کوارتز کریستالی

2025-03-27

کریستال قبلاً ماده اولیه اصلی برای تولید کوارتز با خلوص بالا بود. با کاهش منابع طبیعی کریستال و افزایش تقاضا برای شن کوارتز با خلوص بالا، فناوری تولید شن کوارتز با خلوص بالا از سنگ معدن کوارتز به جای کریستال به طور فزاینده‌ای مهم می‌شود.

بر اساس ویژگی‌های مختلف متالوژنی و فیزیکوشیمیایی، مواد معدنی کوارتز می‌توانند به نوع سنگ ماگماتیک، نوع دگرگونی، نوع هیدروترمال و نوع رسوبی تقسیم شوند. در میان آن‌ها، دانه‌های کوارتز در پگماتیت گرانیتی و کوارتز رگه‌ای دارای اندازه دانه درشت هستند و به راحتی از مونومرها جدا می‌شوند. آن‌ها مواد اولیه ایده‌آلی برای جایگزینی کریستال‌های طبیعی در پردازش محصولات کوارتز با خلوص بالا در سطح میانه و بالا، به ویژه پگماتیت گرانیتی هستند. اگرچه محتوای کوارتز آن تنها حدود 30٪ است، دانه کوارتز بسیار درشت (d>5mm) است و پس از آسیاب شدن کاملاً از باطله جدا می‌شود و محتوای ناخالصی‌های کوارتز تک نیز کم است.

مواد معدنی کوارتز اثبات شده در چین شامل 2.31 میلیارد تن کوارتزیت، 1.55 میلیارد تن ماسه‌سنگ کوارتز و 0.50 میلیون تن کوارتز است. هیچ ذخایر بزرگ پگماتیت گرانیتی با ارزش صنعتی پیدا نشده است. به دلیل ویژگی‌های متمایز منابع کوارتز در چین، مشخص شده است که تهیه کوارتز با خلوص بالا از مواد خام کوارتز با کیفیت پایین مانند کوارتز رگه‌ای و کوارتزیت، جهت اصلی تحقیقات آینده خواهد بود.

تحلیل ناخالصی‌های کوارتز

ناخالصی‌های طبیعی کوارتز می‌توانند بر اساس اندازه، توزیع و وجود ناخالصی‌های همراه به سه دسته تقسیم شوند: ناخالصی‌های معدنی باطله، ناخالصی‌های درون‌زا و ناخالصی‌های ساختار کریستالی. ناخالصی‌های معدنی معمولی همراه شامل فلدسپات، میکا، روتیل، کلسیت، فلوریت، هماتیت، پیریت و مواد معدنی رس هستند. عناصر اصلی ناخالصی شامل Al، Fe، Ca، Mg، Li، Na، K، Ti، B، H هستند.

در میان آن‌ها، Al و Fe مضرترین ناخالصی‌ها در کوارتز هستند که نه تنها می‌توانند به صورت مواد معدنی ناخالص همراه وجود داشته باشند، بلکه به راحتی می‌توانند Si4+ را در شبکه کوارتز جایگزین کنند و هتراhedron اکسید آلومینیوم و هتراhedron فریت جدیدی تشکیل دهند. ناخالصی‌های جبران‌کننده بار مانند K+، Na+، Li+ و H+ به دلیل نقص‌های بار در شبکه معرفی می‌شوند. ناخالصی‌های Al و Fe نسبتاً آسان برای شناسایی هستند.

مواد معدنی گانگ مرتبط می‌توانند به‌طور مؤثری با روش‌های متداول فرآوری فیزیکی و شیمیایی حذف شوند و ساختار گنجایش‌ها می‌تواند با کلسینه‌کردن در دماهای بالا تخریب شود. پس از تقویت مکرر لیچینگ اسیدی و لیچینگ قلیایی، محتوای ناخالصی به‌طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. با این حال، ناخالصی‌ها در شبکه کوارتز به‌سختی قابل حذف هستند و ناخالصی‌ها در شبکه اغلب به گلوگاه نهایی تبدیل می‌شوند که شکستن آن در فرآوری شن کوارتز با خلوص بالا دشوار است.

روش پردازش

روش پردازش کوارتز با خلوص بالا به فرآیند حذف گانگ همراه، ناخالصی‌های گنجانده شده و ناخالصی‌های ساختار بلوری در سنگ معدن کوارتز اصلی اشاره دارد که معمولاً شامل کلسینه کردن، آب‌گیری، آسیاب کردن، درجه‌بندی، آب‌زدایی، شستشو، جداسازی الکتریکی، انتخاب مغناطیسی، شناورسازی، شستشوی اسیدی، شستشوی قلیایی، کباب کردن در دمای بالا (جو) و سایر فرآیندها می‌باشد.

ماسه کوارتز با خلوص بالا، ماسه کوارتزی با ناخالصی 0.0008%~0.005% و محتوای SiO2 99.995%~99.999% است. این ماسه هنوز توسط تنها چند کشور توسعه یافته تولید می‌شود. در چین، فقط شرکت کوارتز پاسیفیک، شرکت کوارتز کایدا و غیره. شرکت‌های زیادی وجود ندارند و آنها از طریق کریستال به عنوان ماده اولیه تولید می‌شوند. به دلیل انسداد فنی، گزارش‌هایی در مورد فناوری و جزئیات فرآیند تولیدکنندگان کوارتز با خلوص بالا، به ویژه شرکت‌های خارجی مرتبط، بسیار نادر است. در اصل، کوارتز با خلوص بالا با تصفیه کوارتز رگه‌ای و گرانیت پگماتیت از طریق فرآیند ترکیبی کلسیناسیون- کوئنچ آب- سنگ‌زنی- طبقه‌بندی- سایش- جداسازی گرانشی- جداسازی مغناطیسی- فلوتاسیون- کلرزنی- برشته کردن- لیچینگ شیمیایی با اسید تولید می‌شود. در حال حاضر، شن کوارتز با خلوص بالا که شرکت‌های داخلی می‌توانند تولید کنند، عمدتاً شن کوارتز با خلوص بالا و درجه متوسط ​​و پایین با ناخالصی 0.03% تا 0.005% و محتوای SiO2 99.97% تا 99.995% است.

برای شن کوارتز تصفیه شده برای مقاصد صنعتی عمومی، انتخاب یک جریان فرآیند نسبتاً ساده تا حد ممکن می‌تواند هزینه‌های بهره‌برداری و تصفیه را کاهش دهد. توصیه می‌شود از فرآیند شستشو-آب‌زدایی-جداسازی مغناطیسی استفاده شود که می‌تواند نیازهای کیفی شن ریز را برآورده کند. برای شن کوارتز با خلوص بالا و فوق‌العاده با خلوص بالا که به عنوان شن با فناوری پیشرفته استفاده می‌شود، لازم است که شن کوارتز را با شناورسازی، شستشوی اسیدی، کباب کردن در دمای بالا (جو) و سایر فرآیندها بیشتر تصفیه کرد. نیازهای کیفی شن کوارتز با خلوص بالا و فوق‌العاده معمولاً این است که محتوای SiO2 بیشتر از 99.99% و محتوای Fe2O3 کمتر از 0.001% باشد. فرآیند تصفیه نه تنها باید شرایط انتخاب را به دقت کنترل کند، بلکه باید الزامات سخت‌تری برای تجهیزات تصفیه مربوطه داشته باشد تا از آلودگی ثانویه جلوگیری شود.