چگونه فرایند مناسب بهره‌برداری از کوارتز را انتخاب کنیم؟

زمان:۵ سپتامبر ۲۰۲۵

هدف اصلی از بهره‌برداری کوارتز حذف ناخالصی‌هایی مانند آهن، آلومینیوم، کلسیم، تیتانیوم و سایر گنجایش‌های معدنی از سنگ معدن خام کوارتز است، تا خلوص کوارتز به سطحی ارتقا یابد که بتواند با استانداردهای صنعتی خاص مطابقت داشته باشد. این استانداردها به طور گسترده‌ای بسته به کاربرد نهایی متغیر است و از تولید شیشه معمولی تا شیشه فتوولتائیک، سیلیکون با درجه الکترونیکی و سرامیک‌های پیشرفته متفاوت است. فرآیند بهره‌برداری باید به طور انعطاف‌پذیر طبق نوع ناخالصی‌ها، روش‌های وقوع آن‌ها و الزامات محصول نهایی طراحی شود.

درک ویژگی‌های سنگ معدن و اهداف خلوص

قبل از فرآوری، تست‌های شیمیایی دقیق و ویژگی‌شناسی کانی‌شناسی برای تعیین دو عامل حیاتی که اساس انتخاب فرآیند را تشکیل می‌دهند، ضروری است:

۱. انواع ناخالصی و توزیع آن‌ها

• مواد معدنی آهن آزاد(به عنوان مثال، هماتیت، مگنتیت): جداسازی مغناطیسی روش ترجیحی برای حذف ناخالصی‌ها است.
• معدن‌های آلومینوسیلیکاتفلوتاسیون به طور کلی برای جدا کردن این ناخالصی‌های غیرمغناطیسی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• شامل‌های شبکه‌ای(به عنوان مثال، اتم‌های آهن یا تیتانیوم که در شبکه بلوری کوارتز جاگیر شده‌اند): این‌ها نیاز به شستشوی اسیدی یا درمان در دمای بالا برای حذف مؤثر دارند.

2. الزامات خلوص

• سیلیس شن استاندارد شیشه‌ایSiO₂ ≥ ۹۹.۵٪، Fe₂O₃ ≤ ۰.۰۵٪
• سیلیکای کوارتز با درجه فتوولتائیکSiO₂ ≥ 99.99%، Fe₂O₃ ≤ 0.001%
• کوارتز الکترونیکیSiO₂ ≥ 99.999٪، با تقریباً هیچ ناخالصی

جریان فرآیند بهره‌برداری از کوارتز معمولی

فرآیند بهره‌برداری از کوارتز معمولاً یک فرآیند پی‌درپی از خرد کردن، آسیاب کردن، حذف ناخالصی‌های پیش‌درمانی، تصفیه دقیق و تمرکز را دنبال می‌کند. هر مرحله به هدف قرار دادن نوع خاصی از ناخالصی‌ها با استفاده از روش‌های متناسب برای دستیابی به خلوص و اندازه ذرات مورد نظر اختصاص دارد.

1. خردایش: آماده‌سازی ماده معدنی برای آسیاب کردن

مرحله اولیه خرد کردن برای کاهش بلوک‌های بزرگ سنگ معدن خام به اندازه‌های قابل مدیریت مناسب برای آسیاب کردن، ضروری است. معمولاً ترکیبی از خرد کردن درشت و ریز مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• خرد کردن درشتسنگ‌شکن‌های فکی معمولاً برای خرد کردن تکه‌های بزرگ سنگ معدنی به قطعات کوچک‌تر استفاده می‌شوند.
• خردایش ریزسنگ‌شکن‌های ضربه‌ای یا سنگ‌شکن‌های مخروطی اندازه ذرات را به دامنه ۱۰–۳۰ میلی‌متر کاهش می‌دهند و اندازه بار ورودی را برای آسیاب کردن بعدی بهینه می‌کنند.
• بررسیپس از خرد شدن، صفحه‌های لرزشی مواد را طبقه‌بندی می‌کنند، ذرات بزرگتر را جدا کرده و اندازه‌ی خوراک یکنواختی را برای مرحله‌ی آسیاب کردن تضمین می‌کنند. این امر بار آسیاب را کاهش داده و کارایی آزادسازی را بهبود میبخشد.

۲. پیش‌درمانی: حذف ناخالصی‌های درشت و آماده‌سازی برای آزادی

• شستشو و آبکشیبرای کانی‌های کوارتز با محتوای بالا از خاک رس یا لجن (مانند شن کوارتز فرسوده)، تجهیزات شستشو مانند طبقه‌بندی‌کننده‌های مارپیچی یا شستشوی چرخشی خاک‌های لوزین و لجن‌های ریز را حذف می‌کنند. این امر مانع از چسبیدن ذرات ریز به سطوح کوارتز می‌شود، که می‌تواند فرایندهای جداسازی در مراحل بعدی را مختل کند.
• اسکرینینگ و طبقه‌بندیصفحه‌های لرزشی ذرات کوارتز را با توجه به اندازه جدا می‌کنند، بخش‌هایی را که برای پردازش درشت مناسب هستند ایزوله کرده و بلوک‌های بزرگ زاید مانند گرانیت و کلسیت را حذف می‌کنند و بدین ترتیب مصرف انرژی آسیاب کردن را کاهش می‌دهند.

3. آسیاب و آزادسازی: نمایان کردن ناخالصی‌های نهفته

کانسنگ‌های کوارتز اغلب شامل مواد معدنی آلودگی هستند که به‌طوری نزدیک با کریستال‌های کوارتز رشد کرده‌اند. آسیاب کردن برای دستیابی به جداسازی مواد معدنی ضروری است:

• تجهیزات معمولیآسیاب‌های گلوله‌ای یا آسیاب‌های میله‌ای استفاده می‌شوند، که در مواقعی که باید از آسیاب کردن بیش از حد جلوگیری شود تا شکل‌شناسی ذرات کوارتز حفظ شود، آسیاب‌های میله‌ای ترجیح داده می‌شوند.
• نرمی آسیاب کردننرمی مورد نیاز بستگی به اندازه دانه‌های ناخالصی دارد. برای ذرات معدنی آهن درشت‌تر (۵۰–۱۰۰ میکرون)، آسیاب کردن به‌گونه‌ای که ۳۰%-۵۰% آن از الک ۲۰۰ مش عبور کند معمولاً کافی است. برای ذرات ریزتر (<۲۰ میکرون)، ممکن است آسیاب کردن به‌گونه‌ای که ۸۰% آن از الک ۳۲۵ مش یا ریزتر عبور کند لازم باشد.

۴. تصفیه

این مرحله بحرانی چندین روش را که به نوع ناپاکی‌ها اختصاص یافته‌اند ترکیب می‌کند:

5. تمرکز

• آبگیری و خشک کردنفیلترهای خلاء یا پرس‌های فیلتر آب را از کنسانتره جدا می‌کنند و سپس خشک کردن برای کاهش محتوای رطوبت به زیر ۰.۵٪ به منظور جلوگیری از تجمع ذرات انجام می‌شود.
• طبقه‌بندی و حذف نهایی آهندستگاه‌های طبقه‌بندی کننده هوایی کنترل دقیقی بر توزیع اندازه ذرات فراهم می‌کنند، در حالی که جداکننده‌های درام مغناطیسی دائمی یک بررسی نهایی از ناپاکی‌های آهن انجام می‌دهند تا اطمینان حاصل شود که مشخصات محصول برآورده شده است.

چگونه فرایند مناسب بهره‌برداری از کوارتز را انتخاب کنیم؟

پیچیدگی بهره‌برداری از کوارتز به‌طور مستقیم با خلوص مورد نیاز محصول و اندازه ذره مرتبط است:

• ساختمان و کوارتز درجه شیشهفرایند ساده‌ای که شامل شستشو، غربالگری و جداسازی مغناطیسی است؛ نیازی به شناورسازی یا شستشوی اسیدی نیست و منجر به هزینه کمتر می‌شود.
• سیلیکات فوتوولتاژ و کوارتز با درجه الکترونیکینیاز به مراحل مختلف تصفیه: شستشو → آسیاب کردن → جداسازی مغناطیسی تکراری → شناورسازی (شامل شناورسازی معکوس برای حذف فلدسپار) → شستشوی اسیدی (HF + HCl) → مراحل تصفیه در دماهای بالا به صورت اختیاری. این مراحل ناخالصی‌ها را به سطوح ppm کاهش می‌دهند.
• سیلیکای فوق خالص(به‌عنوان مثال، کاربردهای نیمه‌هادی): علاوه بر موارد فوق، روش‌های پیشرفته‌ای مانند آب سرد کردن (برای شکستن کریستال‌های کوارتز و آشکار کردن ناخالصی‌های داخلی) و فرآیندهای تبادل یون (برای حذف ناخالصی‌های محلول) به کار گرفته می‌شوند که به‌طور قابل‌توجهی پیچیدگی و هزینه فرایند را افزایش می‌دهند.

بهره‌برداری از کوارتز به حذف هدفمند ناخالصی‌ها وابسته است: ابتدا، شناسایی دقیق انواع ناخالصی‌ها با استفاده از ویژگی‌های معدنی و شیمیایی انجام می‌شود؛ سپس یک توالی منطقی از آزادسازی، جداسازی و تصفیه به کار گرفته می‌شود. جداسازی مغناطیسی به همراه شناورسازی، پایه‌گذار ارتقاء کوارتز با خلوص میانگین تا پایین است، در حالی که شستشوی اسید و تکنیک‌های پیشرفته تصفیه برای تولید کوارتز با خلوص بالا ضروری هستند.

• بعدی:کارخانه خردایش سنگ آهن در هند