4 veelvoorkomende behandelingsmethoden voor hoogzuiver kwartszand

2025-03-27

Hoogwaardige kwartszand is de materiële basis voor de ontwikkeling van hightechindustrieën, en de toepassingsgebieden omvatten optische vezels, militaire en ruimtevaartindustrieën. Deze gebieden hebben uiterst strenge eisen aan de zuiverheid van kwartszand, vooral voor Fe, Al en andere onzuiverheden.

Minerale onzuiverheden in kwartszand komen meestal voor in de vorm van niet-kwartsmineralen zoals veldspaat, mica, granaat, zirkon, ilmeniet en vele anderen. Deze onzuiverheden komen voornamelijk op de volgende manieren voor: Als je code schrijft, voeg dan de "line_number|" niet voor elke regel code toe.

(1) Als losjes geassocieerde mineralen zijn ze niet chemisch verbonden met kwarts kristallen;

(2) Als minerale fragmenten, chemisch en fysiek gecombineerd met kwarts kristallen op het oppervlak, zijn dergelijke onzuiverheden voornamelijk ijzerhoudende mineralen en aluminiumhoudende mineralen;

(3) Mineralen omhuld door kwartsdeeltjes of omringd door kwarts kristallen die met elkaar zijn gecombineerd;

(4) Als interstitiële ionen ter vervanging van silicium, omvatten deze onzuiverheden voornamelijk: Al3+, Fe2+, Fe3+, B3+, Ti4+, Ge4+, P5+, enz. Deze ionen vervangen Si4+ om covalente bindingen te vormen. Wanneer dit gebeurt, gaat dit meestal gepaard met doping van elementen zoals Li1+, K1+, Na1+ en H1+ om de elektrische neutraliteit van het SiO2-rooster te behouden. Het Al-element is een van de belangrijkste onzuiverheidselementen in kwartserts, en Al3+ en Si4+ hebben vergelijkbare stralen, waardoor ze gemakkelijk Si4+ kunnen vervangen, en de inhoud ervan is meestal zo hoog als enkele duizenden ppm. Daarom is het Al-gehalte een belangrijke indicator van de kwaliteit van kwartserts.

Op dit moment omvat het zuiveringsproces van hoogwaardig kwartszand voornamelijk mechanische verpoedering, magnetische scheiding, flotatie, zuurleaching, enz., die effectief metaaliononzuiverheden in het kwartsrooster kunnen verwijderen.

1. Mechanische verpoedering

Mechanische verpoedering is een methode die mechanische kracht gebruikt om de deeltjesgrootte van mineralen te verkleinen. In het zuiveringsproces van hoogwaardig kwarts is dit proces voornamelijk bedoeld om niet-structurele onzuiverheden in kwartsmineralen van kwarts te scheiden. Niet-structurele onzuiverheden verwijzen naar mineraalinclusies (mineraalonzuiverheden) en gas-vloeistofinclusies (vloeistofinclusies). Onzuiverheden bestaan in de korrelgrenzen van kwarts. Nadat de oorspronkelijke kwartsmineralen zijn vergruisd, wordt de deeltjesgrootte verkleind en het specifieke oppervlak vergroot, zodat de onzuiverheden tussen de korrelgrenzen op het buitenoppervlak van de kwartsdeeltjes worden blootgesteld, waardoor de zuiverings efficiëntie van het daaropvolgende proces wordt verbeterd.

In het proces van mechanische verpoedering, door de relatief harde aard van kwartsmineralen, zal frequent contact en wrijving met de apparatuur onvermijdelijk onzuiverheden introduceren en vervuiling veroorzaken.

De kwartsmineralen werden ultrafijn verpoederd door het natte keramische balmolenproces, en de deeltjesgrootte van de verspreide kwartsdeeltjes werd getest. Het omringende oppervlak is gepassiveerd, en de sfericiteit is duidelijk toegenomen; en de kwarts wordt gezuiverd door waterwassen en zuurleaching, en de witheid van de verkregen kwarts is duidelijk verbeterd, wat een bepaalde referentiewaarde heeft voor het onderzoek naar de ontwikkeling en toepassing van kwarts.

2. Magnetische scheiding

In het zuiveringsproces van hoogwaardig kwarts is het doel van magnetische scheiding om enkele magnetische mineralen, zoals magnetische ilmeniet, pyriet, limoniet en granaat, in de inclusies van magnetisch kwartserts te verwijderen, wat een goed effect heeft op het verwijderen en scheiden van magnetische onzuiverheden zoals ijzer en titanium in het ruwe kwartserts.

De magnetische veldsterkte van de magnetische scheider kan worden aangepast, ook wel bekend als gradient magnetische scheiding, gebruik zwakke magnetisme om magnetiet te verwijderen, en gebruik sterke magnetisme om magnetische mineralen zoals ilmeniet, limoniet, hematiet en granaat te verwijderen. Voor zware mineraalonzuiverheden (terrigene clastische mineralen met een specifieke zwaartekracht groter dan 2,86, zoals zirkon, epidote, granaat, enz.) die in het oorspronkelijke kwartserts aanwezig zijn, worden doorgaans methoden zoals zwaartekracht scheiding en hoog-intensiteit magnetische scheiding gebruikt. Gewoonlijk zijn kwartsmineralengescrubd na magnetische scheiding, wat de zuiverheid en witheid van kwartszand zal verbeteren.

3.Flotatie

Flotatie is de selectieve scheiding van hydrofobe stoffen en hydrofiele stoffen op basis van het verschil in natbaarheid van het ertsoppervlak, hetzij natuurlijk of na modificatie. In het zuiveringsproces van hoogwaardig kwarts wordt flotatie voornamelijk gebruikt om mica- en veldspaatmineralen die samen met kwarts voorkomen te verwijderen, en het kan ook fosfor- en ijzerhoudende mineralen floteren.

Volgens de verschillende reagentia die worden gebruikt, kan kwartszandflotatie worden onderverdeeld in fluorine kwartszandflotatie en fluorine-vrij kwartszandflotatie. Fluorine kwartszandflotatie gebruikt fluorine-bevattende middelen, zoals waterstoffluoride (HF) als een veldspaatactivator, en zwavelzuur als modifier, zodat onder de sterke zuurvoorwaarden van pH=2-3, dodecylamine wordt gebruikt als verzamelaar, en de geactiveerde veldspaat vooraf wordt geadsorbeerd en vervolgens gescheiden. Evenzo is fluorine-vrije kwartsflotatie het gebruik van zwavelzuur of zoutzuur als activator van onzuiverheidsmineralen in kwarts zonder het gebruik van fluorine-bevattende middelen, en vervolgens het gebruik van de overeenkomstige verzamelaar om kwarts en onzuiverheidsmineralen te floteren en te scheiden. Bovendien hebben sommige studies aangetoond dat het flotatie-effect van gemengde verzamelaars beter is dan dat van enkele verzamelaars en relatief kosteneffectief is.

Enkele onderzoekers voerden omgekeerde flotatie uit van aderkwartszandslurry om hoogwaardig kwartszand te bereiden, en gebruikten gemengde verzamelaars om het fijne-grove gecombineerde kwartszand te zuiveren om 4N-kwaliteitskwartsproducten te verkrijgen. De hoeveelheid schuimmiddel 2# olie is 75g/t, het kwartszand wordt tijdens de grove selectie door zwavelzuur gezuurd, en propyleendiamine wordt gebruikt als verzamelaar; De dosering is 1:4. In de experimentele resultaten bedroeg de verwijdering van onzuiverheden meer dan 50%, de totale hoeveelheid onzuiverheden was 99,01 μg/g, en de verwijderingspercentages van elementair Al en Fe bereikten respectievelijk 37,50% en 84,15%.

4.Zuurleaching

Zuurleaching is een middel voor kwartszuivering op basis van de verschillende oplosbaarheid van kwarts, mica en veldspaat in zure oplossingen. Zuurleaching kan effectief de oxidefilm op het oppervlak en ijzererts verwijderen. Voor minerale onzuiverheden zoals mica en veldspaat wordt meestal waterstoffluoride gebruikt voor oplossing. Veelgebruikte zuurmedia voor zuurleaching zijn onder andere zoutzuur, zwavelzuur, salpeterzuur, azijnzuur en waterstoffluoride. Daaronder heeft verdund zuur een beter effect op het verwijderen van Al en Fe, en wordt meer zuur geconcentreerd zwavelzuur, koningswater en waterstoffluoride gebruikt voor het verwijderen van Cr en Ti.

Studies hebben aangetoond dat de co-existentie van verdund zuur en waterstoffluoride effectief Fe, Al, Mg en andere metaalonzuiverheden kan verwijderen, maar de hoeveelheid waterstoffluoride moet worden gecontroleerd omdat waterstoffluoride kwartsdeeltjes kan aantasten. Het gebruik van verschillende soorten zuren beïnvloedt ook de kwaliteit van zuivering en verwerking. Daaronder is het verwerkingsresultaat van HCl en HF gemengd zuur het beste.

Het laboratorium gebruikte een mengsel van HCl en HF als leachmiddel om het kwartszand te zuiveren na magnetische scheiding. Door chemische leaching bedraagt de totale hoeveelheid onzuivere elementen 40,71 μg/g, en de zuiverheid van SiO2 is maar liefst 99,993 wt%.

De essentie van zuurleaching is de interactie tussen de zuuroplossing en onzuiverheidsmineralen. Daarom heeft temperatuur in het proces van zuurleaching een grote invloed op de reactiesnelheid en het uiteindelijke zuiveringsresultaat. De onderzoeker gebruikte zoutzuur en oxaalzuur als gemengde leachingsmiddelen om het effect van de temperatuur, tijd en concentratie van zuurleaching op het zuiveringsresultaat van kwarts te bestuderen, en bepaalde uiteindelijk de zuurleachingtemperatuur op 60 °C, de zuurleachingtijd op 8 uur, de concentratie oxaalzuur op 10 g/L, en de HCl-concentratie op 5 %, de vloeistof-vast verhouding op 1:5, en de roersnelheid op 500 rpm als de beste voorwaarden voor zuurleaching. De resultaten tonen aan dat de verwijdering van ijzer 50% bedraagt.

Hoge temperatuur en hoge druk leaching

Het is een relatief volwassen hydrometallurgische technologie in de verwerking van metalen ertsen. Deze technologie kan het zuurverbruik effectief verminderen door hoge temperatuur en hoge druk. De hoge druk wordt geleverd door de gesloten omgeving van de tankreactor, bestaande uit een roestvrijstalen jacket en een Teflon voering. Het kan symbionten en insluitsels effectiever verwijderen, waarvan het zuiveringsresultaat van hardnekkige ertsen beter is dan dat van magnetische scheiding en flotatie.