วิธีการเลือกกระบวนการบำบัดควอตซ์ที่ถูกต้อง?

เวลา:5 กันยายน 2568

วัตถุประสงค์หลักของการเพิ่มคุณภาพควอตซ์คือการกำจัดสิ่งปนเปื้อน เช่น เหล็ก, อลูมิเนียม, แคลเซียม, ไททาเนียม และสิ่งเจือปนแร่ธาตุอื่น ๆ จากแร่ควอตซ์ดิบ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความบริสุทธิ์ของควอตซ์ให้ตรงตามมาตรฐานอุตสาหกรรมเฉพาะ มาตรฐานเหล่านี้แตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับการใช้งานสุดท้าย ตั้งแต่การผลิตกระจกธรรมดาไปจนถึงกระจกโฟโตโวลตาอิก, ซิลิคอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์ และเซรามิกขั้นสูง กระบวนการเพิ่มคุณภาพต้องมีการออกแบบอย่างยืดหยุ่นให้เหมาะสมกับประเภทของสิ่งปนเปื้อน วิธีการเกิดของพวกมัน และความต้องการของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

การทำความเข้าใจลักษณะแร่และเป้าหมายความบริสุทธิ์

ก่อนการทำเหมืองแร่ การตรวจสอบทางเคมีและการจำแนกลักษณะแร่ที่ละเอียดถี่ถ้วนเป็นสิ่งสำคัญเพื่อกำหนดปัจจัยสองประการที่สำคัญซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการเลือกกระบวนการ:

1. ประเภทและการกระจายของสิ่งปนเปื้อน

• แร่ธาตุเหล็กฟรี(e.g., ฮีมาไทต์, แมกเนไทต์): การแยกด้วยแม่เหล็กคือวิธีที่ต้องการสำหรับการกำจัดสิ่งปนเปื้อน.
• แร่อลูมิโนซิลิเกต(เช่น แร่เฟลด์สปาร์, ไมกา): การลอยตัวมักถูกใช้เพื่อแยกสิ่งปนเปื้อนที่ไม่เป็นแม่เหล็กเหล่านี้ออกจากกัน
• การรวมตัวของโครงตาข่าย(เช่น, อะตอมเหล็กหรือไทเทเนียมที่ฝังอยู่ภายในโครงสร้างผลึกควอตซ์): สิ่งเหล่านี้ต้องการการลอกกรดตามมา หรือการบำบัดที่อุณหภูมิสูงเพื่อการกำจัดที่มีประสิทธิภาพ.

2. ความต้องการความบริสุทธิ์

• ทรายควอทซ์เกรดแก้วมาตรฐาน: SiO₂ ≥ 99.5%, Fe₂O₃ ≤ 0.05%
• ทรายควอตซ์เกรดฟอโตโวลเทอิก: SiO₂ ≥ 99.99%, Fe₂O₃ ≤ 0.001%
• ควอตซ์เกรดอิเล็กทรอนิกส์: SiO₂ ≥ 99.999% โดยแทบไม่มีสิ่งเจือปน

กระบวนการล้างแร่ควอตซ์แบบทั่วไป

กระบวนการคัดแยกควอตซ์โดยทั่วไปจะตามกระบวนการเรียงลำดับของการบด การกรอง การกำจัดสิ่งเจือปนก่อนการบำบัด การปรับปรุงคุณภาพอย่างละเอียด และการเข้มข้น ในแต่ละขั้นตอนจะมุ่งเป้าไปที่ประเภทสิ่งเจือปนเฉพาะโดยใช้วิธีที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้ได้ความบริสุทธิ์และขนาดอนุภาคที่ต้องการ

1. การบด: การเตรียมแร่สำหรับการบดละเอียด

ขั้นตอนการบดขั้นแรกเป็นสิ่งสำคัญในการลดขนาดของก้อนแร่ดิบขนาดใหญ่ให้มีขนาดที่เหมาะสมสำหรับการบด โดยทั่วไปจะใช้การบดหยาบและการบดละเอียดร่วมกัน:

• การบดหยาบเครื่องบดแบบกรามถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำให้ก้อนแร่ขนาดใหญ่แตกออกเป็นชิ้นเล็กๆ
• การบดละเอียด: เครื่องบดอัดแบบอิมแพคหรือเครื่องบดกรวยจะลดขนาดของอนุภาคให้เหลือในช่วง 10–30 มม. เพื่อปรับขนาดการป้อนให้เหมาะสมสำหรับการบดในขั้นตอนถัดไป.
• การคัดกรองหลังจากการบด หวีสั่นจะแยกวัสดุ โดยการกำจัดอนุภาคที่มีขนาดเกินและทำให้ขนาดอาหารมีความสม่ำเสมอสำหรับขั้นตอนการบด สิ่งนี้ช่วยลดภาระงานการบดและปรับปรุงประสิทธิภาพการปลดปล่อย

2. การเตรียมก่อนการรักษา: การกำจัดสิ่งสกปรกหยาบและการเตรียมความพร้อมสำหรับการปลดปล่อย

• การล้างและการกำจัดโคลนสำหรับแร่ควอตซ์ที่มีเนื้อดินหรือโคลนสูง (เช่น ทรายควอตซ์ที่ถูกทำให้เสื่อมสภาพ) อุปกรณ์ล้างเช่นเครื่องจำแนกเกลียวหรือเครื่องล้างล้อจะช่วยกำจัดดินหลวมและตะกอนละเอียด ซึ่งจะป้องกันการติดของตะกอนละเอียดกับผิวของควอตซ์ ที่อาจจะขัดขวางกระบวนการแยกในขั้นตอนถัดไป
• การคัดกรองและการจำแนกประเภทหน้าจอสั่นช่วยแยกอนุภาคควอตซ์ตามขนาดเพิ่มเติม โดยการแยกส่วนที่เหมาะสมสำหรับการประมวลผลหยาบและกำจัดบล็อกแร่ขนาดใหญ่ เช่น แกรนิตและแคลไซต์ ทำให้ลดการใช้พลังงานในการบดลงได้

3. การบดและการปลดปล่อย: การเปิดเผยสิ่งปนเปื้อนที่ถูกฝังอยู่

แร่ควอตซ์มักมีแร่ที่เป็นสิ่งสกปรกปนอยู่ในตัวติดกับผลึกควอตซ์ การบดเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ได้แร่ที่ปล่อยออกมา

• อุปกรณ์ทั่วไป: โรงงานลูกบอลหรือโรงงานแท่งถูกใช้งาน โดยมักเลือกใช้โรงงานแท่งเมื่อจำเป็นต้องลดการบดเกินเพื่อลดการเปลี่ยนรูปของอนุภาคควอตซ์
• ความละเอียดของการบดความละเอียดที่ต้องการขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคสิ่งเจือปน สำหรับการรวมแร่เหล็กที่มีขนาดหยาบ (50–100 μm) การบดเพื่อให้ได้ 30%-50% ผ่านตะแกรง 200 เมช มักจะเพียงพอ สำหรับการรวมแร่ที่มีขนาดเล็กกว่า (<20 μm) อาจจำเป็นต้องบดเพื่อให้ได้ 80% ผ่านตะแกรง 325 เมช หรือมีความละเอียดกว่านั้น

4. การทำให้บริสุทธิ์

ขั้นตอนวิกฤตนี้ประกอบด้วยหลายวิธีที่ปรับให้เข้ากับประเภทของสิ่งปนเปื้อน:

5. การมีสมาธิ

• การลดน้ำและการอบแห้ง: เครื่องกรองสุญญากาศหรือเครื่องกดกรองจะกำจัดน้ำออกจากสารเข้มข้น ตามด้วยการอบแห้งเพื่อลดปริมาณความชื้นให้ต่ำกว่า 0.5% เพื่อป้องกันการเกาะกลุ่มของอนุภาค
• การจำแนกประเภทและการกำจัดเหล็กขั้นสุดท้ายเครื่องจำแนกอากาศให้การควบคุมการกระจายขนาดอนุภาคที่แม่นยำ ขณะที่เครื่องแยกแม่เหล็กถาวรทำการตรวจสอบสิ่งปนเปื้อนเหล็กเป็นครั้งสุดท้ายเพื่อให้มั่นใจว่าสเปคของผลิตภัณฑ์เป็นไปตามที่กำหนด

วิธีการเลือกกระบวนการบำบัดควอตซ์ที่ถูกต้อง?

ความซับซ้อนในการบำบัดควอตซ์มีความสัมพันธ์โดยตรงกับความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการและขนาดของอนุภาค:

• การก่อสร้างและควอตซ์เกรดแก้ว: กระบวนการง่าย ๆ ที่รวมการล้าง, การคัดกรอง, และการแยกด้วยแม่เหล็ก; ไม่จำเป็นต้องใช้การลอยตัวหรือการกัดกร่อนด้วยกรด ทำให้ค่าใช้จ่ายต่ำลง
• Photovoltaic และควอตซ์เกรดอิเล็กทรอนิกส์: ต้องการหลายขั้นตอนในการทำให้บริสุทธิ์: การล้าง → การบด → การแยกด้วยแม่เหล็กซ้ำ → การลอยตัว (รวมถึงการลอยตัวย้อนกลับเพื่อลบเฟลด์สปาร์) → การกัดกร่อนด้วยกรด (HF + HCl) → ขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสูงเป็นทางเลือก ขั้นตอนเหล่านี้ช่วยลดสิ่งเจือปนให้อยู่ในระดับพีพีเอ็ม
• ควอตซ์บริสุทธิ์สูงพิเศษ(เช่น การใช้งานเซมิคอนดักเตอร์): นอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้น วิธีการขั้นสูง เช่น การควบคุมอุณหภูมิด้วยน้ำ (เพื่อทำให้ผลึกควอไลซแตกและเปิดเผยสิ่งสกปรกภายใน) และกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน (เพื่อกำจัดสิ่งสกปรกที่ละลายได้) ถูกนำมาใช้ ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนของกระบวนการและค่าใช้จ่ายอย่างมีนัยสำคัญ

การทำให้ควอตซ์บริสุทธิ์ขึ้นขึ้นอยู่กับการกำจัดสิ่งเจือปนอย่างมุ่งเป้า: ก่อนอื่น การวิเคราะห์แร่และเคมีอย่างละเอียดจะช่วยระบุประเภทของสิ่งเจือปน; จากนั้นจะมีการใช้ลำดับขั้นตอนการปลดปล่อย การแยก และการทำให้บริสุทธิ์อย่างมีเหตุผล การแยกด้วยแม่เหล็กที่รวมกับการลอยตัวเป็นกระดูกสันหลังของการพัฒนาควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์ปานกลางถึงต่ำ ในขณะที่การกัดกร่อนด้วยกรดและเทคนิคการทำให้บริสุทธิ์ขั้นสูงนั้นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตควอตซ์บริสุทธิ์สูง

• ถัดไป:โรงงานบดแร่เหล็กในอินเดีย