Quarzo cristallino

2025-03-27

Il cristallo era un tempo la principale materia prima per la produzione di quarzo ad alta purezza. Con l'esaurimento delle risorse di cristallo naturale e l'aumento della domanda di sabbia di quarzo ad alta purezza, la tecnologia di produzione di sabbia di quarzo ad alta purezza con minerale di quarzo invece di cristallo sta diventando sempre più importante.

Secondo diverse proprietà metallogeniche e fisico-chimiche, i minerali di quarzo possono essere suddivisi in tipo roccioso magmatico, tipo metamorfico, tipo idrotermale e tipo sedimentario. Tra questi, i grani di quarzo nel pegmatite granitico e nel quarzo venoso hanno una dimensione granulare grossolana, sono facili da dissociare da monomeri. Sono materie prime ideali per sostituire i cristalli naturali per il trattamento di prodotti in quarzo ad alta purezza di fascia media e alta, specialmente il pegmatite granitico. Sebbene il suo contenuto di quarzo sia solo di circa il 30%, il grano di quarzo è estremamente grosso (d>5mm), completamente dissociato dalla gangue dopo la macinazione, e il contenuto di impurità di quarzo singolo è scarso.

I minerali di quarzo provati in Cina comprendono 2,31 miliardi di tonnellate di quarzite, 1,55 miliardi di tonnellate di arenaria quarzosa e 0,50 milioni di tonnellate di quarzo. Non sono stati trovati grandi depositi di pegmatite granitica di valore industriale. A causa delle caratteristiche distintive delle risorse di quarzo in Cina, si è determinato che la preparazione di quarzo ad alta purezza a partire da materie prime di quarzo di bassa qualità, come il quarzo venoso e la quarzite, è la principale direzione della ricerca futura.

Analisi delle impurità del quarzo

Le impurità del quarzo naturale possono essere divise in tre categorie secondo la dimensione, la distribuzione e l'esistenza delle impurità accompagnanti: impurità da minerali di ganga, impurità da inclusioni e impurità nella struttura cristallina. Le impurità minerali associate comuni sono feldspato, mica, rutilo, calcite, fluorite, ematite, pirite e minerali di argilla. Gli elementi di impurità principali sono Al, Fe, Ca, Mg, Li, Na, K, Ti, B, H.

Tra essi, Al e Fe sono le impurità più dannose nel quarzo, che non possono solo esistere sotto forma di minerali di impurità accompagnanti, ma possono anche sostituire facilmente Si4+ nella rete di quarzo per formare nuovi tetraedri di ossido di alluminio e tetraedri di ferrite. Impurità che compensano la carica, come K+, Na+, Li+ e H+, vengono introdotte a causa dei difetti di carica nella rete. Le impurità di Al e Fe sono relativamente facili da rilevare.

I minerali di ganga associati possono essere rimossi efficacemente mediante metodi di arricchimento fisici e chimici convenzionali, e la struttura delle inclusioni può essere distrutta mediante calcinazione ad alta temperatura. Dopo ripetuti potenziamenti dell'estrazione acida e dell'estrazione alcalina, il contenuto di impurità può essere significativamente ridotto. Tuttavia, le impurità nella rete di quarzo sono difficili da rimuovere e le impurità nella rete diventano spesso il collo di bottiglia definitivo difficile da superare nel trattamento della sabbia di quarzo ad alta purezza.

Procedura di lavorazione

La procedura di lavorazione del quarzo ad alta purezza si riferisce al processo di rimozione delle impurità di ganga associate, delle impurità da inclusione e delle impurità nella struttura cristallina nel minerale di quarzo originale, solitamente includendo calcinazione, raffreddamento in acqua, macinazione, classificazione, disidratazione in acqua, lavaggio, separazione elettrica, selezione magnetica, flottazione, estrazione acida, estrazione alcalina, arrostimento ad alta temperatura (in atmosfera) e altri processi.

La sabbia di quarzo ad alta purezza è sabbia di quarzo con un contenuto di impurità dello 0,0008%~0,005% e un contenuto di SiO2 del 99,995%~99,999%. Viene ancora prodotta solo da pochi paesi sviluppati. In Cina, ci sono solo Pacific Quartz Company, Kaida Quartz Company, ecc. Non ci sono molte aziende, e sono prodotte attraverso cristallo come materia prima. A causa del blocco tecnico, i rapporti sulle tecnologie e i dettagli dei processi dei produttori di quarzo ad alta purezza, in particolare delle aziende straniere correlate, sono molto rari. In linea di principio, il quarzo ad alta purezza è prodotto trattando il quarzo venoso e il granito pegmatitico attraverso un processo combinato di calcinazione-raffreddamento acqueo-macinazione classificazione-lavaggio-separazione gravitazionale-separazione magnetica-flottazione-arrostimento per clorurazione-estrazione acida chimica. Attualmente, la sabbia di quarzo ad alta purezza che le imprese nazionali possono produrre è principalmente sabbia di quarzo ad alta purezza di medio e basso grado con un contenuto di impurità dello 0,03%~0,005% e un contenuto di SiO2 del 99,97%~99,995%.

Per la sabbia di quarzo raffinata per scopi industriali generali, scegliere un flusso di processo relativamente semplice il più possibile può ridurre il costo della valorizzazione e della purificazione. Si raccomanda di utilizzare il processo di lavaggio-deslimatura-separazione magnetica, che può soddisfare i requisiti di qualità della sabbia fine. Per la sabbia di quarzo ad alta purezza e ultra alta purezza, usata come sabbia ad alta tecnologia, è necessario purificare ulteriormente la sabbia di quarzo tramite flottazione, leaching acido, tostatura ad alta temperatura (in atmosfera) e altri processi. I requisiti di qualità della sabbia di quarzo ad alta purezza e ultra alta purezza sono generalmente che il contenuto di SiO2 sia superiore al 99,99% e il contenuto di Fe2O3 sia inferiore allo 0,001%. Il processo di purificazione non dovrebbe solo controllare rigorosamente le condizioni di selezione, ma avere anche requisiti più severi per i corrispondenti impianti di purificazione per prevenire l'inquinamento secondario.