फोटोटोनिक कांच के लिए क्वार्ट्ज रेत की शुद्धिकरण

2025-03-27

घरेलू क्वार्ट्ज रेत की शुद्धिकरण की सामान्य समृद्धि प्रक्रिया प्रारंभिक चरण में “पीसने, चुम्बकीय पृथक्करण, धोने” से विकसित होकर “छंटाई → मोटी क्रशिंग → कैल्सिनेशन → जल ठंडन → पीसना → छानना → चुम्बकीय पृथक्करण → फ्लोटेशन → अम्ल क्षरण → धुलाई → सूखना” तक पहुंच गई है, माइक्रोवेव, अल्ट्रासोनिक और अन्य साधनों के साथ मिलकर पूर्व उपचार या सहायक शुद्धिकरण के लिए, शुद्धिकरण प्रभाव को काफी हद तक सुधार दिया गया है।

फोटोवोल्टिक ग्लास की कम लौह आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए, क्वार्ट्ज रेत से लौह हटाने के तरीकों पर मुख्य रूप से ध्यान दिया जाता है।

आमतौर पर, लोहा निम्नलिखित छह सामान्य रूपों में मौजूद होता है:

① क्ले या कैलिनाइज्ड फेल्डस्पार के महीन कणों के रूप में होता है

② क्वार्ट्ज कणों की सतह पर लोहे के ऑक्साइड फिल्म के रूप में चिपकता है

③ हीमैटाइट, मैग्नेटाइट, स्पेक्युलाइट, टिनाइट आदि जैसे लोहे के खनिज या लोहे से युक्त खनिज मिका, एम्फीबोल, गार्नेट आदि।

④ क्वार्ट्ज कणों के अंदर फैलाव या लेंस अवस्था में।

⑤ क्वार्ट्ज क्रिस्टल के अंदर ठोस समाधान की अवस्था में।

⑥ क्रशिंग और पीसने की प्रक्रिया के दौरान मिश्रित।

क्वार्ट्ज से लोहे से युक्त खनिजों को प्रभावी रूप से अलग करने के लिए, पहले क्वार्ट्ज अयस्क में लोहे के अशुद्धियों की होनास्थिति को सिद्ध करना आवश्यक है और लोहा अशुद्धियों को हटाने के लिए एक उचित समृद्धि विधि का चयन करना आवश्यक है।

(1) चुम्बकीय पृथक्करण प्रक्रिया

चुम्बकीय पृथक्करण प्रक्रिया अधिकतम रूप से कमजोर चुम्बकीय अशुद्धि खनिजों जैसे हीमैटाइट, लिमोनाइट और बायोटाइट सहित जुड़े हुए कणों को हटा सकती है। चुम्बकीय ताकत के अनुसार, चुम्बकीय पृथक्करण को उच्च तीव्रता के चुम्बकीय पृथक्करण और निम्न तीव्रता के चुम्बकीय पृथक्करण में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से उच्च तीव्रता का चुम्बकीय पृथक्करण आमतौर पर गीले उच्च तीव्रता के चुम्बकीय पृथक्करण यंत्र या उच्च ग्रेडिएंट चुम्बकीय पृथक्करण यंत्र को अपनाता है।

आमतौर पर बोलें, उन क्वार्ट्ज रेतों के लिए जिनमें मुख्य रूप से कमजोर चुम्बकीय अशुद्धि खनिज होते हैं जैसे लिमोनाइट, हीमैटाइट, बायोटाइट आदि, 8.0×105A/m से ऊपर के गीले चुम्बकीय यंत्र का उपयोग करके चुना जा सकता है; लोहे के अयस्कों द्वारा प्रभुत्व वाले मजबूत चुम्बकीय खनिजों के लिए, पृथक्करण के लिए कमजोर चुम्बकीय यंत्र या मध्यम चुम्बकीय यंत्र का उपयोग करना बेहतर है।

उच्च ग्रेडिएंट चुम्बकीय क्षेत्र चुम्बकीय पृथक्करण यंत्र के उपयोग के साथ, चुम्बकीय पृथक्करण का शुद्धिकरण पिछले की तुलना में स्पष्ट रूप से सुधार हुआ है। उदाहरण के लिए, 2.2T के चुम्बकीय क्षेत्र की ताकत के तहत, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन रोलर प्रकार के मजबूत चुम्बकीय पृथक्करण यंत्र द्वारा लोहे को हटाने से Fe2O3 की मात्रा को 0.002% से 0.0002% तक कम किया जा सकता है।

(2) फ्लोटेशन प्रक्रिया

फ्लोटेशन वह प्रक्रिया है जिसमें खनिज कणों को उनकी सतहों पर विभिन्न भौतिक और रासायनिक गुणों के आधार पर अलग किया जाता है, और मुख्य कार्य क्वार्ट्ज रेत से संबंधित खनिजों मिका और फेल्डस्पार को हटाना है। लौह युक्त खनिजों और क्वार्ट्ज के फ्लोटेशन पृथक्करण के लिए, लोहे के अशुद्धियों के रूप की खोज करना और प्रत्येक कण के आकार में वितरण रूप महत्वपूर्ण है ताकि लोहा हटाने के लिए उपयुक्त छंटाई प्रक्रिया का चयन किया जा सके। अधिकांश लोहे के युक्त खनिजों का शून्य विद्युत बिंदु 5 के ऊपर होता है, और वे अम्लीय वातावरण में सकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं। सिद्धांत में, एनीओनिक संग्रहणकर्ता उपयुक्त होते हैं।

फैटी एसिड (साबुन), हाइड्रोकार्बिल सल्फोनेट या सल्फेट्स का उपयोग आयरन ऑक्साइड अयस्कों के प्लवन के लिए एनायनिक कलेक्टर के रूप में किया जा सकता है। पाइराइट के लिए, क्लासिक फ्लोटिंग सल्फर एजेंट आइसोब्यूटिल ज़ैंथेट प्लस ब्यूटाइलमाइन ब्लैक (4:1) है, खुराक लगभग 200ppmw है, और पाइराइट को पिकलिंग वातावरण में क्वार्ट्ज से फ़्लोट किया जा सकता है।

इल्मेनाइट की फ्लोटेशन में, सोडियम ओलेट (0.21mol/L) आमतौर पर फ्लोटेशन एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, और pH को 4~10 तक समायोजित किया जाता है। ओलेट आयनों और इल्मेनाइट की सतह पर लोहे के कणों के बीच एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है जिससे आयरन ओलेट का उत्पादन होता है। ओलेट आयन इल्मेनाइट को अच्छे तरीके से तैराने में मदद करता है। हाल के वर्षों में विकसित हाइड्रोकार्बन-आधारित फॉस्फोनिक एसिड संग्रहकर्ताओं में इल्मेनाइट के लिए अच्छी चयनात्मकता और संग्रहण प्रदर्शन होता है।

(3) एसिड लीकिंग प्रक्रिया

एसिड लीकिंग प्रक्रिया का मुख्य उद्देश्य एसिड समाधान में घुलनशील लोहे के खनिजों को हटाना है। एसिड लीकिंग के शुद्धीकरण प्रभाव को प्रभावित करने वाले कारकों में क्वार्ट्ज रेत का कण आकार, तापमान, लीकिंग समय, एसिड का प्रकार, एसिड की कृषि, ठोस-तरल अनुपात आदि शामिल हैं। तापमान, एकाग्रता और क्वार्ट्ज कणों की त्रिज्या को कम करके लीकिंग दर को बढ़ाया जा सकता है।

एकल प्रकार के एसिड से शुद्धीकरण प्रभाव सीमित है, और मिश्रित एसिड में सहयोगात्मक प्रभाव होता है, जो Fe और K जैसे अशुद्धि तत्वों की हटाने की दर को काफी बढ़ा सकता है। सामान्य अकार्बनिक एसिड हैं HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, हम एक निश्चित अनुपात में दो या अधिक मिश्रित अपनाए जा सकते हैं।

ऑक्सालिक एसिड एक कार्बनिक एसिड है जो आमतौर पर एसिड लीकिंग में उपयोग किया जाता है। यह घुलनशील धातु आयनों के साथ एक अपेक्षाकृत स्थिर यौगिक बना सकता है, और अशुद्धियाँ आसानी से धोई जा सकती हैं। कुछ लोगों ने अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त ऑक्सालिक एसिड शुद्धीकरण का उपयोग किया, और पाया कि पारंपरिक मिक्सिंग और टैंक अल्ट्रासोनिक्स की तुलना में, प्रॉब अल्ट्रासोनिक्स में Fe की हटाने की दर सबसे अधिक थी, ऑक्सालिक एसिड की मात्रा 4g/L से कम थी, और लोहे की हटाने की दर 75.4% तक पहुंच गई।

पतले एसिड और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का सह-अस्तित्व Fe, Al, Mg और अन्य धातु अशुद्धियों को प्रभावी ढंग से हटा सकता है, लेकिन हाइड्रोफ्लोरिक एसिड की मात्रा को नियंत्रित किया जाना चाहिए, क्योंकि हाइड्रोफ्लोरिक एसिड क्वार्ट्ज कणों को जंगला सकता है। विभिन्न प्रकार के एसिड का उपयोग भी शुद्धीकरण की गुणवत्ता को प्रभावित करता है। इनमें से, HCl और HF मिश्रित एसिड का प्रसंस्करण प्रभाव सबसे अच्छा होता है। कुछ लोग HCl और HF मिश्रित लीकिंग एजेंट का उपयोग करके चुंबकीय रूप से अलग किए गए क्वार्ट्ज रेत को शुद्ध करते हैं। रासायनिक लीकिंग के माध्यम से, अशुद्धि तत्वों की कुल मात्रा 40.71μg/g है, और SiO2 की शुद्धता 99.993wt% तक पहुंच गई है।

कुछ शोधकर्ताओं ने फोटोवोल्टिकल ग्लास के लिए निम्न-लोहे वाले क्वार्ट्ज रेत तैयार करने के लिए काओलिन बेकार का उपयोग किया। काओलिन बेकार की मुख्य खनिज संरचना क्वार्ट्ज है, जिसमें काओलिनाइट, मिका और फेल्डस्पार जैसे अशुद्धि खनिजों की छोटी मात्रा है। काओलिन बेकार को "पीसना - हाइड्रोलिक वर्गीकरण - चुंबकीय पृथक्करण - फ्लोटेशन" की श्रेणी प्रक्रिया द्वारा संसाधित करने के बाद, 0.6~0.125mm कण आकार की सामग्री 95% से अधिक होती है, SiO2 99.62% है, Al2O3 0.065% है, Fe2O3 92×10-6 है। संसाधित क्वार्ट्ज रेत फोटोवोल्टिक ग्लास के लिए निम्न लोहे वाले क्वार्ट्ज रेत की गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा करती है।

प्रायोगिक अनुसंधान पेटेंट, फोटोवोल्टिक कांच के लिए क्वार्ट्ज कच्चे माल की शुद्धि हेतु

चीनी भूवैज्ञानिक विज्ञान अकादमी के शाओ वेइहुआ ने एक आविष्कार पेटेंट प्रकाशित किया: काओलिन अवशेषों से उच्च-शुद्धता क्वार्ट्ज रेत तैयार करने की विधि।

विधि के चरण:

क. काओलिन अवशेषों को कच्चे अयस्क के रूप में उपयोग किया जाता है, और हिलाने और स्क्रबिंग के बाद, +0.6 मिमी सामग्री प्राप्त की जाती है;

ख. +0.6 मिमी सामग्री को पीसने के बाद वर्गीकृत किया जाता है, और 0.4 मिमी-0.1 मिमी अयस्क सामग्री को चुंबकीय पृथक्करण प्रक्रिया के अधीन रखा जाता है, चुंबकीय और गैर-चुंबकीय पदार्थ प्राप्त करते हैं, गैर-चुंबकीय पदार्थ ज्वारीय पृथक्करण प्रक्रिया में आते हैं, ज्वारीय पृथक्करण हल्के खनिज और ज्वारीय पृथक्करण भारी खनिज प्राप्त करते हैं, ज्वारीय पृथक्करण हल्के खनिज पुनर्मिश्रण प्रक्रिया के लिए स्वच्छता के लिए चलते हैं, और +0.1 मिमी खनिज प्राप्त करते हैं;

सी.+0.1 मिमी खनिज प्लवनशीलता संकेन्द्रण प्राप्त करने के लिए प्लवनशीलता संचालन में प्रवेश करते हैं। प्लवनशीलता संकेन्द्रण पानी की ऊपरी परत को हटाता है और फिर अल्ट्रासोनिक अचार से गुजरता है, और फिर उच्च शुद्धता वाले क्वार्ट्ज रेत के रूप में +0.1 मिमी मोटे पदार्थ को प्राप्त करने के लिए छलनी करता है। आविष्कार की विधि न केवल उच्च गुणवत्ता वाले क्वार्ट्ज सांद्रण उत्पाद प्राप्त कर सकती है, बल्कि प्रसंस्करण समय को भी कम कर सकती है, तकनीकी प्रक्रिया को सरल बना सकती है और ऊर्जा की खपत को कम कर सकती है।

काओलिन अवशेषों में क्वार्ट्ज संसाधनों की बड़ी मात्रा होती है, जो लाभप्रदता के माध्यम से फोटोवोल्टिक अल्ट्रा-व्हाइट ग्लास कच्चे माल की आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है, जो काओलिन अवशेषों के संसाधनों के पुनः चक्रण उपयोग के लिए नए विचार भी प्रदान करती है।