4 metode comune de tratament pentru nisipul de cuarț de înaltă puritate

2025-03-27

Nisipul de cuarț de înaltă puritate este baza materială pentru dezvoltarea industriilor de înaltă tehnologie, iar domeniile sale de aplicare implică fibre optice, industrie militară și aerospațială. Aceste domenii au cerințe extrem de stricte privind puritatea nisipului de cuarț, în special pentru Fe, Al și alte impurități.

Impuritățile minerale din nisipul de cuarț există de obicei sub formă de minerale neminerale, cum ar fi feldspatul, mica, granatul, zirconul, ilmenitul și multe altele. Aceste impurități există în principal în următoarele moduri:

(1) Ca minerale asociate libere, care nu sunt combinate chimic cu cristalele de cuarț;

(2) Ca fragmente minerale, combinate chimic și fizic cu cristalele de cuarț pe suprafața acestora, aceste impurități sunt în principal minerale care conțin fier și minerale care conțin aluminiu;

(3) Minerale învăluite de particule de cuarț sau înconjurate de cristale de cuarț combinate între ele;

(4) Ca ionii interstițiali pentru a înlocui siliciul, aceste impurități includ în principal: Al3+, Fe2+, Fe3+, B3+, Ti4+, Ge4+, P5+, etc. Acești ioni înlocuiesc Si4+ pentru a forma legături covalente. Când acest lucru se întâmplă, este de obicei însoțit de doparea elementelor precum Li1+, K1+, Na1+ și H1+ pentru a menține neutralitatea electrică a rețelei SiO2. Elementul Al este unul dintre principalele elemente de impuritate din minereul de cuarț, iar Al3+ și Si4+ au raze similare, ceea ce le permite să înlocuiască ușor Si4+, iar conținutul său este de obicei de câteva mii ppm. Prin urmare, conținutul de Al este un indicator important al calității minereului de cuarț.

În prezent, procesul de purificare a nisipului de cuarț de înaltă puritate include în principal pulverizarea mecanică, separarea magnetică, flotarea, spălarea cu acid etc., care pot elimina eficient impuritățile cu ioni metalici din rețeaua de cuarț.

1. Pulverizare mecanică

Pulverizarea mecanică este o metodă care folosește forța mecanică pentru a reduce dimensiunea particulelor mineralelor. În procesul de purificare a quartzului de înaltă puritate, acest proces are ca scop principal separarea impurităților non-structurale din mineralele de quartz de quartz. Impuritățile non-structurale se referă la incluziuni minerale (impurități minerale) și incluziuni gaz-lichid (inclusiuni fluide). Impuritățile există în limitele granulelor de quartz. După ce mineralele de quartz originale sunt zdrobite, dimensiunea particulelor este redusă și suprafața specifică este crescută, astfel încât impuritățile dintre limitele granulelor sunt expuse pe suprafața exterioară a particulelor de quartz, îmbunătățind astfel eficiența purificării procesului ulterior.

În procesul de pulverizare mecanică, din cauza naturii relativ dure a mineralelor de cuarț, contactul și frecarea frecventă cu echipamentele vor introduce inevitabil impurități și vor cauza poluare.

Mineralele de cuarț au fost pulverizate ultra-fin prin procesul de măcinare cu bile ceramice umede, iar dimensiunea particulelor de cuarț dispersate a fost testată. Suprafața înconjurătoare este pasivată, iar sfericitatea este evident crescută; iar cuarțul este purificat prin spălare cu apă și leșiere acidă, iar albeața cuarțului obținut este evident îmbunătățită, ceea ce are o anumită valoare de referință pentru cercetarea dezvoltării și aplicării cuarțului.

2. Separarea magnetică

În procesul de purificare a quartzului de înaltă puritate, scopul separării magnetice este de a elimina unele minerale magnetice, cum ar fi ilmenitul magnetic, pirita, limonitul și granatul, din incluziunile minereului de quartz magnetic, ceea ce are un efect bun asupra eliminării și separării impurităților magnetice, cum ar fi fierul și titanul, din minereul de quartz brut.

Forța câmpului magnetic a separatorului magnetic poate fi ajustată, cunoscută și sub denumirea de separare magnetică prin gradient, folosind magnetism slab pentru a elimina magnetitul și folosind magnetism puternic pentru a elimina mineralele magnetice precum ilmenitul, limonitul, hematitul și granatul. Pentru impuritățile minerale grele (minerale clastice terigene cu densitate specifică mai mare de 2,86, cum ar fi zirconul, epidotul, granatul etc.) existente în minereul de quartz original, se folosesc în general metode precum separarea prin gravitație și separarea magnetică de înaltă intensitate. De obicei, mineralele de quartz suntscrubbed Dacă scrieți cod, nu includeți "line_number|" înainte fiecărei linii de cod.după separarea magnetică, care va îmbunătăți puritatea și albirea nisipului de cuarț.

3. Flotația

Flotația este separarea selectivă a substanțelor hidrofobe și a substanțelor hidrofile în funcție de diferența de umiditate a suprafeței corpului minier, fie în mod natural, fie după modificare. În procesul de purificare a cuarțului de înaltă puritate, flotația este utilizată în principal pentru a elimina mineralele de muscovit și feldspat care coexistă cu cuarțul, și poate flota, de asemenea, mineralele care conțin fosfor și fier.

În funcție de reactivii diferiți utilizați, flotația nisipului de cuarț poate fi împărțită în flotația nisipului de cuarț cu fluor și flotația nisipului de cuarț fără fluor. Flotația nisipului de cuarț cu fluor utilizează agenți care conțin fluor, cum ar fi acidul fluorhidric (HF) ca activator pentru feldspat și acidul sulfuric ca modificator, astfel încât, în condiții de acid puternic cu pH=2-3, dodecilamina utilizată ca colector, iar feldspatul activat este adsorbit în prealabil și apoi separat. În mod similar, flotația cuarțului fără fluor constă în utilizarea acidului sulfuric sau a acidului clorhidric ca activator pentru mineralele de impuritate din cuarț fără a folosi agenți care conțin fluor, și apoi se folosește colectorul corespunzător pentru a flota și separa cuarțul și mineralele de impuritate. În plus, unele studii au arătat că efectul de flotație al colectorilor combinați este mai bun decât cel al colectorilor unici și este relativ rentabil.

Unii cercetători au efectuat flotație inversă a suspensiei de nisip de cuarț din vene pentru a pregăti nisip de cuarț de înaltă puritate și au folosit colectori combinați pentru a purifica nisipul de cuarț combinat fin-gros pentru a obține produse de cuarț de grad 4N. Cantitatea de agent de spumare 2# ulei este de 75g/t, nisipul de cuarț este acidificat cu acid sulfuric în timpul selecției brute, iar diamina propilenică este utilizată ca colector; doza este 1:4. În rezultatele experimentale, eliminarea impurităților a reprezentat mai mult de 50%, cantitatea totală de impurități a fost de 99,01 μg/g, iar ratele de eliminare a elementelor Al și Fe au atins 37,50% și, respectiv, 84,15%.

4. Leaching acid

Leachingul acid este un mijloc de purificare a cuarțului în funcție de solubilitatea diferită a cuarțului, muscovitului și feldspatului în soluții acide. Leachingul acid poate elimina eficient filmul de oxid de pe suprafață și minereul de fier. Pentru impuritățile minerale, cum ar fi muscovitul și feldspatul, se folosește în general acidul fluorhidric pentru dizolvare. Mediile acide utilizate frecvent pentru leachingul acid includ acidul clorhidric, acidul sulfuric, acidul azotic, acidul acetic și acidul fluorhidric. Dintre acestea, acidul diluat are un efect mai bun asupra eliminării Al și Fe, iar acidul sulfuric concentrat mai acid, aqua regia și acidul fluorhidric sunt utilizate pentru eliminarea Cr și Ti.

Studiile au arătat că coexistența acidului diluat și a acidului fluorhidric poate elimina eficient Fe, Al, Mg și alte impurități metalice, dar cantitatea de acid fluorhidric ar trebui controlată deoarece acidul fluorhidric poate eroda particulele de cuarț. Utilizarea diferitelor tipuri de acizi afectează, de asemenea, calitatea purificării și procesării. Dintre acestea, efectul de procesare al acidului HCl și HF amestecat este cel mai bun.

Laboratorul a folosit un agent de lixiviere mixt HCl și HF pentru a purifica nisipul de cuarț după separarea magnetică. Prin lixivierea chimică, cantitatea totală de elemente de impuritate este de 40,71 μg/g, iar puritatea SiO2 este de până la 99,993 wt%.

Esența spălării acide este interacțiunea dintre soluția acidă și mineralele de impuritate. Prin urmare, în procesul de spălare acidă, temperatura are o mare influență asupra vitezei de reacție și asupra efectului final de purificare. Ladul a folosit acid clorhidric și acid oxalic ca agenți de spălare mixtă pentru a studia efectul temperaturii, timpului și concentrației spălării acide asupra efectului de purificare a quartzului și, în final, a determinat temperatura de spălare acidă de 60 °C, timpul de spălare acidă de 8 h, concentrația de acid oxalic de 10 g/L și concentrația de HCl de 5 %, raportul lichid-solid de 1:5 și viteza de agitație de 500 rpm ca fiind cele mai bune condiții pentru spălarea acidă. Rezultatele arată că eliminarea fierului reprezintă 50%.

Temperatură ridicată și leaching la presiune înaltă

Este o tehnologie hidrometalurgică relativ matură în procesarea minereurilor metalice. Această tehnologie poate reduce eficient consumul de acid prin temperaturi și presiuni ridicate. Presiunea înaltă este asigurată de mediul închis al reactorului din rezervor, compus dintr-un inel din oțel inoxidabil și un căptușeală din Teflon. Poate elimina simbioții și incluziunile mai eficient, iar efectul de purificare al minereurilor încăpățânate este mai bun decât cel al separării magnetice și flotării.