Strategic emerging industries are almost all related to non-metallic minerals and their products. In particular, graphite, fluorspar, pyrophyllite, quartz, these products play an irreplaceable and vital supporting role in new materials. Jet mill pulverization has emerged as a critical enabling technology, providing the necessary precision and purity in particle size reduction to unlock the full potential of quartz, graphite, fluorite, and pyrophyllite in their respective high-tech applications.
Quarzo ad alta purezza
High-purity quartz has excellent physicochemical properties. It primarily serves the quartz glass and integrated circuit industries. Its high-end products find wide application in next-generation information technology, high-end equipment manufacturing, and new materials. Since World War II, manufacturers have used quartz to produce electronic components for communication phones and military radios. Globally recognized high-purity quartz raw materials are essential foundations for today’s high-tech products. They are necessary for a country’s sustainable development of high technology. In Germany, ultra-high-purity quartz materials have been classified as strategic resources, thus limiting their export.
La domanda di materiali al quarzo ad elevata purezza influenzerà in modo significativo i principali settori dell'elettronica, delle apparecchiature di produzione intelligenti, dei materiali inorganici non metallici avanzati, delle fibre e dei prodotti ad alte prestazioni, dei materiali compositi, dei nuovi materiali all'avanguardia e di settori come l'energia eolica e solare, nonché di quelli ad alta efficienza energetica.
(1) Applicazioni del quarzo ad alta purezza nelle industrie emergenti strategiche
Tecnologia informatica di nuova generazione: i prodotti in vetro di quarzo ad alte prestazioni vengono utilizzati principalmente per produrre barre preformate in fibra ottica monomodale e multimodale e tubi di quarzo per circuiti integrati, chip semiconduttori e vetro per display informativi.
Produzione di apparecchiature di fascia alta: utilizzato in strumenti ottici microscopici, lenti ottiche e lampade al quarzo.
Nuovi materiali: le fibre di quarzo possono essere utilizzate per produrre ugelli di razzi, dispositivi di protezione termica aerospaziali, ecc. La micropolvere di silicio di grado elettronico viene utilizzata principalmente per materiali di incapsulamento e confezionamento in circuiti integrati e componenti elettronici.
Nuova energia: per produrre celle solari vengono utilizzati materiali di silicio cristallino.
(2) Stato attuale e tendenze di sviluppo futuro dell'industria del quarzo ad alta purezza
La Cina è un importante produttore e consumatore di quarzo ad alta purezza. È autosufficiente per prodotti di fascia medio-bassa, esportandone una parte, pur continuando a dipendere dalle importazioni per i prodotti di fascia alta. In futuro, la sabbia di quarzo ad alta purezza avrà ampie prospettive di applicazione in settori strategici emergenti come i cavi in fibra ottica, i semiconduttori per le comunicazioni elettroniche, il packaging per la produzione di illuminazione a LED e le nuove applicazioni solari, con una domanda prevista in crescita a un tasso di circa 10,0%-14,0% dal 2019 al 2030.
La ricerca di una purezza più elevata è un tema centrale nell'industria del quarzo. Per soddisfare i severi requisiti delle applicazioni high-tech, tecnologie di lavorazione avanzate come la polverizzazione con mulino a getto sono indispensabili. Questo metodo offre un metodo privo di contaminazioni per produrre polveri di quarzo ultrafini con una distribuzione granulometrica uniforme, fondamentale per la produzione di vetro di quarzo ad alte prestazioni utilizzato nei semiconduttori e nelle fibre ottiche. L'adozione di tecniche di macinazione così precise è fondamentale per migliorare la qualità del prodotto e competere nel mercato globale del quarzo ad alta purezza.
2. Grafite
La grafite è sempre stata una risorsa strategica indispensabile per lo sviluppo militare e industriale moderno. È impiegata nell'industria dei veicoli a nuova energia principalmente nella produzione di materiali anodici per batterie agli ioni di litio, nuove batterie e supercondensatori. Nel settore delle nuove energie, consente la realizzazione di celle solari e batterie per l'accumulo di energia eolica. L'industria manifatturiera di apparecchiature di fascia alta la utilizza per materiali di tenuta e moderatori di neutroni, mentre il settore dell'informatica di nuova generazione la applica all'accumulo di energia ad alta capacità e ai materiali elettronici chiave. Lo sviluppo del grafene eleva l'utilità della grafite a nuovi livelli. In futuro, la grafite e i suoi prodotti troveranno ampio utilizzo nei satelliti aerospaziali, negli smartphone, nei tablet, nei veicoli ibridi, nelle auto elettriche e nelle celle solari, affermandosi come materiali emergenti strategici.
(1) Applicazioni della grafite nelle industrie emergenti strategiche
Produzione di apparecchiature di fascia alta: utilizzata come moderatore di neutroni e materiale protettivo nei reattori atomici. La grafite flessibile viene utilizzata per la tenuta delle valvole per l'energia atomica; viene inoltre utilizzata per la produzione di ugelli per razzi a combustibile solido, ogive di missili, parti di apparecchiature per viaggi spaziali, materiali per l'isolamento termico e materiali per la protezione dalle radiazioni. Collegamenti radio e materiali strutturali conduttivi su satelliti artificiali.
Nuova Energia: i materiali di matrice combustibile raffreddati a gas ad alta temperatura per l'energia nucleare richiedono la grafite naturale a scaglie 64%. La sua eccellente conduttività ne consente la produzione di celle solari e batterie di accumulo per la generazione di energia eolica, contribuendo allo sviluppo di settori energetici puliti e al risparmio energetico.
Veicoli a nuova energia: i materiali anodici in grafite naturale sono materie prime fondamentali per le batterie agli ioni di litio; la grafite naturale viene utilizzata per produrre batterie agli ioni di litio, nuove batterie e supercondensatori per veicoli ibridi, veicoli elettrici e veicoli solari.
Nell'informatica di nuova generazione, le batterie al litio e grafite alimentano stazioni base per le comunicazioni, computer portatili e caricabatterie per telefoni. I supercondensatori al grafene forniscono un accumulo di energia essenziale per le reti di telecomunicazioni e dati, consentendo al contempo la creazione di display pieghevoli. Guardando al futuro, il grafene potrebbe rivoluzionare i chip dei computer, aumentando potenzialmente la velocità dei processori di centinaia di volte. Aprirà la strada alla prossima generazione di supercomputer.
Nuovi materiali: i riempitivi funzionali nei nuovi rivestimenti e inchiostri trovano applicazione principalmente nell'industria marina e chimica, compresi i rivestimenti anticorrosivi ad alta resistenza al grafene. Rivestimenti inorganici a base d'acqua al grafene; rivestimenti in polvere inorganici al grafene di nuova generazione; rivestimenti termoconduttivi al grafene per pentole antiaderenti e apparecchi a LED.
Risparmio energetico e tutela ambientale: trattamento delle acque reflue, bonifica dei rifiuti radioattivi, ecc.
Biologia: disinfettanti medici, farmaci chemioterapici, sequenziamento del DNA, muscoli artificiali e imballaggi alimentari.
(2) Stato attuale e tendenze di sviluppo futuro dell'industria della grafite
La grafite è un minerale strategico in Cina. Ha il potenziale per influenzare e modificare l'offerta globale. Tuttavia, si registra un eccesso di capacità produttiva di prodotti primari e un'offerta insufficiente di prodotti di fascia alta. In futuro, la domanda di grafite nei settori tradizionali rimarrà stabile, mentre le industrie emergenti registreranno una rapida crescita della domanda di grafite, trainata principalmente dalla grafite cristallina.
Entro il 2030, si prevede che la domanda di grafite raggiungerà 1,348 milioni di tonnellate, con il nuovo settore energetico che ne rappresenterà 50,41 TP3T. Pertanto, è essenziale rafforzare la gestione delle risorse minerarie, migliorando al contempo la tecnologia di lavorazione profonda della grafite, per sviluppare gradualmente i prodotti in grafite verso applicazioni di fascia alta, soddisfacendo le esigenze dei settori strategici emergenti e aumentando l'influenza internazionale.
Polverizzazione con mulino a getto È particolarmente efficace nella lavorazione della grafite lamellare. Può delaminare e raffinare le scaglie senza danneggiarne la struttura cristallina, preservandone così le proprietà elettriche e termiche essenziali. Questo la rende una tecnologia ideale per la produzione di materiali anodici di alta qualità per batterie agli ioni di litio e additivi conduttivi, essenziali per il settore dei veicoli a nuova energia.
Lo sviluppo del grafene ha portato le applicazioni della grafite a un nuovo livello. La produzione di grafene di alta qualità inizia spesso con l'esfoliazione della grafite in polveri fini. In questo caso, la polverizzazione con mulino a getto svolge un ruolo fondamentale come metodo fisico per pretrattare la grafite naturale, creando la materia prima ideale per i successivi processi di preparazione del grafene. Questa riduzione dimensionale controllata è un passaggio fondamentale per garantire la qualità e le prestazioni del materiale finale in grafene utilizzato nei supercondensatori e nei display pieghevoli.
3. Fluorite
La fluorite, nota anche come fluorite, contiene fluoruro di calcio (CaF₂) come componente principale. È una risorsa rara di livello mondiale, simile alle terre rare. La fluorite è una materia prima fluorinica e i materiali contenenti fluoro sono tra i nuovi materiali chimici. I prodotti fluorochimici offrono elevate prestazioni e valore aggiunto, guadagnandosi la reputazione di industria d'oro e avviandosi a diventare una risorsa rara. I suoi prodotti e materiali sono ampiamente utilizzati nei settori industriali e nella vita quotidiana, nonché in settori strategici emergenti come le nuove energie, la biologia, il risparmio energetico e la tutela ambientale.
(1) Applicazioni della fluorite nelle industrie emergenti strategiche
Nel nuovo settore energetico, i film posteriori e frontali contenenti fluoro migliorano i pannelli solari, mentre rivestimenti speciali in fluorocarbonio proteggono le pale delle turbine eoliche. L'esafluorofosfato di litio funge da elettrolita chiave nelle batterie al litio e le membrane a scambio ionico perfluorurate sono componenti essenziali nelle celle a combustibile. Per i veicoli a nuova energia, i materiali a base di fluoro migliorano l'alimentazione delle batterie al litio e garantiscono una tenuta affidabile. L'industria IT di nuova generazione utilizza cristalli liquidi fluorurati e prodotti chimici elettronici in display a schermo piatto, semiconduttori e cavi di comunicazione. In biologia, nuovi intermedi al fluoro ed efficienti reagenti di fluorurazione consentono la produzione di prodotti farmaceutici avanzati. La protezione ambientale si basa su membrane a fibra cava in PVDF per il trattamento delle acque reflue e membrane filtranti in PTFE per la rimozione degli inquinanti. I rivestimenti al fluorocarbonio e i grassi per vuoto al perfluoroetere svolgono anche un ruolo importante nell'edilizia e nel vetro Low-E a basso emissivo (low-e) a risparmio energetico. Inoltre, gli adesivi al fluorosilicone garantiscono guarnizioni durevoli nei motori delle automobili e altri materiali fluorurati ad alte prestazioni sono spesso impiegati nei processi di produzione dei settori automobilistico, aerospaziale e fotovoltaico.
(2) Stato attuale e tendenze di sviluppo futuro dell'industria della fluorite
La fluorite è un minerale strategico in Cina. Nel 2019, la Cina ha raggiunto quattro primati mondiali nel settore della fluorite: primo produttore, primo consumatore e primo produttore sia di prodotti chimici fluorurati di base che di acido fluoridrico. Pur mantenendo vantaggi di mercato, il ruolo della Cina rimane in gran parte quello di fornitore di prodotti chimici fluorurati di base. Con l'ulteriore sviluppo delle industrie a valle, il consumo di fluorite crescerà di circa 3,01 TP3T all'anno dal 2019 al 2030, raggiungendo 5,679 milioni di tonnellate entro il 2030.
Le raccomandazioni per l'industria fluorochimica cinese includono il rafforzamento della ricerca tecnologica per prodotti di alta gamma. Nella trasformazione del minerale di fluorite nelle polveri fini necessarie per le reazioni chimiche, la polverizzazione a getto offre vantaggi significativi. La sua capacità di produrre polvere di fluorite ultrafine con contaminazione minima e un controllo preciso delle particelle migliora direttamente l'efficienza e la resa della successiva produzione di acido fluoridrico, costituendo la base materiale per un'industria fluorochimica solida e avanzata.
4. Pirofillite
La pirofillite è un minerale silicato stratificato noto per la sua stabilità chimica, bassa dilatazione termica, bassa conduttività termica, bassa conduttività elettrica, elevato isolamento, alto punto di fusione e buona resistenza alla corrosione. È un'importante materia prima per ceramiche funzionali come ceramiche superdure, elettroceramiche ad altissima tensione, nuovi materiali refrattari ecologici, fibre di vetro ad alte prestazioni e materiali superduri (diamante sintetico). È un materiale significativo per nuove energie come l'energia eolica, le pale delle turbine e nuovi materiali funzionali.
Per sfruttare appieno queste proprietà in applicazioni avanzate, è essenziale un controllo preciso delle dimensioni delle particelle. La tecnologia di polverizzazione con mulino a getto eccelle nella trasformazione della pirofillite in polveri finemente controllate, senza introdurre impurità. Questo è fondamentale per la produzione di fibre di vetro ad alte prestazioni e per fungere da mezzo di trasmissione della pressione affidabile e costante nel settore dei diamanti sintetici, dove la purezza e l'uniformità del materiale sono fondamentali.
(1) Applicazioni in settori strategici emergenti:
Produzione di attrezzature di alta gamma: I prodotti in fibra di vetro che utilizzano la pirofillite come riempitivo principale sono utilizzati in ambito militare, aerospaziale e per i giubbotti antiproiettile. I rivestimenti in pirofillite migliorano la levigatezza superficiale, il punto di bianco e l'assorbimento, dimostrando un ampio potenziale applicativo in ambito aeronautico e aerospaziale.
Nuova Energia: Un materiale importante per nuove energie (energia eolica, pale di turbine) e nuovi materiali funzionali.
Tecnologia informatica di nuova generazione: Utilizzato per la produzione di fibre ottiche in vetro, un materiale fondamentale nella moderna tecnologia delle comunicazioni.
Nuovi materiali: Produzione di sfere di vetro alcaline e mediamente alcaline per fibra di vetro. Funge da mezzo di trasmissione della pressione nei settori della sintesi ad alta pressione, come quello dei diamanti sintetici. Materia prima per detergenti e setacci molecolari.
Biologia: Utilizzato come vettore per pesticidi e insetticidi.
(2) Stato del settore e tendenze future:
Le industrie emergenti strategiche utilizzano principalmente pirofillite di alta qualità per produrre fibre di vetro ad alta resistenza e materiali superduri come il diamante sintetico. La produzione di fibra di vetro si basa su pirofillite, sabbia di quarzo e calcare, con la pirofillite che rappresenta oltre 501 TP3T del contenuto. Settori emergenti come l'ingegneria militare, aerospaziale, dei giubbotti antiproiettile e navale utilizzano ampiamente questi prodotti in fibra di vetro ad alta resistenza. Le proiezioni del settore indicano una crescente domanda di pirofillite, con tassi di crescita annui stimati tra 5,01 TP3T e 7,01 TP3T tra il 2019 e il 2030. Le raccomandazioni includono l'aumento degli sforzi di esplorazione per trovare pirofillite di alta qualità e garantirne l'approvvigionamento futuro.
In questi quattro minerali non metallici strategici, un elemento comune per accrescerne il valore è l'adozione di tecnologie di lavorazione avanzate. Investire e applicare tali metodi di lavorazione avanzati è fondamentale per rafforzare l'intera filiera industriale.
Polvere epica
Poiché questi minerali strategici continuano ad alimentare le tecnologie emergenti, la domanda di elaborazione precisa e coerente non potrà che crescere. Macchinari per polveri epiche, siamo il vostro partner di fiducia in questo campo. Forniamo la tecnologia avanzata di macinazione a getto necessaria per affrontare queste sfide, supportando l'intera filiera industriale, dalla materia prima all'applicazione finale.