Hoe kies je het juiste quartz beneficiëringsproces?
Tijd:5 september 2025
Het primaire doel van kwartsbeneficiatie is het verwijderen van onzuiverheden zoals ijzer, aluminium, calcium, titanium en andere minerale insluitsels uit ruwe kwartserts, waardoor de zuiverheid van kwarts wordt verbeterd om aan specifieke industriële normen te voldoen. Deze normen variëren sterk afhankelijk van het eindgebruik, variërend van de productie van gewone glas tot fotovoltaïsch glas, elektronische silicium van hoge kwaliteit en geavanceerde keramiek. Het beneficiatieproces moet flexibel worden ontworpen op basis van de soorten onzuiverheden, hun voorkomsten en de eisen van het eindproduct.
Begrijpen vanertspecificaties en puurheiddoelstellingen
Voor de verwerking zijn grondige chemische analyses en mineralogische karakterisering essentieel om twee kritische factoren te bepalen die de basis vormen voor processelectie:
1. Onzuiverheden Types en Verdeling
- Vrije ijzer-mineralen(e.g., hematiet, magnetiet): Magnetische scheiding is de voorkeursmethode voor het verwijderen van verontreinigen.
- Aluminosilikaatmineralen(e.g., veldspaat, mica): Flotatie wordt over het algemeen gebruikt om deze niet-magnetische onzuiverheden te scheiden.
- Rasterinvoegsels(e.g., ijzer- of titaniumatomen ingebed in de kwarts kristalrooster): Deze vereisen daaropvolgende zuurafscheiding of behandeling bij hoge temperatuur voor effectieve verwijdering.
2. Zuiverheidsvereisten
- Standaard glas-kwaliteitskwartszandSiO₂ ≥ 99,5%, Fe₂O₃ ≤ 0,05%
- Fotovoltaisch-kwalitatieve kwartszandSiO₂ ≥ 99,99%, Fe₂O₃ ≤ 0,001%
- Elektronisch-kwaliteitskwarts: SiO₂ ≥ 99,999%, met vrijwel geen onzuiverheden
Typische Kwarts Verwerkingsprocesstroom
Het kwartsbeneficiëringsproces volgt over het algemeen een opeenvolgend proces van verpletteren, malen, voorbehandeling van onzuiverheden, fijne zuivering en concentratie. Elke fase is gericht op specifieke onzuiverheidstypen met behulp van op maat gemaakte methoden om de gewenste zuiverheid en deeltjesgrootte te bereiken.
1. Breken: Het Voorbereiden van Erts voor Maalproces
De initiële vergruizingsfase is essentieel om grote rauwe ertsblokken te reduceren tot beheersbare maten die geschikt zijn voor malen. Gewoonlijk wordt een combinatie van grove en fijne vergrijzing toegepast:
- Grof MalenKegelbrekers worden vaak gebruikt om grote ertsen in kleinere stukken te breken.
- FijnmalenImpact shredders of kegelbrekers verkleinen de deeltjesgrootte verder tot het bereik van 10–30 mm, waardoor de aanvoergrootte voor de volgende maling wordt geoptimaliseerd.
- ScreeningNa het vermalen classificeren trilmolens het materiaal, verwijderen ze oversized deeltjes en zorgen ze voor een uniforme voedermaat voor de maalfase. Dit vermindert de maallast en verbetert de ontkleefefficiëntie.
2. Voorbehandeling: Verwijderen van Grove Onzuiverheden en Voorbereiden op Vrijgave
- Wassen en ontkleienVoor kwartserts met een hoog klei- of moddergehalte (zoals verweerd kwartszand) verwijdert wasapparatuur zoals spiraalklassifiers of wielenwassers losse kleien en fijne slibben. Dit voorkomt het hechten van fijne deeltjes aan kwartsoppervlakken, wat de downstream scheidingsprocessen zou kunnen hinderen.
- Screening en ClassificatieVibrerende zeven scheiden verder quartzdeeltjes op grootte, isoleren fracties die geschikt zijn voor grove verwerking en verwijderen grote gangblokken zoals graniet en kalkspaat, waardoor het energieverbruik voor malen wordt verminderd.
3. Maalproces en Vrijmaking: Het blootleggen van ingesloten onzuiverheden
Kwartsmineralen bevatten vaak onzuiverheidmineralen die nauw verweven zijn met kwartscrystal. Malen is noodzakelijk om mineralen te bevrijden:
- Typische apparatuurBalletjiesmolens of staafmolens worden gebruikt, waarbij staafmolens de voorkeur genieten wanneer overmaalen tot een minimum moet worden beperkt om de morfologie van quartzdeeltjes te behouden.
- MaalfijnheidDe benodigde fijnheid hangt af van de korrelgrootte van de onzuiverheden. Voor grovere ijzerertsinsluitingen (50–100 μm) is het doorgaans voldoende om te malen zodat 30%-50% door een 200 mesh zeef gaat. Voor fijnere insluitingen (<20 μm) kan het nodig zijn om te malen tot 80% door een 325 mesh zeef of finer.
4. Zuivering
Deze kritieke fase combineert meerdere methoden die zijn afgestemd op de soorten onzuiverheden:
| Reinigingsmethode |
Doelverontreinigen |
Principe en apparaatspecificaties |
| Magnetische Scheiding |
IJzer- en titaniumhoudende mineralen (Fe₃O₄, TiO₂) |
Maakt gebruik van verschillen in magnetische susceptibiliteit via hoge-gradiënt magnetische scheiders (1,5–2,5 Tesla) om het Fe₂O₃-gehalte onder 0,01% te reduceren. |
| Drijving |
Veldspaat, mica, calciet |
Past de pH van de slurry aan (bijv. zwavelzuur tot pH 2–3), voegt verzamelaars toe zoals amines voor veldspaat, waardoor onzuiverheden zich hechten aan luchtbellen en drijven, terwijl kwarts zinkt. |
| Zuurextractie |
Lattice-inclusies en oplosbare zouten |
Heeft sterke zuren (HCl, H₂SO₄, HF) nodig om interne onzuiverheden van ijzer, aluminium en calcium op te lossen; essentieel voor ultra hoge zuiverheid kwarts (bijvoorbeeld fotovoltaïsche kwaliteit); vereist neutralisatie en behandeling van afvalwater. |
| Zwaartekrachtseparatie |
Hoogwaardige gangmineralen (bijv. bariet) |
Benut de densiteitsverschillen tussen kwarts (2,65 g/cm³) en zwaardere gangmijnen met behulp van schudtafels of spiraalconcentrators, typisch in de ruwe fasen. |
5. Concentratie
- Ontwatering en DrogingVacuumfilters of filterpersen verwijderen water uit het concentraat, gevolgd door drogen om het vochtgehalte onder de 0,5% te verlagen om agglomeratie van de deeltjes te voorkomen.
- Classificatie en Definitieve IJzerverwijderingLuchtclassifiers bieden nauwkeurige controle over de deeltjesgrootteverdeling, terwijl permanente magnetische trommelseparators een laatste controle op ijzerverontreinigingen uitvoeren om ervoor te zorgen dat aan de productspecificaties wordt voldaan.
Hoe kies je het juiste quartz beneficiëringsproces?
De complexiteit van kwartsreiniging correleert rechtstreeks met de vereiste productzuiverheid en de deeltjesgrootte:
- Bouw en glasgradeer kwartsEenvoudig proces bestaande uit wassen, zeven en magnetische scheiding; geen noodzaak voor flotatie of zuurleaching, wat resulteert in lagere kosten.
- Fotonovoltaïsche en elektronica-kwaliteit kwarts: Vereist meerdere zuiveringsstadia: wassen → malen → herhaalde magnetische scheiding → flotatie (inclusief omgekeerde flotatie om veldspaat te verwijderen) → zuur uitlekken (HF + HCl) → optionele hoge-temperatuur zuiveringsstappen. Deze stappen verminderen onzuiverheden tot ppm-niveaus.
- Ultra-hoge zuiverheid kwarts(bijv. toepassingen van halfgeleiders): Naast het bovenstaande worden geavanceerde methoden zoals waterkoeling (om kwarts kristallen te breken en interne onzuiverheden bloot te stellen) en ionenuitwisselingsprocessen (om oplosbare onzuiverheden te verwijderen) toegepast, wat de procescomplexiteit en kosten aanzienlijk verhoogt.
Kwartsverrijking hangt af van gerichte onzuiverheidsverwijdering: eerst identificeert gedetailleerde mineraal- en chemische karakterisering de types onzuiverheden; daarna wordt een logische volgorde van vrijmaking, scheiding en zuivering toegepast. Magnetische scheiding in combinatie met flotatie vormt de ruggengraat van de upgrade van kwarts met gemiddelde tot lage zuiverheid, terwijl zuurleaching en geavanceerde zuiveringstechnieken onontbeerlijk zijn voor de productie van hoogzuivere kwarts.
