I Norge er 6 kvartsforekomster i produksjon. Disse produserte i 2004 til sammen 1,2 millioner tonn kvarts, noe som utgjør ca 1% av verdensproduksjonen på 110-120 millioner tonn. 92 arbeidere deltok i produsjonskjeden fra bryting til salgbart kvartsråstoff. Den største aktøren i Norge er Elkem Tana med en årsproduksjon på ca. 1 million tonn.
Kvartskonsumenter og -produsenter i Norge. Klikk på bildet for en større utgave.De fleste kvartsforekomster i Norge brytes i relativt små grunne brudd som sjelden dekker et areal på mer enn noen titalls mål og overstiger en dybde på 20-30 m under bakken. Hvilke kvartsforekomster som kan utnyttes avhenger av størrelsen og mengden av forurensninger i den kvartsførende massen. Størrelsen varierer fra noen hundre tusen tonn til titalls millioner tonn. 10 millioner tonn tilsvarer en forekomst som er 100 m bred 1275 m lang og 30 m dyp. Beliggenhet og form på forekomsten vil dessuten påvirke brytningsmetode og transportlengde til kunden som begge vil påvirke lønnsomheten.
Forekomster av kvartssandstein, kvartsitt eller gangkvarts brukes stort sett til produksjon av 3-20 cm store kvartsstykker. Fremstillingen av stykk-kvarts omfatter hovedsakelig knusing og flere ledd med sikting hvor forskjellige stykkstørrelser produseres etter kundens ønsker. Pegmatitter og kvartsganger med forhøyet innhold av andre mineraler krever mer bearbeiding for å fjerne de uønskete mineralene. Den utsprengte kvartsmassen knuses og males ned til sand med kornstørrelse på 0,1-1 mm i et oppredningsverk hvor kvartsen i sandmassen skilles fra de andre mineralene ved bruk av ulike mineralsepareringsteknikker basert på forskjeller i mineralenes magnetiske egenskaper, tyngde og overflateegenskaper. Sluttproduktet blir et kvartskonsentrat eller kvartssand som kan renses flere ganger avhengig av kundens krav til renhet og kornstørrelse. Slike oppredningsanlegg finnes i Norge på Drag i Nordland (Norwegian Crystallite) og ved Lillesand i Aust-Agder (North Cape Minerals). Ved sistnevnte produseres også feltspatkonsentrater.
Kvartsitt til stykkvarts. Foto: P. M. IhlenPrisen på kvartsråstoffet som produseres avhenger i stor grad av dets kjemiske renhet og grad av bearbeiding. Stykk-kvarts for ferrosilisium ligger på ca. 90 kroner per tonn (alle priser eksklusiv fraktutgifter), mens naturlig kvartssand ligger i området 130-150 kroner per tonn. Prisen øker med kjemisk renhet og konsentrater av høy-ren kvarts har priser som ligger i området 1000-10 000 kroner per tonn og høyere.
Rundt 1500 mennesker i Norge er involvert i videreforedling av kvartsråstoffer ved smelteverk som produserer ferrosilisium (FeSi), silikomangan (SiMn), silisiummetall (Si) og silisiumkarbid (SiC) og vannglass (natriumsilikat). Disse bedriftene drives av Elkem ASA (Si, FeSi), FeSil (FeSi, Si), Eramet Norway AS Porsgrunn (SiMn), Tinfos Jernverk Kvinesdal (SiMn), Orkla Exelon (SiC), Saint-Gobain Ceramic Materials (SiC) og PQ Silicates (vannglass).
Smelteverkene i Norge fremstiller rundt 10 % av verdens ferrosilisium og mer enn 20% av verdens silisium-metall. Produksjon av 1 tonn FeSi krever ca. 2 tonn med stykk-kvarts og ca. 9500 kWh elektrisk energi. Tallene for silisium-metall er 2,6 tonn og ca. 13000 kWh.
Kvarts inngår også i fremstillingen av sement (Norcem), mens den norske glass og keramikk industrien i stor grad importerer ferdige blandinger av kvarts, feltspat og/eller karbonater.
Eksport og import
Kvartsråstoff både eksporteres fra og importeres til Norge. Data fra Statistisk Sentralbyrå viser at det i 2005 ble importert ca. 275 000 tonn stykk-kvarts fra hovedsakelig kvartsganger i Spania og Egypt for anvendelse i produksjon av silisum metall og spesialkvaliteter av ferrosilisium. Samtidig ble det eksportert ca. 393 000 tonn av hovedsakelig kvartsitt til ferrosilisiumproduksjon. Omtrent 90 % av dette gikk til Island hvor Elkems datterselskap, Islandic Alloy har et smelteverk.
Kvalitetskrav til kvartsråstoff
FeSi (ferrosilisium) og SiMn (silikomangan) er to halvfabrikata som brukes i fremstillingen av råjern og forskjellige stållegeringer eller til silisium metall (FeSi). For å lage dette benyttes stykk-kvarts fra kvartssandstein og kvartsitt. Den må ha lavt innhold av andre mineraler som bidrar med forurensninger av aluminium, jern, natrium, kalium, titan og fosfor. Dessuten må stykk-kvartsen ha god mekanisk og termisk styrke. Det betyr at stykk-kvartsen skal tåle store belastninger uten å sprekke opp eller smuldre når den transporteres og når den fylles på smelteovnen hvor stykk-kvartsen også blir utsatt for temperatursjokk.
Kvartsitter benyttes også som slaggdannere i jernsmelting og inngår som komponent i sement.
Stykk-kvarts fremstilt av gangkvarts brukes som råstoff til produksjon av silisiummetall og spesial-kvaliteter av FeSi. Også denne stykk-kvartsen må ha god termisk og mekanisk styrke. Dessuten må den ha meget lavere innhold av aluminium, jern, natrium, kalium, titan og fosfor enn det som er kravet til kjemisk kvalitet for kvartsråstoff til FeSi og SiMn produksjon.
Pegmatitter med kjerner av massiv kvarts eller med høyt kvartsinnhold (30-40%), samt urene kvartsganger brukes til fremstilling av kvartskonsentrater bestående av kvartskorn på mindre enn 1 mm. Mengden av forurensninger i konsentratet er knyttet til mikroskopiske mineral- og væskeinneslutninger i de enkelte kvartskornene, samt opptreden av andre mineraler som ikke har blitt fjernet under separeringsprosessen. Anvendelsesområdene for konsentratene avhenger av kjemisk renhet og hvordan de oppfører seg i de industrielle prosessene de skal benyttes i som råstoff.
Kvartskonsentrat. Foto: H. GautnebKonsentrater av lav til middels kjemisk renhet brukes i fremstillingen av silisiumkarbid, glass, ildfaste materialer (refractories), emalje og keramikk/porselen, kunstige mineraler og silikater og vannglass. Høy-rene konsentrater representerer råstoff for produksjon av kunstige kvartskrystaller og kvartswafere til klokker, navigasjonsutstyr, tidsbrytere og frekvensmålere, samt av høy-temperatur pærer og smeltedigler for fremstilling av solcelle-kvalitet silisium metall.