ہائی-purity کوارٹز ریت کے لئے 4 عام علاج کے طریقے

2025-03-27

ہائی پیورٹی کوارٹز ریت ہائی ٹیک صنعتوں کی ترقی کے لیے مواد کی بنیاد ہے، اور اس کی درخواست کے میدان میں آپٹیکل فائبرز، فوجی اور ایرو اسپیس انڈسٹریز شامل ہیں۔ ان میدانوں میں کوارٹز ریت کی پاکیزگی کے حوالے سے انتہائی سخت تقاضے ہوتے ہیں، خاص طور پر Fe، Al اور دیگر آلودگیوں کے لیے۔

کوارٹز ریت میں معدنی آلودگیاں عموماً غیر کوارٹز معدنیات کی شکل میں موجود ہوتی ہیں جیسے کہ فیلڈاسپار، مکا، گارنیٹ، زرقون، الیمنائٹ اور بہت سی دیگر۔ یہ آلودگیاں بنیادی طور پر درج ذیل طریقوں سے موجود ہوتی ہیں:

(1) بطور آزاد وابستہ معدنیات، یہ کیمیکل طور پر کوارٹز کرسٹل کے ساتھ ملا نہیں ہوتیں؛

(2) بطور معدنی ٹکڑے، کیمیکل اور جسمانی طور پر کوارٹز کرسٹل کی سطح پر ملے ہوئے، ایسی آلودگیاں بنیادی طور پر آئرن-بیرنگ معدنیات اور ایلومینیم-بیرنگ معدنیات ہیں؛

(3) کوارٹز ذرات کے ذریعے لپیٹنے والے یا ایک دوسرے کے ساتھ ملے ہوئے کوارٹز کرسٹل سے گھیرے ہوئے معدنیات؛

(4) سلیکون کی جگہ لینے کے لیے بین السانی آئن جیسے اس آلودگی میں بنیادی طور پر شامل ہیں: Al3+, Fe2+, Fe3+, B3+, Ti4+, Ge4+, P5+, وغیرہ۔ یہ آئن Si4+ کی جگہ لے کر کوولینٹ بانڈز بناتے ہیں۔ جب ایسا ہوتا ہے، تو عموماً Li1+, K1+, Na1+, اور H1+ جیسے عناصر کی ڈوپنگ بھی کی جاتی ہے تاکہ SiO2 lattice کی برقی نیوٹرلٹی برقرار رہے۔ ایلومینیم عنصر کوارٹز خام مال میں ایک اہم آلودگی عنصر میں سے ایک ہے، اور Al3+ اور Si4+ کے شعاعیں ملتی جلتی ہیں، جو آسانی سے Si4+ کی جگہ لے سکتی ہیں، اور اس کی مقدار عموماً کئی ہزار ppm تک ہوتی ہے۔ لہذا، Al کی مقدار کوارٹز خام مال کے معیار کا ایک اہم اشارے ہے۔

فی الوقت، اعلیٰ خالص کوارٹز ریت کی صفائی کا عمل بنیادی طور پر میکانیکی پاؤنڈیشن، مقناطیسی علیحدگی، فلوٹیشن، تیزاب کے ذریعے بھٹی، وغیرہ شامل ہے، جو کوارٹز lattice میں دھاتی آئن کی آلودگیوں کو مؤثر طریقے سے ہٹا سکتی ہیں۔

1. میکانیکی پاؤنڈیشن

میکانیکی پاؤنڈیشن ایک ایسا طریقہ ہے جو معدنیات کے ذرات کے سائز کو کم کرنے کے لیے میکانیکی قوت کا استعمال کرتا ہے۔ اعلیٰ خالص کوارٹز کی صفائی کے عمل میں، یہ عمل بنیادی طور پر کوارٹز معدنیات میں غیر ساختی آلودگیوں کو کوارٹز سے الگ کرنے کے لیے ہوتا ہے۔ غیر ساختی آلودگیاں معدنی انکلوژن (معدنی آلودگیاں) اور گیس مائع انکلوژن (سیال انکلوژن) کو بیان کرتی ہیں۔ آلودگیاں کوارٹز کے دانوں کی سرحدوں میں موجود ہوتی ہیں۔ جب اصل کوارٹز معدنیات کو کچلا جاتا ہے، تو ذرات کا سائز کم ہوتا ہے اور مخصوص سطح کا رقبہ بڑھتا ہے، جس سے دانوں کی سرحدوں کے درمیان آلودگیاں کوارٹز کے ذرات کی بیرونی سطح پر نمایاں ہوجاتی ہیں، جس سے بعد کے عمل کی صفائی کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔

میکانیکی پاؤنڈیشن کے عمل میں، کوارٹز معدنیات کی نسبتاً سخت نوعیت کی وجہ سے، سازوسامان کے ساتھ بار بار رابطہ اور رگڑ ناگزیر طور پر آلودگیاں متعارف کرائے گی اور آلودگی کا سبب بنے گی۔

کوارٹز معدنیات کو گیلی سرامک بال ملنگ کے عمل کے ذریعے انتہائی باریک پیس دیا گیا، اور منتشر کوارٹز ذرات کے سائز کی جانچ کی گئی۔ ارد گرد کی سطح غیر فعال ہوگئی، اور گولائی میں واضح طور پر اضافہ ہوا؛ اور کوارٹز کو پانی کے دھونے اور تیزاب کے ذریعے بھٹنے سے صاف کیا گیا، اور حاصل کردہ کوارٹز کی سفیدی میں واضح طور پر بہتری آئی، جو کوارٹز کی ترقی اور درخواست پر تحقیق کے لیے ایک خاص حوالہ جات کی قیمت رکھتا ہے۔

2. مقناطیسی علیحدگی

اعلیٰ خالص کوارٹز کی صفائی کے عمل میں، مقناطیسی علیحدگی کا مقصد کچھ مقناطیسی معدنیات کو نکالنا ہے، جیسے کہ مقناطیسی الیمنیٹ، پیریٹ، لیمونائٹ اور گارنیٹ، جو مقناطیسی کوارٹز خام مال میں انکلوژن میں موجود ہیں، جو خام کوارٹز خام مال میں آئرن اور ٹائیٹینیم جیسے مقناطیسی آلودگیوں کے خاتمے اور علیحدگی پر اچھا اثر انداز کرتا ہے۔

مقناطیسی علیحدہ کے مقناطیسی میدان کی طاقت کو ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے، جسے گریڈینٹ مقناطیسی علیحدگی بھی کہا جاتا ہے، کمزور مقناطیسیت کا استعمال کرتے ہوئے میگنیٹائٹ کو ہٹانے کے لیے، اور مضبوط مقناطیسیت کا استعمال کرتے ہوئے الیمنیٹ، لیمونائٹ، ہیماٹائٹ اور گارنیٹ جیسے مقناطیسی معدنیات ہٹانے کے لیے۔ بھاری معدنی آلودگیوں (زمین سے آنے والے کلسٹک معدنیات جن کا مخصوص وزن 2.86 سے زیادہ ہے، جیسے کہ زیرکن، ایپیڈوٹ، گارنیٹ، وغیرہ) جو اصل کوارٹز خام میں موجود ہیں، کے لیے عام طور پر ثقلی علیحدگی اور اعلیٰ شدت کی مقناطیسی علیحدگی جیسے طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔ عام طور پر، کوارٹز معدنیات کو مقناطیسی علیحدگی کے بعد سکریب کیا جاتا ہے، جو کوارٹز ریت کی پاکیزگی اور سفیدی میں اضافہ کرے گا۔

3. فلوٹیشن

فلوٹیشن ہائڈروفوبک مادوں اور ہائیڈروفیلیک مادوں کی منتخب علیحدگی ہے جو عموماً یا ترمیم کے بعد خام مال کی سطح کے گیلا ہونے کی صلاحیت کی بنیاد پر ہوتی ہے۔ اعلیٰ خالص کوارٹز کی صفائی کے عمل میں، فلوٹیشن بنیادی طور پر وہ مکڑے اور فیلڈ سپار معدنیات نکالنے کے لیے استعمال ہوتی ہے جو کوارٹز کے ساتھ موجود ہوتی ہیں، اور یہ فاسفورس اور آئرن پر مشتمل معدنیات بھی فلوٹ کر سکتی ہے۔

مختلف ریجنٹس کے استعمال کے مطابق، کوارٹز ریت کی فلٹیشن کو فلورین کوارٹز ریت کی فلٹیشن اور فلورین فری کوارٹز ریت کی فلٹیشن میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ فلورین کوارٹز ریت کی فلٹیشن فلورین پر مشتمل ایجنٹس کا استعمال کرتی ہے، جیسے ہائڈروفلورک ایسڈ (HF) کو فیلڈ اسپار کے ایکٹیویٹر کے طور پر، اور سلفیورک ایسڈ کو ایک موڈیفائر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تاکہ pH=2-3 کی طاقتور تیزاب کی حالت میں، ڈوڈیسائل امین جو کہ ایک کلیکٹر کے طور پر استعمال ہوتا ہے، پہلے سے فعال کردہ فیلڈ اسپار کو ایڈسورب کیا جا سکے اور پھر علیحدہ کیا جا سکے۔ اسی طرح، فلورین فری کوارٹز فلٹیشن سلفیورک ایسڈ یا ہائیڈروکلورک ایسڈ کو استعمال کرتے ہوئے امپوریٹی منرلز کے ایکٹیویٹر کے طور پر کرتی ہے بغیر فلورین پر مشتمل ایجنٹس کے استعمال کے، اور پھر متعلقہ کلیکٹر کا استعمال کرتے ہوئے کوارٹز اور امپوریٹی منرلز کو فلٹیٹ اور علیحدہ کیا جاتا ہے۔ مزید برآں، کچھ مطالعات نے دکھایا ہے کہ مخلوط کلیکٹرز کا فلٹیشن اثر اکیلے کلیکٹرز کی نسبت بہتر ہے اور یہ نسبتا کم قیمت پر مؤثر ہے۔

کچھ محققین نے اعلیٰ خالص کوارث ریت تیار کرنے کے لیے وین کوارث ریت سلیری کے ریورس فلوٹیشن کا انعقاد کیا، اور مہنگے مرکب جمع کنندگان کا استعمال کرتے ہوئے پتھری اور باریک ملے جلے کوارث ریت کو صاف کیا تاکہ 4N گریڈ کے کوارث مصنوعات حاصل کیے جا سکیں۔ فومنگ ایجنٹ 2# تیل کی مقدار 75 گرام/ٹن ہے، کوارث ریت کو کڑی انتخاب کے دوران سلفیورک ایسڈ سے تیزابیت میں لایا جاتا ہے، اور پروپیلین ڈائمن کو جمع کنندہ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے؛ خوراک 1:4 ہے۔ تجرباتی نتائج میں، آلودگیوں کے ہٹانے کی شرح 50 فیصد سے زیادہ تھی، کل آلودگیوں کی مقدار 99.01 مائکروگرام/گرام تھی، اور عنصر ایلومینیم اور آئرن کی ہٹانے کی شرح بالترتیب 37.50% اور 84.15% تک پہنچ گئی۔

4. تیزابی لہراں

تیزابی لہراں کوارث کی صفائی کا ایک طریقہ ہے جو تیزابی محلولوں میں کوارث، مائکا اور فیلڈ اسپار کی مختلف حل پذیری کے مطابق ہے۔ تیزابی لہراں مؤثر طریقے سے سطح پر موجود آکسائیڈ فلم اور آئرن کی کان کو ہٹا سکتی ہے۔ مائکا اور فیلڈ اسپار جیسے معدنی آلودگیوں کے لیے عام طور پر ہائیڈروفلورک ایسڈ کا استعمال کیا جاتا ہے۔ تیزابی لہراں کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والے تیزاب کے میڈیا میں ہائیڈروکلورک ایسڈ، سلفیورک ایسڈ، نائٹرک ایسڈ، سرکہ ایسڈ اور ہائیڈروفلورک ایسڈ شامل ہیں۔ ان میں، کمزور ایسڈ ایلومینیم اور آئرن کو ہٹانے پر بہتر اثر دکھاتا ہے، جبکہ زیادہ تیزابیت رکھنے والا مرکّز سلفیورک ایسڈ، آکیوراجیا اور ہائیڈروفلورک ایسڈ کرومیم اور ٹائیٹینیم کو ہٹانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

مطالعے سے پتا چلا ہے کہ کمزور ایسڈ اور ہائیڈروفلورک ایسڈ کا ساتھ مل کر آئرن، ایلومینیم، میگنیشیم اور دیگر دھاتی آلودگیوں کو مؤثر طریقے سے ہٹا سکتا ہے، لیکن ہائیڈروفلورک ایسڈ کی مقدار کو کنٹرول کرنا ضروری ہے کیونکہ ہائیڈروفلورک ایسڈ کوارث کے ذرات کو کھوکھلا کر سکتا ہے۔ مختلف اقسام کے تیزابوں کا استعمال بھی صفائی اور پروسیسنگ کے معیار پر اثر انداز ہوتا ہے۔ ان میں، HCl اور HF کے مخلوط تیزاب کا پروسیسنگ اثر بہترین ہے۔

لیب نے کوارث ریت کو مقناطیسی علیحدگی کے بعد صاف کرنے کے لیے HCl اور HF مخلوط لہرانے والے ایجنٹ کا استعمال کیا۔ کیمیائی لہراں کے ذریعے، آلودگی کے عناصر کی کل مقدار 40.71 مائکروگرام/گرام ہے، اور SiO2 کی پاکیزگی 99.993wt% تک پہنچ گئی۔

تیزابی لہراں کی حقیقت تیزاب کے محلول اور آلودگی کے معدنیات کے درمیان تعامل ہے۔ لہذا، تیزابی لہراں کے عمل میں، درجہ حرارت کے ردعمل کی شرح اور آخری صفائی کے اثر پر بہت بڑا اثر پڑتا ہے۔ لیب نے کوارث کی صفائی کے اثر پر تیزابی لہراں کے درجہ حرارت، وقت اور ارتکاز کا مطالعہ کرنے کے لیے ہائیڈروکلورک ایسڈ اور آوکسیلیک ایسڈ کو مخلوط لہرانے والے ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا، اور آخر میں تیزابی لہراں کا درجہ حرارت 60 °C، تیزابی لہراں کا وقت 8 گھنٹے، آوکسیلیک ایسڈ کا ارتکاز 10 گرام/لٹر، اور HCl کا ارتکاز 5%، مائع-ٹھوس تناسب 1:5، اور ہلچل کی رفتار 500 آر پی ایم کو بہترین حالات کے طور پر طے کیا۔ نتائج سے ظاہر ہوتا ہے کہ آئرن کا ہٹانا 50% ہے۔

اعلی درجہ حرارت اور اعلی دباؤ کی لہراں

یہ دھاتی کٹھالی کی پروسیسنگ میں ایک نسبتا مکمل ہائیڈرو میٹالرجیکل ٹیکنالوجی ہے۔ یہ ٹیکنالوجی اعلی درجہ حرارت اور اعلی دباؤ کی مدد سے تیزاب کی کھپت کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتی ہے۔ اعلی دباؤ اسٹینلیس سٹیل کے جیکٹ اور ٹیفلون لائنر پر مشتمل ٹینک ری ایکٹر کے بند ماحول سے فراہم کیا جاتا ہے۔ یہ سمبیوٹ اور انکلوژنز کو مؤثر طریقے سے ہٹا سکتا ہے، جس کی سخت آئرن کی صفائی کا اثر مقناطیسی علیحدگی اور فلوٹیشن سے بہتر ہے۔