ความรู้พื้นฐานและวิธีการกำจัดสิ่งเจือปนในเฟลด์สปาร์

01สรุป

เฟลด์สปาร์เป็นแร่ธาตุชนิดหนึ่งที่พบได้บ่อยที่สุดในเปลือกโลกภาคพื้นทวีป ส่วนประกอบหลักได้แก่ ซิลิกา (SiO₂)₂อัล₂O₃, เค₂โอ, นา₂O และอื่นๆ ประกอบด้วยโพแทสเซียม โซเดียม แคลเซียม และแบเรียม รวมถึงโลหะอัลคาไลหรือโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย แร่เฟลด์สปาร์เป็นทรัพยากรแร่ที่ไม่ใช่โลหะเชิงกลยุทธ์ มีการกระจายตัวอย่างกว้างขวางในเปลือกโลก และเป็นแร่ซิลิเกตที่ก่อตัวเป็นหินที่มีการกระจายตัวอย่างกว้างขวางที่สุดรองจากควอตซ์ ประมาณ 60% พบในหินอัคนี 30% ในหินแปร และ 10% ในหินตะกอน โดยมีน้ำหนักรวมคิดเป็น 50% ของน้ำหนักรวมของโลก แร่เฟลด์สปาร์มีไอโซมอร์ฟิซึมที่พัฒนาอย่างดี และองค์ประกอบทางเคมีมักแสดงด้วย Or_xAb_yAn_z(x+y+z=100) โดยที่ Or, Ab และ An แทนส่วนประกอบสามส่วนของโพแทสเซียมเฟลด์สปาร์ อัลบินิต และแคลเซียมเฟลด์สปาร์ ตามลำดับ

โดยทั่วไปจุดหลอมเหลวของเฟลด์สปาร์อยู่ที่ประมาณ 1300 องศาเซลเซียส และความหนาแน่นอยู่ที่ประมาณ 2.58 กรัม/ซม³³เฟลด์สปาร์มีความแข็ง 6.5 ความหนาแน่นสัมพัทธ์ผันผวนระหว่าง 2.5-3 เปราะ ทนต่อแรงอัด บดง่าย และมีประสิทธิภาพในการพัฒนาที่ดี มีเสถียรภาพทางเคมีที่ดี ทนต่อการกัดกร่อน ยกเว้นกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรฟลูออริกที่มีความเข้มข้นสูง ช่วยในการหลอมละลาย นิยมใช้เป็นฟลักซ์ในอุตสาหกรรมเซรามิกและแก้ว มีดัชนีหักเหและการหักเหสองทิศทางต่ำ มีความมันวาวคล้ายแก้ว แต่สีมักจะแตกต่างกันเนื่องจากมีสิ่งเจือปน แร่เฟลด์สปาร์ส่วนใหญ่ใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมแก้วและเซรามิก และยังสามารถใช้ในการบำบัดปุ๋ย สารขัดถูและเครื่องมือ เส้นใยแก้ว และอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้อีกด้วย

02 ปัจจัยที่มีผลต่อคุณภาพของเฟลด์สปาร์

ประการแรกคือธาตุที่มีคุณสมบัติในการย้อมสี เช่น เหล็ก ไทเทเนียม วานาเดียม โครเมียม แมงกานีส ทองแดง เป็นต้น

โดยปกติแล้ว เหล็ก (Fe) และไทเทเนียม (Ti) เป็นธาตุหลักในการให้สี ส่วนธาตุอื่นๆ มีปริมาณน้อยมาก และระดับความขาวของสีได้รับผลกระทบน้อย

ประเภทที่สองคือแร่สีเข้ม เช่น ไบโอไทต์ รูไทล์ คลอไรต์ เป็นต้น ปริมาณแร่สีเข้มในหินแร่มีน้อย แต่มีผลอย่างมากต่อคุณภาพของแร่เฟลด์สปาร์เข้มข้น ประเภทที่สามคือคาร์บอนอินทรีย์ที่สะสมอยู่กับเฟลด์สปาร์ ซึ่งทำให้แร่มีสีเทาอมดำ ในกรณีส่วนใหญ่ คาร์บอนอินทรีย์สามารถกำจัดออกได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง และความขาวแทบไม่มีผลกระทบ องค์ประกอบหลักของผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมคือเหล็ก ไทเทเนียม และเหล็ก และพื้นผิวของผลิตภัณฑ์จะปรากฏจุดดำ ปริมาณแคลเซียมสูงเกินไป พื้นผิวของผลิตภัณฑ์ไม่เรียบ ดังนั้นเพื่อปรับปรุงคุณภาพของแร่หินยาว การนำแร่หินยาวไปใช้จึงต้องลดปริมาณแร่สีเข้มและแคลเซียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการกำจัดเหล็กออกไซด์

เหล็กที่พบในเฟลด์สปาร์ส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปแบบต่อไปนี้: 1. ส่วนใหญ่เป็นโมโนเมอร์หรือกลุ่มของฮีมาไทต์ แมกเนไทต์ และไลโมไนต์ ที่มีขนาดอนุภาค >0.1 มม. มีรูปร่างทรงกลม คล้ายเข็ม คล้ายเกล็ด หรือไม่สม่ำเสมอ กระจายตัวอย่างมากในแร่เฟลด์สปาร์และกำจัดออกได้ง่าย 2. พื้นผิวของเฟลด์สปาร์ปนเปื้อนด้วยเหล็กออกไซด์ในรูปแบบของการซึม หรือแทรกซึมตามรอยแตก รอยแยก และรอยต่อของเฟลด์สปาร์ เหล็กออกไซด์ที่เกิดขึ้นจากเหล็กออกไซด์ทำให้การกำจัดเหล็กออกทำได้ยากขึ้นมาก 3. มีอยู่ในรูปของแร่ประกอบที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบ เช่น ไบโอไทต์ ไลโมไนต์ ไพไรต์ แร่เฟอร์โรไทเทเนียม แอมฟิโบล เอพิโดต์ เป็นต้น

03 วิธีการเพิ่มคุณภาพแร่เฟลด์สปาร์ที่ใช้กันทั่วไป

ในปัจจุบัน กระบวนการหลักในการทำให้แร่เฟลด์สปาร์บริสุทธิ์ในประเทศโดยทั่วไปคือ “การบด – การบดละเอียด การคัดขนาด – การแยกด้วยแม่เหล็ก – การลอยตัว” โดยขึ้นอยู่กับปริมาณสิ่งเจือปนในแร่เฟลด์สปาร์และลักษณะการฝังตัวของแร่ที่ไม่ดี จะมีการแยกด้วยมือ การกำจัดกาก การคัดขนาด และขั้นตอนอื่นๆ เพิ่มเติม

(1) การบดและการโม่

การบดแร่เฟลด์สปาร์แบ่งออกเป็น การบดหยาบและการบดละเอียด แร่ส่วนใหญ่ต้องผ่านกระบวนการบดหยาบและบดละเอียด การบดหยาบส่วนใหญ่ใช้เครื่องบดกราม เครื่องบดกระแทก เครื่องบดค้อน เป็นต้น

การบดเฟลด์สปาร์แบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ คือ การบดแห้งและการบดเปียก

ประสิทธิภาพของการบดแบบเปียกสูงกว่าการบดแบบแห้ง และปรากฏการณ์ "การบดมากเกินไป" เกิดขึ้นได้ยาก อุปกรณ์การบดหลักๆ ได้แก่ เครื่องบดลูกบอล เครื่องบดแท่ง เครื่องบดแบบหอคอย เครื่องบดทราย เครื่องบดแบบสั่น เครื่องบดลม เป็นต้น

(2) การล้างและขจัดคราบเมือก

แร่เฟลด์สปาร์ในกระบวนการก่อตัวจะมีเมือกปนอยู่มากหรือน้อย การล้างมีจุดประสงค์หลักเพื่อกำจัดสิ่งเจือปน เช่น ดินเหนียว โคลนละเอียด และไมกาในเฟลด์สปาร์ การล้างสามารถลดปริมาณธาตุเหล็กได้₂O₃ในแร่ และยังช่วยเพิ่มปริมาณ K ด้วย₂โอและนา₂O. การล้างแร่ คือการแยกแร่หยาบออกจากแร่ละเอียดโดยใช้กระแสน้ำ โดยอาศัยคุณสมบัติของดินเหนียว โคลนละเอียด และแร่ไมกาที่มีขนาดอนุภาคเล็กและตกตะกอนช้า อุปกรณ์ล้างแร่ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เครื่องขัดถู ตะแกรงสั่น และถังล้างแร่

วัตถุประสงค์หลักของการกำจัดโคลนคือการแยกแร่ธรรมชาติออกจากแร่ และแยกแร่รองระดับกลางออกจากกระบวนการบดละเอียด เพื่อป้องกันผลกระทบต่อการคัดเลือกผงในขั้นตอนต่อไป อุปกรณ์กำจัดโคลนที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ไซโคลนไฮดรอลิก เครื่องคัดแยก เครื่องเหวี่ยง และเครื่องแยกผง

(3)การแยกด้วยแม่เหล็ก

การแยกเหล็กโดยใช้ความแตกต่างของสนามแม่เหล็กระหว่างแร่ชนิดต่างๆ ภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กภายนอก เรียกว่า การแยกด้วยแม่เหล็ก เฟลด์สปาร์ไม่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก แต่เหล็กมีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก₂O₃และไมกาในเฟลด์สปาร์มีคุณสมบัติแม่เหล็กอ่อน ดังนั้นภายใต้เงื่อนไขของการเสริมสนามแม่เหล็กภายนอก Fe2O3 ไมกา และเฟลด์สปาร์จึงสามารถแยกออกจากกันได้ ปัจจุบัน อุปกรณ์แยกด้วยแม่เหล็กที่ใช้กันทั่วไปในประเทศจีนส่วนใหญ่ประกอบด้วย เครื่องแยกแม่เหล็กแบบลูกกลิ้งสำหรับแร่หายาก เครื่องแยกแม่เหล็กแบบดรัมแม่เหล็กถาวร เครื่องแยกแม่เหล็กแบบแผ่นแม่เหล็กเปียก เครื่องแยกแม่เหล็กแบบวงแหวนแนวตั้งความชันสูง เครื่องแยกแม่เหล็กแบบสารละลายแม่เหล็กไฟฟ้าความชันสูง และเครื่องแยกแม่เหล็กความเข้มสูงแบบตัวนำยิ่งยวด

(4)การลอยตัว

วิธีการลอยตัวหมายถึงการเติมสารปรับสภาพ สารดักจับ สารทำให้เกิดฟอง และสารอื่นๆ ลงในสารละลายวัตถุดิบที่บดแล้ว เพื่อให้สิ่งเจือปนที่เป็นเหล็กเกาะติดกับฟองอากาศ แล้วจึงนำไปผสมกับสารละลาย จากนั้นจึงขูดออกด้วยเครื่องจักร เพื่อแยกสิ่งเจือปนที่เป็นเหล็กออกจากผงละเอียดของวัตถุดิบ การลอยตัวเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดสิ่งเจือปนของเฟลด์สปาร์ ในด้านหนึ่ง สามารถกำจัดสิ่งเจือปน เช่น เหล็กและไมกาได้ และในอีกด้านหนึ่ง สามารถเพิ่มปริมาณโพแทสเซียมและโซเดียมได้ เมื่อแร่ธาตุแตกต่างกัน การเลือกใช้สารดักจับก็แตกต่างกัน แต่สามารถใช้กระบวนการลอยตัวแบบย้อนกลับได้