4 metode perlakuan umum untuk pasir kuarsa murni tinggi

2025-03-27

Pasir kuarsa murni tinggi adalah dasar material untuk pengembangan industri teknologi tinggi, dan bidang aplikasinya mencakup serat optik, militer, dan industri dirgantara. Bidang-bidang ini memiliki persyaratan yang sangat ketat terhadap kemurnian pasir kuarsa, terutama untuk Fe, Al dan pengotor lainnya.

Pengotor mineral dalam pasir kuarsa biasanya ada dalam bentuk mineral non-kuarsa seperti feldspar, mika, garnet, zircon, ilmenit dan banyak lainnya. Pengotor ini sebagian besar ada dalam cara berikut:

(1) Sebagai mineral asosiasi yang longgar, tidak terikat secara kimia dengan kristal kuarsa;

(2) Sebagai fragmen mineral, terikat secara kimia dan fisik dengan permukaan kristal kuarsa, pengotor semacam ini sebagian besar adalah mineral pengandung besi dan mineral pengandung aluminium;

(3) Mineral yang dibungkus oleh partikel kuarsa atau dikelilingi oleh kristal kuarsa yang saling terikat.

(4) Sebagai ion interstisial untuk menggantikan silikon, kotoran ini terutama mencakup: Al3+, Fe2+, Fe3+, B3+, Ti4+, Ge4+, P5+, dll. Ion-ion ini menggantikan Si4+ untuk membentuk ikatan kovalen. Ketika ini terjadi, biasanya disertai dengan doping elemen seperti Li1+, K1+, Na1+, dan H1+ untuk menjaga netralitas listrik dari kisi SiO2. Elemen Al adalah salah satu elemen kotoran utama dalam bijih kuarsa, dan Al3+ serta Si4+ memiliki jari-jari yang serupa, yang memudahkan penggantian Si4+, dan kandungannya biasanya setinggi beberapa ribu ppm. Oleh karena itu, kandungan Al adalah indikator penting dari kualitas bijih kuarsa.

Saat ini, proses pemurnian pasir kuarsa berkualitas tinggi terutama mencakup penghancuran mekanis, pemisahan magnetik, flotasi, pelindian asam, dll., yang dapat secara efektif menghilangkan kotoran ion logam dalam kisi kuarsa.

1. Penghancuran Mekanis

Penghancuran mekanis adalah metode yang menggunakan gaya mekanis untuk mengurangi ukuran partikel mineral. Dalam proses pemurnian kuarsa berkualitas tinggi, proses ini terutama digunakan untuk memisahkan kotoran non-struktural dalam mineral kuarsa dari kuarsa itu sendiri. Kotoran non-struktural mengacu pada inklusi mineral (kotoran mineral) dan inklusi gas-cair (inklusif fluida). Kotoran terdapat di batas butir kuarsa. Setelah mineral kuarsa asli dihancurkan, ukuran partikel berkurang dan luas permukaan spesifik meningkat, sehingga kotoran yang ada di antara batas butir terekspos pada permukaan luar partikel kuarsa, sehingga meningkatkan efisiensi pemurnian dari proses berikutnya.

Dalam proses penghancuran mekanis, karena sifat relatif keras dari mineral kuarsa, kontak dan gesekan yang sering dengan peralatan pasti akan mengintroduksi kotoran dan menyebabkan pencemaran.

Mineral kuarsa dihancurkan secara ultra-halus dengan proses penggilingan bola keramik basah, dan ukuran partikel dari partikel kuarsa yang terdispersi diuji. Permukaan sekitarnya dipasifkan, dan sferisitasnya jelas meningkat; dan kuarsa dimurnikan dengan pencucian air dan pelindian asam, dan kecerahan kuarsa yang diperoleh jelas meningkat, yang memiliki nilai referensi tertentu untuk penelitian tentang pengembangan dan aplikasi kuarsa.

2. Pemisahan Magnetik

Dalam proses pemurnian kuarsa berkualitas tinggi, tujuan pemisahan magnetik adalah untuk menghilangkan beberapa mineral magnetik, seperti ilmenit magnetik, pirit, limonit, dan garnet, dalam inklusi bijih kuarsa magnetik, yang memiliki efek baik untuk menghilangkan dan memisahkan kotoran magnetik seperti besi dan titanium dalam bijih kuarsa mentah.

Kekuatan medan magnet dari pemisah magnetik dapat disesuaikan, juga dikenal sebagai pemisahan magnetik gradien, menggunakan magnetisme lemah untuk menghilangkan magnetit, dan menggunakan magnetisme kuat untuk menghilangkan mineral magnetik seperti ilmenit, limonit, hematit, dan garnet. Untuk kotoran mineral berat (mineral klastik terrigenous dengan berat jenis lebih besar dari 2.86, seperti zirkon, epidot, garnet, dll.) yang ada dalam bijih kuarsa asli, metode seperti pemisahan gravitasi dan pemisahan magnetik intensitas tinggi biasanya digunakan. Biasanya, mineral kuarsa adalahdisikat setelah pemisahan magnetik, yang akan meningkatkan kemurnian dan kecerahan pasir kuarsa.

3.Flotasi

Flotasi adalah pemisahan selektif zat hidrofobik dan zat hidrofilik berdasarkan perbedaan keterbasahan permukaan bijih, baik secara alami maupun setelah modifikasi. Dalam proses pemurnian kuarsa berkualitas tinggi, flotasi terutama digunakan untuk menghilangkan mineral mika dan feldspar yang bersamaan dengan kuarsa, dan juga dapat memisahkan mineral yang mengandung fosfor dan besi.

Menurut reagen yang digunakan, flotasi pasir kuarsa dapat dibagi menjadi flotasi pasir kuarsa fluor dan flotasi pasir kuarsa bebas fluor. Flotasi pasir kuarsa fluor menggunakan agen yang mengandung fluor, seperti asam hidrofluorat (HF) sebagai aktivator feldspar, dan asam sulfat sebagai modifikator, sehingga di bawah kondisi asam kuat dengan pH=2-3, dodecylamine digunakan sebagai kolektor, dan feldspar yang diaktifkan diserap terlebih dahulu dan kemudian dipisahkan. Demikian pula, flotasi kuarsa bebas fluor adalah menggunakan asam sulfat atau asam klorida sebagai aktivator mineral impuritas dalam kuarsa tanpa menggunakan agen yang mengandung fluor, dan kemudian menggunakan kolektor yang sesuai untuk memisahkan kuarsa dan mineral impuritas. Selain itu, beberapa penelitian menunjukkan bahwa efek flotasi dari kolektor campuran lebih baik daripada kolektor tunggal dan relatif lebih efisien secara biaya.

Beberapa peneliti melakukan flotasi terbalik dari slurry pasir kuarsa urat untuk mempersiapkan pasir kuarsa berkualitas tinggi, dan menggunakan kolektor campuran untuk memurnikan pasir kuarsa kombinasi halus-kasar untuk memperoleh produk kuarsa berkualitas 4N. Jumlah agen pembuih 2# minyak adalah 75g/t, pasir kuarsa diasamkan dengan asam sulfat selama pemilihan kasar, dan propylene diamine digunakan sebagai kolektor; Dosisnya adalah 1:4. Dalam hasil percobaan, penghilangan impuritas mencapai lebih dari 50%, total jumlah impuritas adalah 99,01 μg/g, dan tingkat penghilangan elemen Al dan Fe masing-masing mencapai 37,50% dan 84,15%.

4.Peluruhan asam

Peluruhan asam adalah cara pemurnian kuarsa berdasarkan perbedaan kelarutan kuarsa, mika dan feldspar dalam larutan asam. Peluruhan asam dapat secara efektif menghilangkan lapisan oksida di permukaan dan bijih besi. Untuk mineral impuritas seperti mika dan feldspar, asam hidrofluorat umumnya digunakan untuk pelarutan. Media asam yang umum digunakan untuk peluruhan asam termasuk asam klorida, asam sulfat, asam nitrat, asam asetat dan asam hidrofluorat. Di antara mereka, asam encer memiliki efek yang lebih baik dalam menghilangkan Al dan Fe, dan asam sulfat pekat yang lebih asam, aqua regia dan asam hidrofluorat digunakan untuk menghilangkan Cr dan Ti.

Penyelidikan telah menunjukkan bahwa koeksistensi asam encer dan asam hidrofluorat dapat secara efektif menghilangkan Fe, Al, Mg dan impuritas logam lainnya, namun jumlah asam hidrofluorat harus dikontrol karena asam hidrofluorat dapat mengikis partikel kuarsa. Penggunaan berbagai macam asam juga mempengaruhi kualitas pemurnian dan pengolahan. Di antara mereka, efek pengolahan dari campuran asam HCl dan HF adalah yang terbaik.

Laboratorium menggunakan agen pelarut campuran HCl dan HF untuk memurnikan pasir kuarsa setelah pemisahan magnetik. Melalui pelarutan kimia, jumlah total elemen pengotor adalah 40,71 μg/g, dan kemurnian SiO2 setinggi 99,993 wt%.

Esensi dari pelarutan asam adalah interaksi antara larutan asam dan mineral pengotor. Oleh karena itu, dalam proses pelarutan asam, suhu memiliki pengaruh besar terhadap laju reaksi dan efek pemurnian akhir. Laboratorium menggunakan asam klorida dan asam oksalat sebagai agen pelarut campuran untuk mempelajari pengaruh suhu pelarutan asam, waktu, dan konsentrasi terhadap efek pemurnian kuarsa, dan akhirnya menentukan suhu pelarutan asam 60 °C, waktu pelarutan asam 8 jam, konsentrasi asam oksalat 10 g/L, dan konsentrasi HCl 5%, rasio cairan-padatan 1:5, dan kecepatan pengadukan 500 rpm sebagai kondisi terbaik untuk pelarutan asam. Hasilnya menunjukkan bahwa penghilangan besi mencapai 50%.

Pelarutan suhu tinggi dan tekanan tinggi

Ini adalah teknologi hidrometalurgi yang relatif matang dalam pengolahan bijih logam. Teknologi ini dapat secara efektif mengurangi konsumsi asam dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi. Tekanan tinggi disediakan oleh lingkungan tertutup dari reaktor tangki yang terdiri dari jaket stainless steel dan liner Teflon. Ini dapat menghilangkan simbiot dan inklusi lebih efektif, dengan efek pemurnian bijih yang bandel lebih baik daripada pemisahan magnetik dan flotasi.