Jak vybrat správný proces úpravy křemene?

Čas:5. září 2025

Hlavním cílem zpracování křemene je odstranit nečistoty jako železo, hliník, vápník, titan a další minerální inkluze z surového křemenného rudy, čímž se zvýší čistota křemene tak, aby splňovala specifické průmyslové standardy. Tyto standardy se široce liší v závislosti na konečném použití, od výroby běžného skla až po fotovoltaické sklo, elektronickou třídu křemíku a pokročilé keramické materiály. Proces zpracování musí být flexibilně navržen podle typů nečistot, jejich výskytových módů a požadavků na konečný produkt.

Porozumění vlastnostem rudy a cílům čistoty

Před obohacením jsou důležité důkladné chemické analýzy a mineralogické charakterizace, aby se určily dva klíčové faktory, které tvoří základ pro výběr procesu:

1. Typy nečistot a jejich rozložení

• Volné železné minerály(e.g., hematit, magnetit): Magnetická separace je preferovanou metodou pro odstraňování nečistot.
• Alumosilikátové minerály(e.g., živce, muskovit): Flotace se obecně používá k oddělení těchto nemagnetických nečistot.
• Mřížkové inkluze(e.g., atomy železa nebo titanu vkládané do krystalové mřížky křemene): Tyto vyžadují následné kyselé vyluhování nebo ošetření při vysokých teplotách pro účinné odstranění.

2. Požadavky na čistotu

• Standardní sklovinný křemičitý písekSiO₂ ≥ 99,5 %, Fe₂O₃ ≤ 0,05 %
• Fotovoltaický křemičitý písekSiO₂ ≥ 99,99 %, Fe₂O₃ ≤ 0,001 %
• Křemenný krystal pro elektronikuSiO₂ ≥ 99,999 %, s prakticky žádnými nečistotami

Typický proces toku obohacení křemene

Proces obohacování křemene obvykle následovně sekvenční proces drcení, mletí, předúpravy odstranění nečistot, jemného čištění a koncentrace. Každá fáze se zaměřuje na specifické typy nečistot pomocí přizpůsobených metod, aby dosáhla požadované čistoty a velikosti částic.

1. Drcení: Příprava rudy na mletí

Počáteční drcení je nezbytné pro snížení velkých bloků surové rudy na zvládnutelné velikosti vhodné pro mletí. Obvykle se používá kombinace hrubého a jemného drcení:

• Hrubé drcení: Klínové drtiče se běžně používají k rozmělnění velkých kusů rudy na menší kousky.
• Jemné drcení: Impaktové drtiče nebo kuželové drtiče dále snižují velikost částic na rozmezí 10–30 mm, čímž optimalizují velikost vstupu pro následné mletí.
• SkrýváníPo drcení třídí vibrační síta materiál, odstraňují nadměrné částice a zajišťují rovnoměrnou velikost vstupu do brusného stupně. To snižuje zatížení při mletí a zlepšuje účinnost uvolnění.

2. Předúprava: Odstranění hrubých nečistot a příprava na uvolnění

• Mytí a odsolováníPro křemenné rudy s vysokým obsahem hlíny nebo kalu (například weathered křemenný písek) se používají mycí zařízení jako šroubové třídiče nebo kolo myčky, které odstraňují volné hlíny a jemné slizové částice. To zabraňuje přilnutí jemných částic na křemenné povrchy, což by mohlo ztížit následné separační procesy.
• Screening a klasifikaceVibrační síta dále dělí křemenné částice podle velikosti, izolují frakce vhodné pro hrubé zpracování a odstraňují velké bloky hlušiny, jako je žula a kalcit, čímž snižují spotřebu energie při mletí.

3. Mletí a uvolnění: Odhalení zabudovaných nečistot

Křemenné rudy často obsahují minerály nečistot, které jsou úzce spojeny s křemennými krystaly. Mletí je nezbytné k dosažení uvolnění minerálů:

• Typické vybavení: Mletí je prováděno v kulových nebo tyčových mlýnech, přičemž jsou preferovány tyčové mlýny, když je třeba minimalizovat přemletí, aby se zachovala morfologie částic křemene.
• Mletí jemnostiPožadovaná jemnost závisí na velikosti zrna nečistot. U hrubších minerálních inkluzí železa (50–100 μm) obvykle postačuje mletí na dosažení 30–50% síta 200 mesh. U jemnějších inkluzí (<20 μm) může být nezbytné mletí na 80% síta 325 mesh nebo jemnější.

4. Očištění

Tato kritická fáze kombinuje více metod přizpůsobených typům nečistot:

5. Koncentrace

• Odvodnění a sušeníVacuumové filtry nebo filtrační lisy odstraňují vodu z koncentrátu, po čemž následuje sušení, aby se snížil obsah vlhkosti pod 0,5 %, aby se zabránilo aglomeraci částic.
• Klasifikace a konečné odstraňování železa: Vzduchové třídiče poskytují přesnou kontrolu velikosti částic, zatímco trvalé magnetické bubnové separátory provádějí konečnou kontrolu železných nečistot, aby bylo zajištěno splnění specifikací výrobku.

Jak vybrat správný proces úpravy křemene?

Komplexnost obohacování křemene přímo souvisí s požadovanou čistotou produktu a velikostí částic:

• Stavební a sklovinný křemenJednoduchý proces zahrnující mytí, třídění a magnetickou separaci; není potřeba flotace ani kyselinová loužící, což vede k nižším nákladům.
• Fotovoltaický a elektronický křemenVyžaduje více stupňů čištění: mytí → mletí → opakovaná magnetická separace → flotace (včetně zpětné flotace na odstranění živce) → kyselá loužení (HF + HCl) → volitelné kroky čištění při vysoké teplotě. Tyto kroky snižují nečistoty na úroveň ppm.
• Ultra-vysoká čistota křemene(k např. aplikacím polovodičů): Kromě výše uvedeného se používají pokročilé metody, jako je vodní ochlazování (k rozdrcení křemenných krystalů a odhalení vnitřních nečistot) a iontově výměnné procesy (k odstranění rozpustných nečistot), což výrazně zvyšuje složitost a náklady procesu.

Beneficiace křemene závisí na cíleném odstraňování nečistot: nejprve podrobná mineralogická a chemická charakterizace identifikuje typy nečistot; poté se aplikuje logická posloupnost uvolnění, oddělení a čištění. Magnetické oddělení v kombinaci s flotací tvoří páteř vylepšování křemene střední až nízké čistoty, zatímco kyselinové loužení a pokročilé metody čištění jsou nezbytné pro výrobu vysoce čistého křemene.

• Další:Těžební závod na železnou rudu v Indii