Evaluation of Brazilian quartz deposits better suited for silica glass manufacturing

Orientadores: Carlos Kenichi Suzuki, Jacinta Enzweiler Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Este trabalho foi conduzido com base em avaliar o potencial de jazidas de quartzo localizadas no Brasil para a utilização na fabricação de sílica vítrea para as indústrias de alta tecnologia (principalmente focando a manufatura de utensílios para a purificação e processamento de silício e de vidro óptico transparente no UV). As jazidas foram escolhidas conforme sua importância econômica no passado, seus níveis de produção, sua pureza química e a disponibilidade de minério. Elas foram avaliadas quanto à sua geologia, composição química (pela técnica de ICP-MS) e comportamento quando submetidas à fusão em sílica vítrea. Para esta fusão duas técnicas foram utilizadas, a técnica de Verneuil e a fusão em plasma pulsado (Spark Plasma Sintering). Os vidros fundidos com o material de cada jazida foram caracterizados quanto à transmitância óptica no visível e no UV. O trabalho também buscou identificar qual seria a melhor maneira de processar industrialmente o mineral proveniente de cada jazida. Os resultados obtidos mostram que várias jazidas são capazes de produzir vidros de alta qualidade, em especial aqueles provenientes de amostras da formação Serra de Santa Helena, localizada no norte do Estado de Minas Gerais e de Brotas de Macaúbas, no Estado da Bahia. Outras jazidas localizadas no Estado da Bahia também se mostraram alternativas economicamente viáveis Abstract: This work aimed to evaluate the use of Brazilian quartz in the manufacture of silica glass for high tech industries (specially focused in the production of quartz crucibles for the high purity silicon industry and in the production of optical glass transparent to UV radiation). The mines which were studied here were selected according to its economic importance in the past, its production levels, its chemical purity and the amount of mineral contained in it. All mines were evaluated according to its geology, its chemistry (using the ICP-MS technique), and its behavior during fusion. In order to conduct this fusion, two different fusion techniques were used: Verneuil method, for flame fusion, and Spark Plasma Sintering (SPS) for electrical fusion. After fusion, each glass was evaluated according to its optical transmittance. It was also proposed some ways of industrially processing the minerals in order to obtain a better powder for fusion. Obtained results show that Brazilian mines are highly capable of producing good quality glasses using simple processing methods. The work emphasize the quality of the minerals original from the Santa Helena Formation, in northern Minas Gerais State, and from Brotas de Macaúbas, in the State of Bahia. Other minerals from the state of Bahia might also be a viable alternative Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica