Cum să alegi procesul potrivit de beneficare a cuarțului?
Timp:5 septembrie 2025
Obiectivul principal al beneficiului quartzului este de a elimina impuritățile precum fierul, aluminiul, calciul, titanul și alte incluziuni minerale din minereul brut de quartz, îmbunătățind astfel puritatea quartzului pentru a îndeplini standarde industriale specifice. Aceste standarde variază semnificativ în funcție de utilizarea finală, care poate merge de la fabricarea sticlei obișnuite la sticlă fotovoltaică, siliciu de calitate electronică și ceramica avansată. Procesul de beneficiere trebuie să fie conceput flexibil în funcție de tipurile de impurități, modurile lor de apariție și cerințele produsului final.
Înțelegerea caracteristicilor mineralelor și a obiectivelor de puritate
Înainte de beneficiere, analizele chimice detaliate și caracterizarea mineralogică sunt esențiale pentru a determina două factori critici care stau la baza selecției procesului:
1. Tipuri de impurități și distribuție
- Minerale de fier liber(e.g., hematit, magnetit): Separarea magnetică este metoda preferată pentru eliminarea impurităților.
- Minerale aluminosilicate(e.g., feldspat, mica): Flotația este în general utilizată pentru a separa aceste impurități non-magnetice.
- Includeri în rețea(e.g., atomi de fier sau titan încorporați în rețeaua cristalină de cuarț): Acestea necesită o extragere ulterioară cu acid sau un tratament la temperaturi ridicate pentru o eliminare eficientă.
2. Cerințe de puritate
- Nisip de cuarț de calitate standardSiO₂ ≥ 99,5%, Fe₂O₃ ≤ 0,05%
- Nisip de cuarț de calitate fotovoltaicăSiO₂ ≥ 99.99%, Fe₂O₃ ≤ 0.001%
- Quartz de grad electronicSiO₂ ≥ 99.999%, cu practic nicio impuritate
Fluxul tipic de procesare a cuarțului
Procesul de valorificare a cuartului urmează, de obicei, un proces secvențial de zdrobire, măcinare, îndepărtarea impurităților prin pre-tratament, purificare fină și concentrare. Fiecare etapă vizează tipuri specifice de impurități folosind metode adaptate pentru a obține puritatea și dimensiunea dorită a particulelor.
1. Zdrobire: Pregătirea minereului pentru măcinare
Stadiul inițial de zdrobire este esențial pentru a reduce blocurile mari de minereu brut la dimensiuni gestionabile, adecvate pentru măcinare. De obicei, se aplică o combinație de zdrobire grosieră și fină:
- Crushing grosierRulourile cu botniță sunt folosite frecvent pentru a sparge bucăți mari de minereu în fragmente mai mici.
- Măcinare fină: Morile cu impact sau morile cu con reduc în continuare dimensiunea particulelor la intervalul de 10–30 mm, optimizând dimensiunea de alimentare pentru măcinarea ulterioară.
- ScreeningDupă zdrobire, ecranele vibratorii clasifică materialul, îndepărtând particulele supradimensionate și asigurând o dimensiune uniformă a alimentării pentru etapa de măcinare. Aceasta reduce sarcina de măcinare și îmbunătățește eficiența eliberării.
2. Pre-tratament: Eliminarea impurităților grosiere și pregătirea pentru eliberare
- Spălare și DegresarePentru minereurile de cuarț cu un conținut ridicat de argilă sau nămol (cum ar fi nisipul de cuarț alterat), echipamentele de spălare, cum ar fi clasificatoarele spiralate sau mașinile de spălare cu roți, îndepărtează argilele libere și nămolurile fine. Acest lucru previne adeziunea particulelor fine la suprafețele de cuarț, ceea ce ar putea împiedica procesele de separare ulterioare.
- Screening și ClasificareEcranele vibrante separă în continuare particulele de quartz în funcție de dimensiune, izolând fracțiile potrivite pentru prelucrarea grosieră și îndepărtând blocurile mari de steril, cum ar fi granitul și calcarul, reducând astfel consumul de energie la măcinare.
3. Măcinare și Eliberare: Expunerea Impurităților Înglobate
Minereurile de cuarț conțin adesea minerale de impuritate intercalate intim cu cristalele de cuarț. Măruntirea este necesară pentru a obține eliberarea mineralelor:
- Echipament tipicMorile cu bile sau morile cu bare sunt folosite, iar morile cu bare sunt preferate atunci când trebuie minimizată supra-măcinarea pentru a păstra morfologia particulelor de quartz.
- Măcinare FinenessFinența necesară depinde de dimensiunea particulelor de impuritate. Pentru incluziuni de mineral de fier mai grosiere (50–100 μm), măcinarea pentru a obține 30%-50% trecând prin sită de 200 mesh este de obicei suficientă. Pentru incluziuni mai fine (<20 μm), poate fi necesară măcinarea pentru a obține 80% trecând prin sită de 325 mesh sau mai fină.
4. Purificare
Această etapă critică combină multiple metode adaptate tipurilor de impurități:
| Metodă de purificare |
Impurități țintă |
Principiu și Detalii ale Echipamentului |
| Separare magnetică |
Minerale care conțin fier și titan (Fe₃O₄, TiO₂) |
Utilizează diferențele în susceptibilitatea magnetică prin separatoare magnetice cu gradient înalt (1,5–2,5 Tesla) pentru a reduce conținutul de Fe₂O₃ sub 0,01%. |
| Flotație |
Feldspat, mica, calcit |
Ajustează pH-ul suspensiei (de exemplu, acid sulfuric la pH 2–3), adaugă colectori precum aminele pentru feldspat, determinând impuritățile să se atașeze de bule și să plutească, în timp ce cuarțul se scufundă. |
| Leaching acid. |
Inclusions în rețea și săruri solubile |
Folosește acizi puternici (HCl, H₂SO₄, HF) pentru a dizolva impuritățile interne de fier, aluminiu, calciu; esențial pentru quartz de puritate ultra-înaltă (de exemplu, de calitate fotovoltaică); necesită neutralizarea și tratarea apelor uzate. |
| Separarea prin gravitație |
Minerale de gangă cu densitate mare (de exemplu, barit) |
Exploatează diferențele de densitate între quartz (2,65 g/cm³) și mineralele de gangă mai grele folosind mese de vibrație sau concentratoare pe spirală, de obicei în etapele de pregătire. |
5. Concentrare
- Deshidratarea și UscareaFiltrele de vid sau prese de filtrare îndepărtează apa din concentrat, urmate de uscare pentru a reduce conținutul de umiditate sub 0,5% pentru a preveni aglomerarea particulelor.
- Clasificare și Eliminare Finală a FieruluiClasificatoarele de aer oferă un control precis al distribuției dimensiunilor particulelor, în timp ce separatoarele cu tambur magnetic permanent efectuează o verificare finală a impurităților de fier pentru a se asigura că specificațiile produsului sunt respectate.
Cum să alegi procesul potrivit de beneficare a cuarțului?
Complexitatea beneficiarului de cuarț corelează direct cu puritatea produsului necesară și dimensiunea particulelor:
- Construcții și cuarț de calitate pentru sticlă: Proces simplu care implică spălarea, clasificarea și separarea magnetică; nu este necesară flotarea sau leșierea cu acid, ceea ce duce la costuri mai reduse.
- Quartz fotovoltaic și de calitate electronică: Necesită multiple etape de purificare: spălare → măcinare → separare magnetică repetată → flotare (inclusiv flotare inversă pentru îndepărtarea feldspatului) → lixiviere cu acizi (HF + HCl) → etape opționale de purificare la temperaturi înalte. Aceste etape reduc impuritățile la niveluri de ppm.
- Quartz de ultra-pură puritate(e.g., aplicații semiconductoare): În plus față de cele de mai sus, se utilizează metode avansate, cum ar fi răcirea cu apă (pentru a sparge cristalele de cuarț și a expune impuritățile interne) și procesele de schimb ionic (pentru a îndepărta impuritățile solubile), ceea ce crește semnificativ complexitatea și costul procesului.
Beneficierea quartzului se bazează pe îndepărtarea țintită a impurităților: mai întâi, caracterizarea mineralogică și chimică detaliată identifică tipurile de impurități; apoi se aplică o succesiune logică de eliberare, separare și purificare. Separarea magnetică combinată cu flotarea formează baza îmbunătățirii quartzului de puritate medie spre scăzută, în timp ce spălarea cu acid și tehnicile avansate de purificare sunt indispensabile pentru producerea quartzului de înaltă puritate.
