উচ্চ-শুদ্ধতা কোয়ার্টজ বালির জন্য ৪টি সাধারণ চিকিৎসার পদ্ধতি

২০২৫-০৩-২৭

উচ্চ-শুদ্ধতা কোয়ার্টজ বালি উচ্চ প্রযুক্তির শিল্পগুলির বিকাশের জন্য উপকরণ ভিত্তি এবং এর আবেদন ক্ষেত্রগুলি অপটিক্যাল ফাইবার, সামরিক এবং মহাকাশ শিল্পগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে। এই ক্ষেত্রগুলিতে কোয়ার্টজ বালির শুদ্ধতার উপর অত্যন্ত কঠোর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, বিশেষ করে Fe, Al এবং অন্যান্য অশুদ্ধতার জন্য।

কোয়ার্টজ বালির খনিজ অশুদ্ধতাগুলি সাধারণত ফেল্ডস্পার, মিকা, গারনেট, জিরকন, ইলমেনাইট এবং অন্যান্য অনেকের মতো নন-কোয়ার্টজ খনিজের রূপে বিদ্যমান। এই অশুদ্ধতাগুলি প্রধানত নিচের পদ্ধতিতে বিদ্যমান:

(১) আলগা যুক্ত খনিজ হিসেবে, এগুলি কোয়ার্টজ স্ফটিকের সাথে রসায়নিকভাবে যুক্ত নয়;

(২) খনিজ টুকরা হিসেবে, কোয়ার্টজ স্ফটিকের পৃষ্ঠে রসায়নিক এবং শারীরিকভাবে যুক্ত, এমন অশুদ্ধতাগুলি প্রধানত লোহা-ধারক খনিজ এবং অ্যালুমিনি-ধারক খনিজ;

(৩) কোয়ার্টজ কণাগুলির দ্বারা মুড়ে ফেলা অথবা একে অপরের সাথে যুক্ত কোয়ার্টজ স্ফটিক দ্বারা ঘেরা খনিজ;

(৪) সিলিকনের পরিবর্তে আন্তঃসত্ত্বার আয়নাগুলি হিসাবে, এই অশুদ্ধতাগুলি প্রধানত অন্তর্ভুক্ত: Al3+, Fe2+, Fe3+, B3+, Ti4+, Ge4+, P5+, ইত্যাদি। এই আয়নাগুলি Si4+ এর পরিবর্তে কোভ্যালেন্ট বন্ধন গঠন করতে স্থান নেয়। যখন এটি ঘটে, সাধারণত Li1+, K1+, Na1+, এবং H1+ এর মতো উপাদানের ডোপিংয়ের সাথে এটি যুক্ত হয়, যাতে SiO2 ল্যাটিসের বৈদ্যুতিক নিরপেক্ষতা বজায় থাকে। অ্যালুমিনিয়াম (Al) উপাদান কোয়ার্টজ খনিজে প্রধান অশুদ্ধতাগুলির মধ্যে একটি, এবং Al3+ এবং Si4+ এর রেডিয়াস তুলনামূলকভাবে সমান, যার ফলে সহজেই Si4+ কে প্রতিস্থাপন করতে পারে, এবং এর পরিমাণ সাধারণত কয়েক হাজার ppm পর্যন্ত হয়। তাই, Al এর পরিমাণ কোয়ার্টজ খনিজের গুণমানের একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক।

বর্তমানে, উচ্চ-পবিত্র কোয়ার্টজ বালির পিউরিফিকেশন প্রক্রিয়া মূলত যান্ত্রিক পিষণ, চুম্বকীয় বিভাজন, ফ্লোটেশন, অ্যাসিড লিচিং, ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত করে, যা কোয়ার্টজ ল্যাটিসের ধাতব আয়নাবিশিষ্ট অশুদ্ধতাগুলি কার্যকরভাবে অপসারণ করতে পারে।

১. যান্ত্রিক পিষণ

যান্ত্রিক পিষণ একটি পদ্ধতি যা যান্ত্রিক শক্তি ব্যবহার করে খনিজের কণার আকার হ্রাস করে। উচ্চ-পবিত্র কোয়ার্টজের পিউরিফিকেশন প্রক্রিয়ায়, এই প্রক্রিয়াটি মূলত কোয়ার্টজ খনিজ থেকে অ-বনায়নশীল অশুদ্ধতাগুলি আলাদা করতে ব্যবহৃত হয়। অ-বনায়নশীল অশুদ্ধতাগুলি খনিজ অন্তর্ভুক্তি (খনিজ অশুদ্ধতা) এবং গ্যাস-তরল অন্তর্ভুক্তি (ফ্লুয়িড অন্তর্ভুক্তি) বোঝায়। অশুদ্ধতাগুলি কোয়ার্টজ গ্রেনের সীমানায় বিদ্যমান। মূল কোয়ার্টজ খনিজগুলিকে পিষনের পর, কণার আকার হ্রাস পায় এবং নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা বেড়ে যায়, যাতে গ্রেনের সীমানার মধ্যে থাকা অশুদ্ধতাগুলি কোয়ার্টজ কণার বাইরের পৃষ্ঠে উন্মুক্ত হয়, ফলে পরবর্তী প্রক্রিয়াটির পিউরিফিকেশন কার্যকারিতা উন্নত হয়।

যান্ত্রিক পিষণের প্রক্রিয়ায়, কোয়ার্টজ খনিজের তুলনায় কঠিন প্রকৃতির জন্য, সরঞ্জামের সাথে ঘন ঘন যোগাযোগ এবং ঘর্ষণে অশুদ্ধতাগুলি অনিবার্যভাবে প্রবাহিত হয় এবং দূষণ সৃষ্টি করে।

কোয়ার্টজ খনিজগুলি ভিজা সিরামিক বল মেলানোর প্রক্রিয়ায় অতিপিষিত হয় এবং বিচ্ছুরিত কোয়ার্টজ কণার আকার পরীক্ষা করা হয়। চারপাশের পৃষ্ঠটি প্যাসিভেটেড হয়, এবং গোলাকারতা স্পষ্টভাবে বৃদ্ধি পায়; এবং কোয়ার্টজকে জল ধোয়া এবং অ্যাসিড লিচিং দ্বারা পিউরিফাই করা হয়, এবং প্রাপ্ত কোয়ার্টজের সাদৃশ্য স্পষ্টভাবে উন্নত হয়েছে, যা কোয়ার্টজের উন্নয়ন এবং প্রয়োগের গবেষণায় একটি নির্দিষ্ট রেফারেন্স মান রাখে।

২. চুম্বকীয় বিভাজন

উচ্চ-পবিত্র কোয়ার্টজের পিউরিফিকেশন প্রক্রিয়ায়, চুম্বকীয় বিভাজনের উদ্দেশ্য হল চুম্বকীয় কোয়ার্টজ খনির অন্তর্ভুক্তির মধ্যে কিছু চুম্বকীয় খনিজ যেমন চুম্বকীয় ইলমেনাইট, পাইরাইট, লিমোনাইট এবং গারনেট অপসারণ করা, যা কাঁচা কোয়ার্টজ খনিজে লোহার এবং টাইটানিয়ামের মতো চুম্বকী অশুদ্ধতাগুলির অপসারণ এবং বিভাজনের জন্য একটি ভাল প্রভাব ফেলে।

চুম্বকীয় বিভাজকের চুম্বকীয় ক্ষেত্রের শক্তি সমন্বয়যোগ্য, যার ফলে এটি গ্র্যাডিয়েন্ট চুম্বকীয় বিভাজনও বলা হয়, দুর্বল চুম্বকত্ব ব্যবহার করে ম্যাগনেটাইট অপসারণ করা হয়, এবং শক্তিশালী চুম্বকত্ব ব্যবহার করে ইলমেনাইট, লিমোনাইট, হেমাটাইট এবং গারনেটের মতো চুম্বকীয় খনিজগুলি অপসারণ করা হয়। মূল কোয়ার্টজ খনিজে (২.৮৬-এর বেশি বিশেষ ঘনত্বের টেরিজেনাস ক্লাস্টিক খনিজ যেমন জিরকন, এপিডোট, গারনেট ইত্যাদির মতো) ভারী খনিজ অশুদ্ধতাগুলির জন্য সাধারণত মহামানন্দ বিভাজন এবং উচ্চ-তীব্রতার চুম্বকীয় বিভাজন পদ্ধতিগুলি ব্যবহার করা হয়। সাধারণত, কোয়ার্টজ খনিজগুলিস্ক্রাবড চুম্বকীয় বিচ্ছেদের পরে, যা কোয়ার্টজ বালির বিশুদ্ধতা এবং সাদা রঙ উন্নত করবে।

৩।ফ্লোটেশন

ফ্লোটেশন হল জলবিদীর্ণ পদার্থ এবং জলপ্রিয় পদার্থের মধ্যে নির্বাচনী বিচ্ছেদ যা খনিজ শরীরের পৃষ্ঠের ভিজা বিকাশের পার্থক্য অনুসারে, প্রকৃতিগতভাবে বা সংশোধনের পরে। উচ্চ বিশুদ্ধতার কোয়ার্টজের পবিত্রকরণের প্রক্রিয়ায়, ফ্লোটেশন মূলত কোয়ার্টজের সাথে থাকা মিকা এবং ফেল্ডস্পার খনিজগুলি অপসারণের জন্য ব্যবহৃত হয়, এবং এটি ফসফরাস এবং লোহাধারী খনিজগুলিকে ফ্লোটেট করতে পারে।

বিভিন্ন রেজেন্টের ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে, কোয়ার্টজ বালি ফ্লোটেশনকে ফ্লোরিন কোয়ার্টজ বালি ফ্লোটেশন এবং ফ্লোরিন-মুক্ত কোয়ার্টজ বালি ফ্লোটেশনে ভাগ করা যেতে পারে। ফ্লোরিন কোয়ার্টজ বালি ফ্লোটেশন ফ্লোরিন-ধারী এজেন্টগুলি ব্যবহার করে, যেমন ফেল্ডস্পার অ্যাক্টিভেটর হিসাবে হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড (HF), এবং সংশোধক হিসাবে সালফিউরিক অ্যাসিড ব্যবহার করে, যাতে pH=2-3 এর শক্তিশালী অ্যাসিড শর্তের অধীনে, সংগ্রাহক হিসাবে ব্যবহৃত ডোডেসিলামাইন এবং পরে অ্যাক্টিভেটেড ফেল্ডস্পারকে আগেই শোষণ করে এবং বিচ্ছিন্ন করা হয়। একইভাবে, ফ্লোরিন-মুক্ত কোয়ার্টজ ফ্লোটেশন হল কোয়ার্টজে অপদ্রব খনির অ্যাক্টিভেটর হিসাবে সালফিউরিক অ্যাসিড বা হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড ব্যবহার করা, ফ্লোরিন-ধারী এজেন্ট ব্যবহার না করে, এবং তারপর কোয়ার্টজ এবং অপদ্রব খনিজগুলি ফ্লোটেট এবং বিচ্ছিন্ন করতে উপযুক্ত সংগ্রাহক ব্যবহার করা। তদুপরি, কিছু গবেষণায় দেখা গেছে যে মিশ্র সংগ্রাহকের ফ্লোটেশন প্রভাব একক সংগ্রাহকের তুলনায় ভালো এবং তুলনামূলকভাবে খরচ-কার্যকর।

কিছু গবেষক ভেইন কোয়ার্টজ বালির স্লারি-র উল্টে ফ্লোটেশন করে উচ্চ বিশুদ্ধতার কোয়ার্টজ বালি প্রস্তুত করেছিলেন, এবং মিশ্র সংগ্রাহক ব্যবহার করে সূক্ষ্ম-মোটা সম্মিলিত কোয়ার্টজ বালিকে পরিশুদ্ধ করে 4N-গ্রেড কোয়ার্টজ পণ্য অর্জন করেন। ফোমিং এজেন্ট 2# তেল 75g/t, কোয়ার্টজ বালি সংকুচিত নির্বাচনকালে সালফিউরিক অ্যাসিড দ্বারা অ্যাসিডিফাই করা হয়, এবং প্রোপিলিন ডাইঅ্যামাইন সংগ্রাহক হিসেবে ব্যবহৃত হয়; পরিমাণ ১:৪। পরীক্ষার ফলাফল অনুযায়ী, অপদ্রব অপসারণের হার ৫০% এর বেশি ছিল, মোট অপদ্রবের পরিমাণ ৯৯.০১ μg/g, এবং মৌলিক Al এবং Fe এর অপসারণের হার যথাক্রমে ৩৭.৫০% এবং ৮৪.১৫% পৌঁছেছে।

৪।অ্যাসিড লিচিং

অ্যাসিড লিচিং হল কোয়ার্টজের বিশুদ্ধিকারণের একটি উপায় যা অ্যাসিডিক দ্রবণে কোয়ার্টজ, মিকা এবং ফেল্ডস্পারের বিভিন্ন দ্রাব্যতার উপর ভিত্তি করে। অ্যাসিড লিচিং কার্যকরভাবে পৃষ্ঠের অক্সাইড ফিল্ম এবং আয়রন অরকে অপসারণ করতে পারে। মিকা এবং ফেল্ডস্পারের মতো খনিজ অপদ্রবের জন্য, সাধারণত হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড ব্যবহার করা হয়। অ্যাসিড লিচিংয়ের জন্য সাধারণভাবে ব্যবহৃত অ্যাসিড মাধ্যমগুলির মধ্যে রয়েছে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড, সালফিউরিক অ্যাসিড, নাইট্রিক অ্যাসিড, অ্যাসিটিক অ্যাসিড এবং হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড। এর মধ্যে, পাতলা অ্যাসিড Al এবং Fe অপসারণে ভালো প্রভাব ফেলে, এবং বেশি অ্যাসিডি ঘন সালফিউরিক অ্যাসিড, অ্যাকোয়া রেজিয়া এবং হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড Cr এবং Ti অপসারণের জন্য ব্যবহার করা হয়।

গবেষণায় দেখা গেছে যে পাতলা অ্যাসিড এবং হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিডের সমবায় কার্যকরভাবে Fe, Al, Mg এবং অন্যান্য ধাতব অপদ্রব অপসারণ করতে পারে, কিন্তু হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিডের পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করা উচিত কারণ হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড কোয়ার্টজ কণাকে ক্ষয় করতে পারে। বিভিন্ন ধরনের অ্যাসিড ব্যবহারের ফলে বিশুদ্ধতা এবং প্রক্রিয়াকরণের গুণগত মানেও প্রভাব ফেলে। এর মধ্যে, HCl এবং HF মিশ্র অ্যাসিডের প্রক্রিয়াকরণের ফলাফল সবচেয়ে ভালো।

ল্যাবে ম্যাগনেটিক বিচ্ছেদের পরে কোয়ার্জ বালির বিশুদ্ধ করার জন্য HCl এবং HF মিশ্র লিচিং এজেন্ট ব্যবহার করা হয়েছিল। রসায়নিক লিচিংয়ের মাধ্যমে অশুদ্ধতা উপাদানের মোট পরিমাণ ৪০.৭১μg/g এবং SiO2 এর বিশুদ্ধতা ৯৯.৯৯৩wt%।

অ্যাসিড লিচিংয়ের মূল বিষয় হলো অ্যাসিড দ্রবণ এবং অশুদ্ধ খনিজগুলির মধ্যে পারস্পরিক ক্রিয়া। সুতরাং, অ্যাসিড লিচিং প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রার প্রতিক্রিয়া গতি এবং চূড়ান্ত বিশুদ্ধকরণ প্রভাবের উপর ব্যাপক প্রভাব রয়েছে। ল্যাবটি হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড এবং অক্সালিক অ্যাসিডকে মিশ্র লিচিং এজেন্ট হিসাবে ব্যবহার করে কোয়ার্জের বিশুদ্ধকরণের উপর অ্যাসিড লিচিং তাপমাত্রা, সময় এবং ঘনত্বের প্রভাব অধ্যয়ন করেছেন এবং অবশেষে 60°C অ্যাসিড লিচিং তাপমাত্রা, 8 ঘন্টার অ্যাসিড লিচিং সময়, 10 g/L অক্সালিক অ্যাসিড ঘনত্ব এবং 5% HCl ঘনত্ব, 1:5 লিকুইড-সলিড অনুপাত, এবং 500 rpm 움직ন্ত স্পীড হল অ্যাসিড লিচিংয়ের জন্য সেরা শর্তসমূহ। ফলাফল প্রকাশ করে যে লোহার অপসারণ 50% গঠন করে।

উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ চাপের লিচিং

এটি ধাতব আকরিক প্রক্রিয়াকরণে তুলনামূলকভাবে পরিপক্ক হাইড্রোমেটালার্জিক্যাল প্রযুক্তি। এই প্রযুক্তি উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ চাপের মাধ্যমে অ্যাসিডের ব্যবহার কার্যকরভাবে কমাতে পারে। স্টেইনলেস-স্টিল জ্যাকেট এবং টেফলন লাইনার দিয়ে তৈরি ট্যাঙ্ক চুল্লির বদ্ধ পরিবেশ দ্বারা উচ্চ চাপ প্রদান করা হয়। এটি প্রতীক এবং অন্তর্ভুক্তিগুলিকে আরও কার্যকরভাবে অপসারণ করতে পারে, যার একগুঁয়ে আকরিকের পরিশোধন প্রভাব চৌম্বকীয় বিচ্ছেদ এবং ভাসমানতার চেয়ে ভালো।