Bagaimana untuk Memilih Proses Pemanfaatan Kuarsa yang Tepat?
Masa:5 September 2025
Objektif utama pemanfaatan kuarza adalah untuk menghilangkan kekotoran seperti besi, aluminium, kalsium, titanium, dan inklusi mineral lain daripada bijih kuarza mentah, dengan itu meningkatkan ketulenan kuarza untuk memenuhi standard industri khusus. Standard ini bervariasi dengan ketara bergantung pada penggunaan akhir, yang merangkumi pembuatan kaca biasa hingga kaca fotovoltaik, silikon gred elektronik, dan seramik maju. Proses pemanfaatan mesti direka bentuk secara fleksibel mengikut jenis kekotoran, cara kejadiannya, dan keperluan produk akhir.
Memahami Ciri-ciri Bijih dan Sasaran Ketulenan
Sebelum pengayaan, ujian kimia yang teliti dan pencirian mineralogi adalah penting untuk menentukan dua faktor kritikal yang menjadi asas bagi pemilihan proses:
1. Jenis dan Pembahagian Kekotoran
- Mineral zat besi bebas(e.g., hematit, magnetit): Pemisahan magnet adalah kaedah yang disukai untuk penghapusan kekotoran.
- Mineral aluminosilikat(e.g., feldspar, mica): Pemisahan secara flotasi biasanya digunakan untuk memisahkan kekotoran bukan magnet ini.
- Inklusi kisi(e.g., atom besi atau titanium yang terbenam dalam kisi kristal kuarza): Ini memerlukan proses pencucian asid atau rawatan suhu tinggi yang seterusnya untuk penghapusan yang berkesan.
2. Keperluan Kesucian
- Pasir kuarza gred kaca standardSiO₂ ≥ 99.5%, Fe₂O₃ ≤ 0.05%
- Pasir kuarza gred fotovoltaikSiO₂ ≥ 99.99%, Fe₂O₃ ≤ 0.001%
- Kuarsa gred elektronikSiO₂ ≥ 99.999%, dengan hampir tiada kekotoran
Alur Proses Pemanfaatan Kuarsit Tipikal
Proses pemanfaatan kuarza umumnya mengikuti proses berturutan seperti menghancurkan, mengisar, penghilangan kekotoran pra-perawatan, pemurnian halus, dan penumpuan. Setiap tahap menyasarkan jenis kekotoran tertentu dengan menggunakan kaedah khusus untuk mencapai tahap kemurnian dan saiz zarah yang diingini.
1. Menghancurkan: Menyiapkan Bijih untuk Penggilingan
Tahap penghancuran awal adalah penting untuk mengurangkan blok bijih mentah yang besar kepada saiz yang boleh diurus untuk penggilingan. Sebagai peraturan, kombinasi penghancuran kasar dan halus digunakan:
- Menghancurkan KasarPenghancur rahang biasanya digunakan untuk memecahkan kepingan bijih yang besar menjadi kepingan yang lebih kecil.
- Penghancuran HalusPenghancur impak atau penghancur kon selanjutnya mengurangkan saiz zarah kepada julat 10–30 mm, mengoptimumkan saiz suapan untuk pengisaran seterusnya.
- SkriningSelepas menghancurkan, skrin bergetar mengklasifikasikan bahan, mengeluarkan zarah yang berlebihan dan memastikan saiz suapan yang seragam ke tahap pengisaran. Ini mengurangkan beban pengisaran dan meningkatkan kecekapan pembebasan.
2. Pra-perawatan: Mengeluarkan Kekotoran Kasar dan Mempersiapkan untuk Pembebasan
- Mencuci dan Menghilangkan LumpurUntuk bijih kuarza dengan kandungan tanah liat atau lumpur yang tinggi (seperti pasir kuarza yang telah cuaca), peralatan mencuci seperti pengelas spiral atau pencuci roda menghapuskan tanah liat yang longgar dan selaput halus. Ini menghalang melekatnya bahan halus pada permukaan kuarza, yang boleh menghalang proses pemisahan hulu.
- Saringan dan KlasifikasiSkrin bergetar memisahkan zarah kuarza dengan lebih lanjut mengikut saiz, mengasingkan pecahan yang sesuai untuk pemprosesan kasar dan mengeluarkan blok gangue besar seperti granit dan kalsit, seterusnya mengurangkan penggunaan tenaga penggilingan.
3. Pengisaran dan Pembebasan: Mengekspos Kekotoran Tersembunyi
Bijih kuarza sering mengandungi mineral pengotor yang berkait rapat dengan kristal kuarza. Penggilingan adalah perlu untuk mencapai pembebasan mineral:
- Peralatan TipikalMills bola atau mills rod digunakan, dengan mills rod lebih disukai apabila penggilingan berlebihan perlu diminimakan untuk memelihara morfologi zarah kuarza.
- Keterhalusan PenggilinganKetekalan yang diperlukan bergantung pada saiz biji kekotoran. Untuk inklusi mineral besi yang lebih kasar (50–100 μm), pengisaran untuk mencapai 30%-50% melepasi 200 mesh biasanya mencukupi. Untuk inklusi yang lebih halus (<20 μm), pengisaran untuk 80% melepasi 325 mesh atau lebih halus mungkin diperlukan.
4. Penjernihan
Peringkat kritikal ini menggabungkan pelbagai kaedah yang disesuaikan dengan jenis pencemaran:
| Kaedah Pembersihan |
Sasaran Kekotoran |
Prinsip & Butiran Peralatan |
| Pemisahan Magnetik |
Mineral yang mengandungi besi dan titanium (Fe₃O₄, TiO₂) |
Menggunakan perbezaan dalam kepekaan magnet melalui pemisah magnet kecerunan tinggi (1.5–2.5 Tesla) untuk mengurangkan kandungan Fe₂O₃ di bawah 0.01%. |
| Flotasi |
Feldspar, mika, kalsit |
Mengubah suai pH slurry (contohnya, asid sulfurik kepada pH 2–3), menambah pengumpul seperti amina untuk feldspar, menyebabkan kekotoran melekat pada buih dan terapung, sementara kuarza tenggelam. |
| Penyerapan Asid |
Inklusi jaringan dan garam larut |
Menggunakan asid kuat (HCl, H₂SO₄, HF) untuk melarutkan kekotoran besi, aluminium, kalsium dalaman; penting untuk kuarza ultra-pure (contohnya, gred fotovoltaik); memerlukan penetralan dan rawatan air sisa. |
| Pemisahan Graviti |
Mineral gangue berketumpatan tinggi (contohnya, barit) |
Mengambil kesempatan daripada perbezaan ketumpatan antara kuarza (2.65 g/cm³) dan mineral gangue yang lebih berat menggunakan meja penggetar atau pemusat spiral, biasanya pada peringkat kasar. |
5. Konsentrasi
- Penyaliran dan PengeringanPenapis vakum atau penekan penapis mengeluarkan air dari pekatan, diikuti dengan pengeringan untuk mengurangkan kandungan lembapan di bawah 0.5% bagi mengelakkan pengumpulan zarah.
- Pengelasan dan Pembuangan Besi AkhirPengelas udara memberikan kawalan pengedaran saiz zarah yang tepat, manakala pemisah tong magnet kekal melakukan pemeriksaan terakhir bagi kekotoran zat besi untuk memastikan spesifikasi produk dipenuhi.
Bagaimana untuk Memilih Proses Pemanfaatan Kuarsa yang Tepat?
Kompleksiti pemanfaatan kuarza berkaitan secara langsung dengan tahap kemurnian produk yang diperlukan dan saiz partikel:
- Pembinaan dan Kuarsa Gred Kaca: Proses mudah yang melibatkan pencucian, penapisan, dan pemisahan magnet; tiada keperluan untuk flotasi atau pencucian asid, menghasilkan kos yang lebih rendah.
- Kuarza Fotovoltaik dan Kelas ElektronikMemerlukan beberapa tahap pemurnian: mencuci → pengisaran → pemisahan magnet berulang → flotasi (termasuk flotasi terbalik untuk mengeluarkan feldspar) → penyerapan asid (HF + HCl) → langkah pemurnian suhu tinggi yang boleh pilihan. Langkah-langkah ini mengurangkan kekotoran kepada tahap ppm.
- Kuarsa Purity Ultra Tinggi(e.g., aplikasi semikonduktor): Selain daripada di atas, kaedah lanjutan seperti penyejukan air (untuk memecahkan kristal kuarza dan mendedahkan kekotoran dalaman) dan proses pertukaran ion (untuk mengeluarkan kekotoran larut) digunakan, yang secara signifikan meningkatkan kompleksiti dan kos proses.
Pemanfaatan kuarza bergantung pada penghapusan kekotoran yang disasarkan: pertama, pencharacteran mineralogi dan kimia yang terperinci mengenal pasti jenis kekotoran; kemudian urutan logik pelepasan, pemisahan, dan pemurnian diaplikasikan. Pemisahan magnetik yang digabungkan dengan flotasi membentuk asas peningkatan kuarza dengan puriti sederhana hingga rendah, sementara pengaratan asid dan teknik pemurnian maju adalah penting untuk menghasilkan kuarza dengan puriti tinggi.
