วิธีการคัดแยกควอตซ์

ควอตซ์มีอยู่ทุกหนทุกแห่ง

           ควอตซ์ประกอบด้วยออกซิเจน 2 อะตอมและซิลิคอน 1 อะตอม ซึ่งเป็นหนึ่งในโครงสร้างที่เรียบง่ายที่สุดในแร่ธาตุ และเป็นแร่ธาตุที่พบได้ทั่วไปมากที่สุดบนพื้นผิวโลก ตั้งแต่กำแพงเมืองที่สวยงามตระการตา ชายฝั่งทะเลที่งดงาม ไปจนถึงทะเลทรายอันกว้างใหญ่ ล้วนมีร่องรอยของควอตซ์ปรากฏอยู่ ควอตซ์เป็นแร่ธาตุหลักที่ประกอบเป็นหิน โดยมีสัดส่วนของแร่กลุ่มควอตซ์ในเปลือกโลกสูงถึง 12.6% ควอตซ์ในรูปแบบต่างๆ เกิดจากสภาวะการก่อตัวที่แตกต่างกัน สิ่งที่เรามักเรียกว่า "ควอตซ์" โดยทั่วไปหมายถึง α-ควอตซ์ ซึ่งเป็นรูปแบบที่พบได้ทั่วไปมากที่สุด

ประเภทของแหล่งแร่ควอตซ์ส่วนใหญ่ได้แก่ ควอตซ์ในเส้นแร่ ควอตไซต์ หินทรายควอตซ์ และทรายควอตซ์ธรรมชาติ (ทรายทะเล ทรายแม่น้ำ และทรายทะเลสาบ)

พื้นที่การใช้งานของควอตซ์

ทรายควอตซ์เป็นวัตถุดิบแร่ธาตุสำคัญทางอุตสาหกรรม ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น แก้ว การหล่อ เซรามิกและวัสดุทนไฟ โลหะวิทยา การก่อสร้าง อิเล็กทรอนิกส์ อุตสาหกรรมเคมี ยาง และวัสดุขัดถู โดยทั่วไปแล้ว การใช้งานทางอุตสาหกรรมของควอตซ์คือการบดให้เป็น "ทรายควอตซ์" ที่มีขนาดต่างๆ กัน

กระบวนการและอุปกรณ์กำจัดสิ่งเจือปนในทรายควอตซ์

     ในปัจจุบัน ทรายควอตซ์ในประเทศส่วนใหญ่จำเป็นต้องผ่านกระบวนการเพิ่มคุณภาพก่อนนำไปใช้ ดังนั้น เทคโนโลยีและอุปกรณ์ในการเพิ่มคุณภาพจึงเป็นสิ่งสำคัญ

   กระบวนการกำจัดสิ่งเจือปนที่ใช้กันทั่วไปในประเทศจีนส่วนใหญ่ ได้แก่ การแยกด้วยแม่เหล็ก การแยกด้วยแรงโน้มถ่วง การลอยตัว การดอง การแยกอัจฉริยะ (การแยกสี อินฟราเรดใกล้ เอ็กซ์เรย์ ฯลฯ) หรือการผสมผสานวิธีการเพิ่มคุณค่าหลายวิธีเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนในทรายควอตซ์ เพื่อให้ได้ทรายควอตซ์ที่ตรงตามข้อกำหนด

1. การแยกด้วยแม่เหล็ก

   การแยกด้วยแม่เหล็กเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในการกำจัดสิ่งเจือปนที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กแรงสูงและแรงต่ำ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีและอุปกรณ์การแยกด้วยแม่เหล็ก การประยุกต์ใช้การแยกด้วยแม่เหล็กจึงแพร่หลายมากขึ้น และค่อยๆ กลายเป็นวิธีการหลักในการกำจัดทรายควอตซ์

เนื่องจากวัตถุดิบเองมีแร่แมกเนไทต์ที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กแรงสูงในปริมาณเล็กน้อย และแร่เฮมาไทต์ ไลโมไนต์ ไบโอไทต์ การ์เนต ทัวร์มาลีน โอลิวีน คลอไรต์ และแร่เจือปนอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กอ่อนในปริมาณเล็กน้อย นอกจากนี้ ในกระบวนการบดและโม่แล้ว ยังอาจมีเหล็กปนอยู่เล็กน้อย ซึ่งสิ่งเจือปนเหล่านี้จะส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อคุณภาพของทรายควอตซ์

ในการแยกด้วยแม่เหล็กและการกำจัดสิ่งเจือปน ความแรงของสนามแม่เหล็กจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจากอ่อนไปแรง โดยจะกำจัดแร่ที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กแรงสูงและเหล็กเชิงกลออกไปก่อน จากนั้นจึงกำจัดแร่ที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กอ่อนและอนุภาคที่รวมตัวกันของแร่ที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กอ่อนออกไปอุปกรณ์แยกแม่เหล็กอ่อนสามารถใช้ดรัมแม่เหล็กถาวรแบบไหลสวนทางรุ่น CTN ของ Huate และอุปกรณ์แยกแม่เหล็กแรงสูงสามารถใช้เครื่องแยกแม่เหล็กแบบแผ่นเรียบรุ่น SGB ของ Huate, เครื่องแยกแม่เหล็กแบบลูกกลิ้งแรงสูงรุ่น CFLJ ของ Huate, เครื่องแยกแม่เหล็กแบบวงแหวนแนวตั้งความลาดชันสูงรุ่น LHGC ของ Huate และเครื่องแยกแม่เหล็กแบบแม่เหล็กไฟฟ้าความลาดชันสูงรุ่น HTDZ ของ Huateข้อดีของการแยกด้วยแม่เหล็กคือ มีกำลังการผลิตสูงและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ข้อมูลจากการใช้งานภาคสนามแสดงให้เห็นว่าการแยกด้วยแม่เหล็กสามารถปรับปรุงคุณภาพของแร่ทรายเข้มข้นได้อย่างมาก

เครื่องแยกแม่เหล็กความลาดชันสูง Huate + เครื่องแยกแม่เหล็กแผ่นแรงสูง นำไปใช้ในโครงการทรายควอตซ์ในมณฑลอานฮุย

เครื่องแยกแม่เหล็กแบบวงแหวนแนวตั้งความลาดชันสูงของ Huate ถูกนำไปใช้ในโครงการทรายควอตซ์ในออสเตรีย

   2. การเลือกตั้งใหม่

ทรายควอตซ์ธรรมชาติ (ทรายทะเล ทรายแม่น้ำ ทรายทะเลสาบ ฯลฯ) มักมีแร่หนักเจือปนอยู่เล็กน้อย (เช่น เซอร์คอน รูไทล์) ดังนั้นคุณสมบัติทางแม่เหล็กของแร่เจือปนเหล่านี้จึงอ่อน แต่มีความหนาแน่นจำเพาะสูงกว่าควอตซ์มาก จึงสามารถใช้การคัดแยกด้วยแรงโน้มถ่วงเพื่อกำจัดแร่เจือปนได้ อุปกรณ์ที่ใช้สามารถเป็นแบบรางเกลียว ข้อดีของรางเกลียวคือใช้พลังงานต่ำ แต่ข้อเสียคือความสามารถในการประมวลผลต่อเครื่องต่ำและใช้พื้นที่มาก

3.การลอยตัว

     เนื่องจากแร่ควอตซ์บางชนิดมีแร่เจือปน เช่น ไมกาและเฟลด์สปาร์ จึงจำเป็นต้องกำจัดออกด้วยกระบวนการลอยตัว ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางหรือเป็นกรดอ่อน ให้ใช้สารที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในการกำจัดแร่ไมกา ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางหรือเป็นกรดอ่อน ให้ใช้สารที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในการกำจัดแร่เฟลด์สปาร์ ข้อดีของกระบวนการลอยตัวคือสามารถแยกแร่ที่ซับซ้อนซึ่งมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กและความหนาแน่นใกล้เคียงกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อเสียของกระบวนการลอยตัวคือ วิธีการลอยตัวแบบปราศจากฟลูออรีนและกรดในปัจจุบันยังไม่สมบูรณ์ สารเคมีที่ใช้ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสียสูง นอกจากนี้ ทรายควอตซ์บางชนิดมีข้อกำหนดเรื่องขนาดอนุภาค เช่น ทรายแก้วบางชนิดที่มีขนาด -26+140 เมช ระดับการแตกตัวของโมโนเมอร์ในช่วงขนาดอนุภาคนี้ต่ำ ซึ่งไม่เอื้อต่อการดำเนินการลอยตัว

4. การล้างด้วยกรด

   การดองใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติที่ว่าทรายควอตซ์ไม่ละลายในกรด (ยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริก) และแร่ธาตุเจือปนอื่นๆ สามารถละลายได้ด้วยกรด ทำให้สามารถทำให้ทรายควอตซ์บริสุทธิ์ยิ่งขึ้นได้

  กรดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ กรดซัลฟิวริก กรดไฮโดรคลอริก กรดไนตริก และกรดไฮโดรฟลูออริก เป็นต้น ส่วนสารรีดิวซ์ ได้แก่ กรดซัลฟิวรัสและเกลือของกรดซัลฟิวรัส กรดที่กล่าวมาข้างต้นมีประสิทธิภาพในการกำจัดสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะในควอตซ์ได้ดี แต่ชนิดของกรดและความเข้มข้นของกรดจะมีผลกระทบอย่างมากต่อสิ่งเจือปนที่เป็นโลหะ โดยทั่วไป กรดเจือจางจะมีประสิทธิภาพในการกำจัดเหล็กและอะลูมิเนียมได้ดี ในขณะที่การกำจัดไทเทเนียมและโครเมียมต้องใช้กรดซัลฟิวริกเข้มข้น กรดอะควาเรเจีย หรือกรดไฮโดรฟลูออริกเข้มข้น การควบคุมปัจจัยต่างๆ ในกระบวนการล้างกรดควรพิจารณาจากข้อกำหนดเกรดสุดท้ายของทรายควอตซ์ พยายามลดความเข้มข้น อุณหภูมิ และปริมาณของกรด และลดระยะเวลาการล้างกรด เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ในการกำจัดสิ่งเจือปนและการทำให้บริสุทธิ์ด้วยต้นทุนที่ต่ำลง

5. การคัดแยกอัจฉริยะ (การคัดแยกตามสี, อินฟราเรดใกล้, เอ็กซ์เรย์ ฯลฯ)

     การแยกอัจฉริยะอาศัยความแตกต่างของคุณสมบัติทางแสงของแร่ หรือความแตกต่างของลักษณะปฏิกิริยาหลังจากการฉายรังสีเอ็กซ์ และใช้เทคโนโลยีการตรวจจับด้วยแสงเพื่อแยกอนุภาคแร่ที่แตกต่างกัน

  อุปกรณ์ที่มีอยู่ส่วนใหญ่เป็นเครื่องคัดแยกด้วยเซ็นเซอร์อัจฉริยะ ซึ่งประกอบด้วยระบบป้อนวัสดุ ระบบตรวจจับด้วยแสง ระบบประมวลผลสัญญาณ และระบบดำเนินการคัดแยก

    ตามการจำแนกประเภทของแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ในการตรวจจับ สามารถแบ่งออกได้เป็น แหล่งกำเนิดแสงฟลูออเรสเซนต์ แหล่งกำเนิดแสง LED แหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดใกล้ แหล่งกำเนิดแสงเอ็กซ์เรย์ และอื่นๆ

  ข้อดีของการคัดแยกอัจฉริยะคือสามารถทดแทนการคัดแยกด้วยมือ ควบคุมคุณภาพของแร่ที่คัดเลือกได้อย่างแม่นยำ และเพิ่มกำลังการผลิตของโรงงานแปรรูป ข้อเสียคือช่วงขนาดของแร่ที่คัดเลือกค่อนข้างกว้าง และยากต่อการคัดแยกเมื่อแปรรูปวัสดุที่มีขนาดเล็กกว่า (-1 มม.) กำลังการผลิตที่สูงและต่ำกว่า

ทรายควอตซ์เป็นทรัพยากรแร่ที่ไม่ใช่โลหะที่สำคัญมาก พบได้ทั่วไปในประเทศจีน และคุณภาพของทรายควอตซ์ในแต่ละภูมิภาคมีความแตกต่างกันมาก ก่อนการผลิตในระดับอุตสาหกรรม จำเป็นต้องมีการศึกษาตัวอย่างแร่เบื้องต้นตามข้อกำหนดด้านคุณภาพของทรายเข้มข้น และวิธีการเพิ่มคุณภาพที่เหมาะสม

ผลิตภัณฑ์ชุดดังกล่าวข้างต้นที่ผลิตโดยบริษัท ซานตง ฮวาเต้ แมกนีโตอิเล็กทริก เทคโนโลยี จำกัด เหมาะสำหรับการแยกแร่ที่มีขนาดอนุภาคแตกต่างกัน บริษัทมุ่งเน้นการออกแบบโครงสร้างผลิตภัณฑ์เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดของดัชนีการคัดแยกที่แตกต่างกัน และได้รับการประยุกต์ใช้ประสบความสำเร็จในหลายองค์กรเหมืองแร่ โดยมีบทบาทเชิงบวกในการประหยัดพลังงาน ลดการใช้ทรัพยากร และเพิ่มประสิทธิภาพ

ผู้ประกอบการเหมืองแร่ควรเลือกอุปกรณ์แยกด้วยแม่เหล็กที่เหมาะสมกับสภาพธุรกิจของตนเอง โดยพิจารณาจากลักษณะของแร่และสภาพทางเทคโนโลยี เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต

ผู้ผลิตอุปกรณ์ควรปรับปรุงและพัฒนาประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่องให้สอดคล้องกับความต้องการในการผลิตของวิสาหกิจเหมืองแร่ แก้ไขปัญหาบางประการในการใช้งานจริง ผลิตผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมกับการใช้งานในอุตสาหกรรมมากขึ้น และส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีของอุปกรณ์แยกแม่เหล็ก