Австралийн Брокен Хилл – 2025 оны 7-р сарын 7– Шинэ Өмнөд Уэльсийн наранд түлэгдсэн хөдөө нутагт туршлагатай геологич Сара Чен шинээр хагарсан цөмийн дээжийг анхааралтай ажиглан харж байна. Чулуулаг нь бараг шил шиг гялалзсан, өвөрмөц чихэрлэг бүтэцтэй. “Энэ бол сайн зүйл” гэж тэр тоосыг зүсэж байгаадаа сэтгэл хангалуун бувтнав. “99.3% SiO₂. Энэ судал хэдэн километрийн турш үргэлжилж болно.” Чен алт эсвэл ховор элемент агнадаггүй; тэр улам бүр чухал ач холбогдолтой боловч ихэвчлэн үл тоомсорлогддог аж үйлдвэрийн эрдэс бодис хайж байна: өндөр цэвэршилттэй.цахиурын чулуу, бидний технологийн эрин үеийн үндэс суурь.
Зүгээр л элснээс илүү
Ихэнхдээ ярианд кварцит эсвэл онцгой цэвэр элсэн чулуу гэж нэрлэдэг цахиурын чулуу нь голчлон цахиурын давхар исэл (SiO₂)-аас бүрдсэн байгалийн гаралтай чулуулаг юм. Цахиурын элс илүү их анхаарал татаж байгаа ч өндөр зэрэглэлийнцахиурын чулууОрдууд нь тодорхой давуу талуудыг санал болгодог: геологийн тогтвортой байдал сайжирсан, хольц багатай, зарим тохиолдолд том хэмжээний, урт хугацааны уул уурхайн үйл ажиллагаанд тохиромжтой асар их хэмжээ. Энэ нь тийм ч тансаг биш ч гэсэн үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг.
"Орчин үеийн ертөнц цахиур дээр ажилладаг" гэж Сингапурын Технологийн Хүрээлэнгийн материал судлаач доктор Аржун Пател тайлбарлав. "Утасны чипээс эхлээд дээвэр дээрх нарны хавтан, цонхны шил, энэ мэдээг хүргэж буй шилэн кабель хүртэл - энэ бүхэн хэт цэвэр цахиураас эхэлдэг. Энэхүү цахиурын хамгийн үр ашигтай, зардал багатай урьдал зүйл бол өндөр цэвэршилттэй цахиурын чулуу юм. Үүнгүйгээр технологи болон ногоон эрчим хүчний экосистем бүхэлдээ зогсонги байдалд орно."
Дэлхийн хэмжээний хэт ачаалал: Эх сурвалж ба бэрхшээлүүд
Дээд зэрэглэлийн эрэл хайгуулцахиурын чулуудэлхий даяар эрчимжиж байна. Гол ордууд нь дараах газруудад байдаг.
Австрали:Брокен Хилл, Пилбара зэрэг бүс нутгууд нь тууштай байдал, төмрийн бага агууламжаараа үнэлэгддэг эртний кварцитын асар том формацтай. Australian Silica Quartz Ltd. (ASQ) зэрэг компаниуд үйл ажиллагаагаа хурдацтай өргөжүүлж байна.
Америкийн Нэгдсэн Улс:Аппалачийн нуруу, ялангуяа Баруун Виржиниа, Пенсильванийн бүс нутгууд нь кварцитын ихээхэн нөөцтэй. Spruce Ridge Resources Ltd. саяхан Баруун Виржиниа мужид хэрэгжүүлсэн тэргүүлэх төслийнхөө ирээдүйтэй шинжилгээний үр дүнг зарлаж, нарны эрчим хүчээр ажилладаг цахиур үйлдвэрлэх боломжийг онцолсон.
Бразил:Минас-Жерайс мужийн кварцитын баялаг ордууд нь гол эх үүсвэр боловч дэд бүтцийн бэрхшээлүүд нь заримдаа олборлолтод саад болдог.
Скандинавын орнууд:Норвеги, Швед улсууд өндөр чанартай ордуудтай бөгөөд Европын технологийн үйлдвэрлэгчид богино, илүү найдвартай хангамжийн сүлжээнд давуу эрх олгодог.
Хятад:Асар том үйлдвэрлэгч хэдий ч байгаль орчны стандарт болон зарим жижиг уурхайнуудын цэвэр байдлын түвшин тогтвортой байгаатай холбоотой санаа зовоосон асуудал хэвээр байгаа нь олон улсын худалдан авагчдыг өөр эх үүсвэр хайхад хүргэж байна.
"Өрсөлдөөн ширүүн байна" гэж Nordic Silica Minerals компанийн гүйцэтгэх захирал Ларс Бьорнсон хэлэв. "Арван жилийн өмнө цахиурын давхар исэл бөөнөөр зарагддаг байсан. Өнөөдөр техникийн үзүүлэлтүүд маш хатуу болсон. Бид зөвхөн чулуулгийг зараад зогсохгүй өндөр цэвэршилттэй цахиурын вафлийн суурийг зарж байна. Бор, фосфор, тэр ч байтугай төмөр зэрэг ул мөр элементүүд нь хагас дамжуулагчийн гарцад сүйрэл учруулж болзошгүй. Манай үйлчлүүлэгчид геологийн тодорхой байдал, нарийн боловсруулалтыг шаарддаг."
Карьераас чипс хүртэл: Цэвэршүүлэх аялал
Бат бөх цахиурын чулууг технологид шаардлагатай цэвэр материал болгон хувиргах нь нарийн төвөгтэй, эрчим хүч их шаарддаг үйл явцыг хамардаг:
Уул уурхай ба бутлах:Их хэмжээний блокуудыг ихэвчлэн ил уурхайд хяналттай тэсэлгээгээр олборлож, дараа нь жижиг, жигд хэлтэрхий болгон бутладаг.
Ашиг олох:Буталсан чулуулгийг угаах, соронзон ялгах, хөвүүлэх үйл явцад оруулж, шавар, хээрийн жонш, төмөр агуулсан эрдэс бодис зэрэг ихэнх хольцыг зайлуулдаг.
Өндөр температурт боловсруулалт:Цэвэршүүлсэн кварцын хэлтэрхийг дараа нь хэт халуунд оруулдаг. Усан доорх зууханд тэдгээр нь нүүрстөрөгчийн эх үүсвэртэй (кокс эсвэл модны үртэс гэх мэт) урвалд орж металлургийн зэрэглэлийн цахиур (MG-Si) үүсгэдэг. Энэ нь хөнгөн цагааны хайлш болон зарим нарны зай хураагуурын түүхий эд юм.
Хэт цэвэршүүлэлт:Электроник (хагас дамжуулагч чип) болон өндөр үр ашигтай нарны зай хураагуурын хувьд MG-Si нь цаашид сайжруулалтад ордог. Siemens процесс буюу шингэн ортой реакторууд нь MG-Si-г трихлорсилан хий болгон хувиргадаг бөгөөд дараа нь үүнийг маш цэвэршилттэй болтол нэрж, полисиликон гулдмай болгон хадгалдаг. Эдгээр гулдмайг хэт нимгэн вафли болгон хэрчдэг бөгөөд энэ нь микрочип болон нарны зай хураагуурын зүрх болдог.
Хөдөлгөгч хүч: Хиймэл оюун ухаан, Нарны эрчим хүч, Тогтвортой байдал
Эрэлтийн огцом өсөлт нь дараах хувьсгалуудаас үүдэлтэй:
Хиймэл оюун ухааны өсөлт:Илүү цэвэрхэн цахиурын хавтанг шаарддаг дэвшилтэт хагас дамжуулагчид нь хиймэл оюун ухааны хөдөлгүүр юм. Өгөгдлийн төвүүд, хиймэл оюун ухааны чипүүд, өндөр хүчин чадалтай тооцоолол нь цадталаа дийлэхгүй хэрэглэгчид юм.
Нарны эрчим хүчний өргөжилт:Сэргээгдэх эрчим хүчийг дэмжих дэлхийн хэмжээний санаачилгууд нь фотоволтайк (PV) хавтангийн эрэлтийг огцом нэмэгдүүлсэн. Өндөр цэвэршилттэй цахиур нь үр ашигтай нарны зай хураагуурт зайлшгүй шаардлагатай. Олон улсын эрчим хүчний агентлаг (IEA) нарны фотоволтайкийн хүчин чадал 2030 он гэхэд гурав дахин нэмэгдэх бөгөөд энэ нь цахиурын хангамжийн сүлжээнд асар их дарамт учруулна гэж тооцоолж байна.
Дэвшилтэт үйлдвэрлэл:Цахиурын чулуунаас гаргаж авсан өндөр цэвэршилттэй хайлуулсан кварц нь цахиурын талст ургалт, тусгай оптик, өндөр температурт ажилладаг лабораторийн хэрэгсэл, хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжид ашигладаг тигельд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Тогтвортой байдлын татлага
Энэхүү өсөлт нь байгаль орчин, нийгмийн томоохон асуудлуудаас ангид биш юм. Цахиурын олборлолт, ялангуяа ил уурхайн үйл ажиллагаа нь ландшафтыг өөрчилж, их хэмжээний ус хэрэглэдэг. Талст цахиурын амьсгалын замын аюул (силикоз)-аас шалтгаалан тоосны хяналт чухал юм. Эрчим хүч их шаарддаг цэвэршүүлэх үйл явц нь нүүрстөрөгчийн ул мөр үлдээхэд хувь нэмэр оруулдаг.
"Хариуцлагатай эх үүсвэрийг сонгох нь хамгийн чухал" гэж томоохон полисиликон үйлдвэрлэгч TechMetals Global компанийн ESG-ийн дарга Мария Лопез онцолжээ. "Бид цахиурын чулуу нийлүүлэгчдээ зөвхөн цэвэр байдал төдийгүй усны менежмент, тоосжилтыг дарах, газрын нөхөн сэргээлтийн төлөвлөгөө, олон нийтийн оролцоог чандлан шалгадаг. Технологийн салбарын ногоон итгэл үнэмшил нь уурхайн гадаргуу хүртэл цэвэр хангамжийн сүлжээнээс хамаардаг. Хэрэглэгчид болон хөрөнгө оруулагчид үүнийг шаардаж байна."
Ирээдүй: Инноваци ба хомсдол?
Сара Чен зэрэг геологичид тэргүүн эгнээнд ажиллаж байна. Хайгуулын ажил нь илүү гүн орд, өмнө нь анзаарагдаагүй байсан формацуудыг багтаасан шинэ хил хязгаарыг нээхэд түлхэц болж байна. Ашиглалтын хугацаа дууссан нарны хавтан болон электроникийн цахиурыг дахин боловсруулах нь эрэлт хэрэгцээтэй байгаа ч бэрхшээлтэй хэвээр байгаа бөгөөд одоогоор эрэлтийн зөвхөн багахан хэсгийг л хангаж байна.
"Одоогийн технологийн тусламжтайгаар эдийн засгийн хувьд ашигтай, хэт өндөр цэвэршилттэй цахиурын чулуу хязгаарлагдмал хэмжээгээр авах боломжтой" гэж Австралийн нар жаргаж байхад Чен хөмсөгнийхөө хөлсийг арчин анхааруулав. "Асронгуй боловсруулалтын зардалгүйгээр цэвэршилтийн үзүүлэлтийг хангасан шинэ ордууд олох нь улам бүр хэцүү болж байна. Энэ чулуу... хязгааргүй биш. Бид үүнийг жинхэнэ стратегийн нөөц гэж үзэх хэрэгтэй."
Брокен Хилл уурхайн дээгүүр нар жаргаж, гялалзсан цагаан цахиурын овоолго дээр урт сүүдэр тусгаж байгаа нь үйл ажиллагааны цар хүрээ нь гүн гүнзгий үнэнийг онцолж байна. Хиймэл оюун ухааны шуугиан болон нарны хавтангийн гялбааны цаана даруухан, эртний чулуу оршдог. Түүний цэвэршилт нь бидний технологийн дэвшлийн хурдыг тодорхойлдог бөгөөд өндөр зэрэглэлийн цахиурын чулууг дэлхий даяар эрэлхийлэх нь бидний цаг үеийн хамгийн чухал, хэдийгээр даруухан ч гэсэн үйлдвэрлэлийн түүхүүдийн нэг болж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 7-р сарын 7