristallizzazione 'secondaria' e questa forza di espansione causerà la rottura del crogiolo di quarzo.

1.2 Perdita di silicio dopo il ribaltamento del fondo: Quando il liquido di silicio fuso superiore scorre lungo la parete del crogiolo fino al fondo del crogiolo, attaccherà insieme il materiale del blocco inferiore e il crogiolo di quarzo. Quando il materiale siliconico superiore è completamente fuso in un liquido, si forma galleggiabilità sul materiale del blocco inferiore. Quando la galleggiabilità è sufficientemente grande da staccare il materiale del blocco non finito dal fondo del crogiolo di quarzo aderito ad esso, spesso il crogiolo può essere smontato.

2. Temperatura di fusione non corretta

Una temperatura eccessiva del materiale fuso intensificherà il grado di cristallizzazione nel crogiolo e aumenterà la possibilità di fessurazioni. Alle alte temperature, il materiale dei crogioli di quarzo è più soggetto a cambiamenti fisici e chimici, portando a instabilità strutturale e aumentando il rischio di rottura.

3. Questioni relative alle materie prime

Impurità eccessive nelle materie prime o contaminazione durante il processo di pulizia e caricamento possono corrodere il crogiolo di quarzo. Nei casi più gravi, il silicio fuso può penetrare nello strato interno del crogiolo, provocando danni strutturali e la rottura del crogiolo.

4. Problema del crogiolo di grafite

4.1 Calcinazione insufficiente del nuovo crogiolo di grafite: se un nuovo crogiolo di grafite viene utilizzato senza un trattamento di calcinazione accurato, causerà una grave cristallizzazione dello strato esterno del crogiolo di quarzo, aumentando il rischio di rottura.

4.2 Uso prolungato del crogiolo di grafite: A causa dell'uso prolungato, lo spessore originale del crogiolo di grafite sarà notevolmente ridotto dalla degradazione ossidativa, che potrebbe influenzare il suo effetto protettivo sul crogiolo di quarzo e portare alla sua rottura.

5. Problemi con il crogiolo di quarzo stesso

5.1 Forza eccessiva durante il posizionamento del crogiolo di quarzo: Se viene applicata una forza eccessiva durante il posizionamento del crogiolo di quarzo, il fondo potrebbe danneggiarsi e potrebbero formarsi crepe nascoste, che potrebbero espandersi durante il processo di fusione e portare alla rottura.

5.2 Impatto di grandi pezzi di materiale di silicio durante il caricamento del materiale di fondo: Se grandi pezzi di materiale di silicio colpiscono il fondo del crogiolo di quarzo durante il caricamento del materiale di fondo, possono verificarsi crepe nascoste, che possono anche portare ad una successiva rottura durante il processo di fusione.

5.3 Nella parte superiore del crogiolo viene caricato un materiale troppo grande: Quando nella parte superiore del crogiolo viene caricato un materiale troppo grande, durante il processo di fusione può verificarsi un collasso del materiale e il materiale siliconico collassato può facilmente rompere il fondo del crogiolo, causando perdite di silicio.

5.4 Danni al crogiolo di quarzo da forze esterne: durante la produzione, l'imballaggio, il trasporto o l'uso, se il crogiolo di quarzo viene danneggiato da forze esterne, possono verificarsi crepe nascoste, soggette a rottura durante il processo di fusione.

6. Altri fattori

Funzionamento improprio: se la velocità di riscaldamento e raffreddamento è troppo elevata, potrebbe causare rotture da shock termico.

Pulizia e manutenzione inadeguate: l'utilizzo di soluzioni corrosive eccessivamente forti come acidi e alcali per la pulizia o l'applicazione di una forza eccessiva durante il processo di pulizia possono causare danni al crogiolo di quarzo.

Le ragioni della rottura dei crogioli di quarzo sono complesse e diverse e coinvolgono molteplici aspetti come metodi di fusione, controllo della temperatura, qualità delle materie prime, condizioni del crogiolo di grafite, qualità del crogiolo di quarzo, funzionamento e manutenzione.

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