Hvordan vælger man den rigtige kvartsforædling proces?

Tid:5. september 2025

Det primære mål med kvartsforædling er at fjerne urenheder såsom jern, aluminium, calcium, titanium og andre mineralindeslutninger fra rå kvartsmalm, dermed opgradere kvarts renhed til at opfylde specifikke industrielle standarder. Disse standarder varierer meget afhængigt af slutbrugen, lige fra almindelig glasfremstilling til fotovoltaisk glas, elektronisk kvalitets silicium og avancerede keramik. Forædlingsprocessen skal være fleksibelt designet i henhold til urenhedstyperne, deres forekomstmåder og de endelige produktkrav.

Forståelse af malmkarakteristika og renhedsmål

Før forarbejdning er grundige kemiske analyser og mineralogisk karakterisering essentielle for at bestemme to kritiske faktorer, der danner grundlaget for procesvalg:

1. Forurenings typer og distribution

• Frie jernmineraler(muligvis, hematit, magnetit): Magnetisk separation er den foretrukne metode til fjernelse af urenheder.
• Aluminosilikatmineraler(f.eks. feldspat, glimmers): Flotation anvendes generelt til at adskille disse ikke-magnetiske urenheder.
• Gitterinklusioner(e.g., jern- eller titaniumatomer indlejret i kvarts krystallattice): Disse kræver efterfølgende syreudvaskning eller høj temperaturbehandling for effektiv fjernelse.

2. Renlighedskrav

• Standard glas-kvalitets kvartssandSiO₂ ≥ 99,5%, Fe₂O₃ ≤ 0,05%
• Fotovoltaisk kvartsandSiO₂ ≥ 99,99%, Fe₂O₃ ≤ 0,001%
• Elektronisk kvartsSiO₂ ≥ 99,999%, med stort set ingen urenheder

Typisk kvarts forædlingsprocesflow

Kvartsberigelsesprocessen følger generelt en sekventiel proces med knusning, slibning, forbehandling af urenheder, fin rengøring og koncentration. Hver fase har fokus på specifikke typer af urenheder ved at bruge skræddersyede metoder for at opnå den ønskede renhed og partikelstørrelse.

1. Knusning: Forberedelse af malm til formalning

Den indledende knusningsfase er væsentlig for at reducere store råmalmsblokke til håndterbare størrelser, der er egnede til formaling. Typisk anvendes en kombination af grov- og finknusning:

• GrovknusningKæbeknusere bruges almindeligvis til at nedbryde store malmklumper til mindre stykker.
• Fin knusning: Slagteknekkere eller kegleknusere reducerer yderligere partikelstørrelsen til området 10–30 mm, hvilket optimerer fodrerstørrelsen til efterfølgende kværning.
• ScreeningEfter knusning klassificerer vibrerende skær materialet, fjerner overskydende partikler og sikrer ensartet partikelstørrelse til maleprocessen. Dette reducerer malebelastningen og forbedrer frigivelseseffektiviteten.

2. Forbehandling: Fjernelse af grove urenheder og forberedelse til frigivelse

• Vask og afskylning: For kvartsmineraler med højt indhold af ler eller mudder (såsom vejret kvartsand) fjerner vaskeudstyr som spiralklassifikatorer eller hjulvaskere løse ler og fine slam. Dette forhindrer, at fine partikler klæber sig til kvartsoverflader, hvilket kan hindre efterfølgende separationsprocesser.
• Screening og KlassificeringVibrerende skærme adskiller yderligere kvartspartikler efter størrelse, isolerer fraktioner, der er egnede til grovbehandling, og fjerner store skudblokke som granit og kalcit, hvilket reducerer energiforbruget til malearbejde.

3. Mahl og frigivelse: Udsættelse af indlejrede urenheder

Kvartsmineraler indeholder ofte urenhedsmineraler, der er nært sammenvokset med kvartscrystaller. Slibning er nødvendig for at opnå mineralfrigivelse:

• Typisk udstyrKuglemøller eller stangmøller anvendes, hvor stangmøller foretrækkes, når overmaling skal minimeres for at bevare kvarts partikelmorfologi.
• MøllefinenessDen krævede finhed afhænger af urenhedens kornstørrelse. For grovere jernmineralinklusioner (50–100 μm) er det typisk tilstrækkeligt at male, så 30%-50% passerer gennem 200 mesh. For finere inklusioner (<20 μm) kan det være nødvendigt at male, så 80% passerer gennem 325 mesh eller finere.

4. Rensning

Denne kritiske fase kombinerer flere metoder tilpasset typer af urenheder:

5. koncentration

• Affugtning og TørringVakuumfiltre eller filterpresser fjerner vandet fra koncentratet, efterfulgt af tørring for at reducere fugtindholdet under 0,5% for at forhindre partikelaggregation.
• Klassifikation og endelig fjernelse af jernLuftklassificeringsanlæg giver præcis kontrol over partikelstørrelsesfordelingen, mens permanente magnetiske tromleseparatorer udfører en afsluttende kontrol af jernforurening for at sikre, at produktspecifikationerne overholdes.

Hvordan vælger man den rigtige kvartsforædling proces?

Kvartsberigelseskompleksitet korrelerer direkte med den krævede produkt renhed og partikelstørrelse:

• Konstruktion og glas-kvalitets kvartsSimpel proces, der involverer vask, screening og magnetisk separation; ingen behov for flotation eller syreudvaskning, hvilket resulterer i lavere omkostninger.
• Photovoltaisk og elektronik-grad kvarts: Kræver flere rensefaser: vask → maling → gentagen magnetisk separation → flotation (herunder omvendt flotation for at fjerne feldspat) → syreudvaskning (HF + HCl) → valgfri højtemperaturrensetrin. Disse trin reducerer urenheder til ppm-niveauer.
• Ultra-højrenhed kvartssand(e.g. halvlederapplikationer): Udover det ovenstående anvendes avancerede metoder såsom vandkøling (for at bryde kvarts-krystaller og afsløre interne urenheder) og ionbytningsprocesser (for at fjerne opløselige urenheder), hvilket væsentligt øger proceskompleksiteten og omkostningerne.

Kvartsforædling afhænger af målrettet fjernelse af urenheder: først identificerer detaljeret mineralogisk og kemisk karakterisering typer af urenheder; derefter anvendes en logisk rækkefølge af frigivelse, adskillelse og rensning. Magnetisk separation kombineret med flotation udgør rygsøjlen i opgraderingen af kvartser med middel til lav renhed, mens syreudvaskning og avancerede rensningsteknikker er uundgåelige for at producere højren kvarts.

• Næste:Jernmalmsknusningsanlæg i Indien