ควอตซ์คริสตัล

2025-03-27

ควอตซ์คริสตัลเคยเป็นวัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตควอตซ์บริสุทธิ์สูง ด้วยการหมดไปของทรัพยากรคริสตัลธรรมชาติและความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับทรายควอตซ์บริสุทธิ์สูง เทคโนโลยีการผลิตทรายควอตซ์บริสุทธิ์สูงจากแร่ควอตซ์แทนที่จะใช้คริสตัลจึงมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ

According to different metallogenic and physicochemical properties, quartz minerals can be divided into magmatic rock type, metamorphic type, hydrothermal type and sedimentary type. Among them, the quartz grains in granite pegmatite and vein quartz have a coarse grain size are easy to dissociate from monomers. They are ideal raw materials to replace natural crystals for processing high-purity quartz mid-end and high-end products, especially granite pegmatite. Although its quartz content is only about 30%, the quartz grain is extremely coarse (d>5mm), completely dissociated from the gangue after grinding, and the content of single quartz impurities is little.

แร่ควอตซ์ที่ได้รับการพิสูจน์ในประเทศจีนรวมถึง 2.31 พันล้านตันของควอตซ์ไรท์, 1.55 พันล้านตันของควอตซ์แซนสโตน และ 0.50 ล้านตันของควอตซ์ ยังไม่พบแหล่งหินแกรนิตเพกมาไทต์ขนาดใหญ่ที่มีมูลค่าเชิงอุตสาหกรรม เนื่องจากลักษณะเฉพาะของทรัพยากรควอตซ์ในประเทศจีน จึงกำหนดว่าการเตรียมควอตซ์บริสุทธิ์สูงจากวัตถุดิบควอตซ์ที่มีคุณภาพต่ำ เช่น ควอตซ์ในรอยแตกและควอตซ์ไรท์ เป็นทิศทางหลักของการวิจัยในอนาคต

การวิเคราะห์สิ่งเจือปนในควอตซ์

สิ่งเจือปนในควอตซ์ธรรมชาติสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทตามขนาด การกระจาย และการมีอยู่ของสิ่งเจือปนที่ติดมากับมัน: สิ่งเจือปนจากแร่ที่ไม่ใช่โลหะ, สิ่งเจือปนที่รวมอยู่, และสิ่งเจือปนจากโครงสร้างผลึก สิ่งเจือปนจากแร่ที่เกี่ยวข้องทั่วไป ได้แก่ เฟลด์สปาร์, ไมกา, รูไทล์, แคลไซต์, ฟลูออไรต์, เหล็กออกไซด์, ไพไรต์ และแร่ดิน สิ่งเจือปนหลัก ได้แก่ Al, Fe, Ca, Mg, Li, Na, K, Ti, B, H.

ในจำนวนนี้ อลูมิเนียม (Al) และเหล็ก (Fe) เป็นสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายที่สุดในควอตซ์ ซึ่งไม่เพียงแต่สามารถมีอยู่ในรูปแบบของแร่เจือปนที่มาพร้อมกัน แต่ยังสามารถแทนที่ Si4+ ในตาข่ายควอตซ์ได้ง่ายเพื่อสร้างเตตระเฮดรอนออกไซด์อลูมิเนียมใหม่และเตตระเฮดรอนเฟอไรต์ สิ่งเจือปนที่ชดเชยประจุ เช่น K+, Na+, Li+ และ H+ ถูกนำเข้ามาเนื่องจากข้อบกพร่องของประจุในตาข่าย สิ่งเจือปน Al และ Fe ค่อนข้างง่ายต่อการตรวจจับ

แร่แก็งก์ที่เกี่ยวข้องสามารถกำจัดได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยวิธีการเพิ่มคุณภาพทางกายภาพและเคมีแบบเดิม และโครงสร้างของสิ่งที่รวมเข้าด้วยกันสามารถทำลายได้โดยการเผาที่อุณหภูมิสูง หลังจากเพิ่มความแข็งแรงด้วยการชะล้างด้วยกรดและด่างซ้ำๆ แล้ว ปริมาณสิ่งเจือปนก็ลดลงอย่างมาก อย่างไรก็ตาม สิ่งเจือปนในโครงตาข่ายควอตซ์นั้นกำจัดได้ยาก และสิ่งเจือปนในโครงตาข่ายมักจะกลายเป็นคอขวดขั้นสุดท้ายที่ยากต่อการเจาะทะลุในกระบวนการแปรรูปทรายควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง

กระบวนการประมวลผล

กระบวนการประมวลผลของควอตซ์บริสุทธิ์สูงหมายถึงกระบวนการกำจัดแร่ที่เกี่ยวข้อง สิ่งเจือปนและสิ่งเจือปนในโครงสร้างผลึกในแร่ควอตซ์ดั้งเดิม โดยปกติจะรวมถึงการเผา การควบคุมอุณหภูมิด้วยน้ำ การบด การคัดเกรด การล้างน้ำ การขัด การแยกด้วยไฟฟ้า การเลือกด้วยแม่เหล็ก การลอยตัว การกัดกร่อนด้วยกรด การกัดกร่อนด้วยด่าง การคั่วที่อุณหภูมิสูง (ในบรรยากาศ) และกระบวนการอื่น ๆ

ทรายควอทซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงคือทรายควอทซ์ที่มีปริมาณสิ่งเจือปน 0.0008%~0.005% และปริมาณ SiO2 99.995%~99.999% ยังคงมีการผลิตโดยประเทศที่พัฒนาแล้วเพียงไม่กี่ประเทศ ในประเทศจีนมีเพียง Pacific Quartz Company, Kaida Quartz Company เป็นต้น ไม่มีวิสาหกิจจำนวนมาก และผลิตโดยใช้คริสตัลเป็นวัตถุดิบ เนื่องจากการปิดกั้นทางเทคนิค รายงานเกี่ยวกับเทคโนโลยีและรายละเอียดกระบวนการของผู้ผลิตควอทซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง โดยเฉพาะบริษัทต่างประเทศที่เกี่ยวข้อง จึงมีน้อยมาก โดยหลักการแล้ว ควอทซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงจะผลิตขึ้นโดยการบำบัดควอทซ์สายแร่และแกรนิตเพกมาไทต์ผ่านกระบวนการผสมผสานของการเผา-การดับด้วยน้ำ-การบด-การจำแนกประเภท-การขัด-การแยกด้วยแรงโน้มถ่วง-การแยกด้วยแม่เหล็ก-การลอยตัว-การคั่วด้วยคลอรีน-การชะล้างด้วยกรดเคมี ในปัจจุบัน ทรายควอทซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงที่ผู้ประกอบการในประเทศสามารถผลิตได้ส่วนใหญ่เป็นทรายควอทซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงระดับกลางและต่ำที่มีปริมาณสิ่งเจือปน 0.03%~0.005% และปริมาณ SiO2 99.97%~99.995%

สำหรับทรายควอตซ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมทั่วไป การเลือกกระบวนการที่ค่อนข้างง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สามารถลดต้นทุนการทำประโยชน์และการทำให้บริสุทธิ์ได้ แนะนำให้ใช้กระบวนการขัด การล้างสิ่งเจือปน และการแยกด้วยแม่เหล็ก ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการด้านคุณภาพของทรายละเอียด สำหรับทรายควอตซ์บริสุทธิ์สูงและบริสุทธิ์สูงมากซึ่งใช้เป็นทรายเทคโนโลยีสูง จำเป็นต้องทำให้ทรายควอตซ์บริสุทธิ์ยิ่งขึ้นโดยการลอยตัว การกัดกร่อนด้วยกรด การคั่วที่อุณหภูมิสูง (ในบรรยากาศ) และกระบวนการอื่น ๆ ความต้องการด้านคุณภาพของทรายควอตซ์บริสุทธิ์สูงและบริสุทธิ์สูงมากโดยทั่วไปคือปริมาณ SiO2 มากกว่า 99.99% และปริมาณ Fe2O3 น้อยกว่า 0.001% กระบวนการทำให้บริสุทธิ์ไม่เพียงแต่ต้องควบคุมเงื่อนไขการเลือกอย่างเข้มงวด แต่ยังต้องมีข้อกำหนดที่เข้มงวดกว่าสำหรับอุปกรณ์การทำให้บริสุทธิ์ที่เกี่ยวข้องเพื่อป้องกันมลพิษรอง