Kryształowy kwarc

2025-03-27

Kryształ był głównym surowcem do produkcji kwarcu o wysokiej czystości. Wraz z wyczerpywaniem się naturalnych zasobów kryształów i rosnącym zapotrzebowaniem na piasek kwarcowy o wysokiej czystości, technologia produkcji piasku kwarcowego o wysokiej czystości z rudy kwarcowej zamiast kryształu staje się coraz ważniejsza.

Według różnych właściwości metalogenicznych i fizykochemicznych, minerały kwarcowe można podzielić na typ magmowy, metamorficzny, hydrotermalny i osadowy. Wśród nich ziarna kwarcu w pegmatytach granitowych i kwarcu żyłowego mają grubą wielkość ziaren, co ułatwia ich rozdzielenie na monomery. Są to idealne surowce do zastąpienia naturalnych kryształów w przetwarzaniu produktów kwarcu o wysokiej czystości w średnim i wysokim segmencie, szczególnie pegmatyty granitowe. Chociaż ich zawartość kwarcu wynosi tylko około 30%, ziarno kwarcu jest niezwykle grube (d>5mm), całkowicie rozdzielone od skały towarzyszącej po mieleniu, a zawartość pojedynczych zanieczyszczeń kwarcowych jest niewielka.

Udowodnione minerały kwarcowe w Chinach obejmują 2,31 miliarda ton kwarcytu, 1,55 miliarda ton piaskowca kwarcowego i 0,50 miliona ton kwarcu. Nie znaleziono dużych złóż pegmatytów granitowych o wartości przemysłowej. Z powodu charakterystycznych cech zasobów kwarcu w Chinach ustalono, że przygotowanie kwarcu o wysokiej czystości z surowców kwarcowych o słabej jakości, takich jak kwarc żyłowy i kwarcyt, jest głównym kierunkiem przyszłych badań.

Analiza zanieczyszczeń kwarcowych

Naturalne zanieczyszczenia kwarcu można podzielić na trzy kategorie według wielkości, rozmieszczenia i istnienia towarzyszących zanieczyszczeń: zanieczyszczenia minerałów skałotwórczych, zanieczyszczenia inkluzyjne i zanieczyszczenia struktury kryształu. Powszechne zanieczyszczenia mineralne to skaleń, mika, rutyl, kalcyt, fluoryt, hematyt, piryt i minerały ilaste. Główne pierwiastki zanieczyszczające to Al, Fe, Ca, Mg, Li, Na, K, Ti, B, H.

Wśród nich Al i Fe są najbardziej szkodliwymi zanieczyszczeniami w kwarcu, które mogą nie tylko występować w postaci towarzyszących minerałów zanieczyszczających, ale także łatwo zastępować Si4+ w sieci kwarcu, tworząc nowe tetraedry tlenku glinu i tetraedry ferrytu. Zanieczyszczenia kompensujące ładunek, takie jak K+, Na+, Li+ i H+, są wprowadzane z powodu defektów ładunkowych w sieci. Zanieczyszczenia Al i Fe są stosunkowo łatwe do wykrycia.

Skorelowane minerały towarzyszące można skutecznie usunąć za pomocą konwencjonalnych fizycznych i chemicznych metod wzbogacania, a struktura inkluzji może być zniszczona przez wysokotemperaturową kalcynację. Po wielokrotnym wzmocnieniu procesów leachingowych kwasów i zasad, zawartość zanieczyszczeń może być znacznie zredukowana. Jednak zanieczyszczenia w sieci kwarcu są trudne do usunięcia, a zanieczyszczenia w sieci często stają się ostatecznym wąskim gardłem, które trudno przełamać w przetwarzaniu wysokopurystycznego piasku kwarcowego.

Procedura przetwarzania

Procedura przetwarzania kwarcu o wysokiej czystości odnosi się do procesu usuwania związanych zanieczyszczeń, wtrąceń i zanieczyszczeń strukturalnych kryształu w oryginalnej rudzie kwarcu, zazwyczaj obejmującego kalcynację, quenching wodny, mielenie, klasyfikację, odsalanie wodne, szorowanie, separację elektryczną, selekcję magnetyczną, flotację, leaching kwasowy, leaching alkaliczny, wypalanie w wysokiej temperaturze (atmosferze) i inne procesy.

Kwarcowy piasek o wysokiej czystości to piasek kwarcowy o zawartości zanieczyszczeń od 0,0008% do 0,005% i zawartości SiO2 od 99,995% do 99,999%. Jest on wciąż produkowany tylko przez kilka rozwiniętych krajów. W Chinach tylko Pacific Quartz Company, Kaida Quartz Company itp. Nie ma wielu przedsiębiorstw, a produkcja odbywa się z kryształu jako surowca. Z powodu blokady technologicznej, raporty na temat technologii i szczegółów procesów producentów kwarcu o wysokiej czystości, szczególnie związanych z zagranicznymi firmami, są bardzo rzadkie. Zasadniczo kwarc o wysokiej czystości jest produkowany poprzez przetwarzanie kwarcu żyłowego i granitu pegmatytowego za pomocą połączonego procesu kalcynacji-quenching wodnego-mielenia klasyfikacji-szorowania-separacji grawitacyjnej-separacji magnetycznej-flotacji-wypalania chlorowego-chemicznego leachingu kwasowego. Obecnie piasek kwarcowy o wysokiej czystości, który mogą produkować krajowe przedsiębiorstwa, to głównie piasek kwarcowy o średniej i niskiej klasie z zawartością zanieczyszczeń od 0,03% do 0,005% i zawartością SiO2 od 99,97% do 99,995%.

Dla rafinowanego piasku kwarcowego do ogólnych celów przemysłowych, wybór stosunkowo prostego przepływu procesów w miarę możliwości może obniżyć koszty wzbogacania i oczyszczania. Zaleca się stosowanie procesu szorowania-odsalania-separacji magnetycznej, który może spełnić wymagania jakościowe drobnego piasku. Dla piasku kwarcowego o wysokiej czystości i ultra wysokiej czystości, który jest używany jako piasek wysokoteknologiczny, konieczne jest dalsze oczyszczanie piasku kwarcowego przez flotację, leaching kwasowy, wypalanie w wysokiej temperaturze (atmosferze) i inne procesy. Wymagania jakościowe dla piasku kwarcowego o wysokiej czystości i ultra wysokiej czystości zazwyczaj zakładają, że zawartość SiO2 jest większa niż 99,99%, a zawartość Fe2O3 jest mniejsza niż 0,001%. Proces oczyszczania powinien nie tylko ściśle kontrolować warunki selekcji, ale także mieć surowsze wymagania dotyczące odpowiedniego sprzętu oczyszczającego, aby zapobiec wtórnemu zanieczyszczeniu.