คุณสมบัติและการประยุกต์ใช้ในการแปรรูปแร่การ์เนต

คุณสมบัติของแร่และโครงสร้างแร่

การ์เนตเป็นกลุ่มแร่ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและลักษณะผลึกคล้ายคลึงกัน จัดอยู่ในกลุ่มแร่ซิลิเกตของอะลูมิเนียม (แคลเซียม) และในทางธาตุศาสตร์แบ่งออกเป็นสองประเภทคือ อะลูมินาและแคลเซียมออกไซด์ องค์ประกอบทางเคมีของการ์เนตมีความหลากหลายมาก และสูตรทางเคมีทั่วไปคือ A3B2(SiO4)3 โดยที่ A แทนไอออนบวกสองวาเลนต์ เช่น แคลเซียม แมกนีเซียม เหล็ก แมงกานีส และไอออนบวกอื่นๆ ส่วน B แทนไอออนบวกสามวาเลนต์ เช่น อะลูมิเนียม เหล็ก โครเมียม แมงกานีส ชื่อของการ์เนตที่เหมือนกันอาจแตกต่างกันไปเนื่องจากแหล่งกำเนิดและองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน

โดยทั่วไปแล้ว แร่การ์เนตจะมีลักษณะแตกต่างจากอนุภาคผลึก โดยมีความแข็งปานกลาง จุดหลอมเหลวสูง ความเหนียวดี และเสถียรภาพทางเคมี

ขอบเขตการใช้งานและตัวชี้วัดทางเทคนิค

แร่การ์เนตมีความแข็งปานกลาง มีความเหนียวดี มีแรงขัดถูสูง และขนาดอนุภาคสม่ำเสมอ จึงเป็นวัสดุขัดถูธรรมชาติที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานในด้านต่างๆ เช่น ออปติคอล อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องจักรกล การพิมพ์ การก่อสร้าง เครื่องมือวัด โลหะวิทยา และธรณีวิทยา นอกจากนี้ การ์เนตยังถูกนำไปใช้ในด้านเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น เครื่องประดับ ปิโตรเคมี เลเซอร์ และคอมพิวเตอร์อีกด้วย

การใช้งานที่แตกต่างกันย่อมต้องการคุณภาพของโกเมนที่แตกต่างกัน และข้อกำหนดด้านคุณภาพของการใช้งานหลักๆ ของโกเมนมีดังต่อไปนี้

(1) วัสดุบด

โดยทั่วไปแล้ว สารขัดถูขั้นสูงจะผลิตจากเหล็ก-อะลูมิเนียมการ์เนต ซึ่งต้องมีความแข็งไม่น้อยกว่า 7.5 และมีปริมาณการ์เนตมากกว่า 93% ซึ่งสามารถสร้างมุมแหลมคมได้ภายใต้แรงกดที่กำหนด และจะไม่แตกเป็นผงและสูญเสียประสิทธิภาพการขัดถู สารขัดถูสำหรับการพ่นทรายต้องมีปริมาณการ์เนต 75 ถึง 80%

(2) สื่อกรอง

ข้อกำหนดทั่วไปคือ แร่เหล็ก-อะลูมิเนียมการ์เนต ต้องมีความบริสุทธิ์ 98% ขึ้นไป ขนาดอนุภาคอยู่ในช่วง 0.25 ~ 5 มม. มีโครงสร้างแบบการ์เนต อนุภาคไม่แตกตัว ละลายในกรดได้น้อยกว่า 2% และรูปร่างของเม็ดต้องเป็นทรงกลมและมีมุมเหลี่ยม

(3) วัสดุอัญมณี

ต้องการพลอยสีโกเมนใส บริสุทธิ์ มีขนาดอนุภาคผลึกละเอียด โดยทั่วไปจะมีสีแดง ม่วง เขียว และชมพู

ความโปร่งใสสีม่วงเข้มจะสูงขึ้น และความแข็งจะมากกว่า 7 ขึ้นไป

(4) ตลับลูกปืนของนาฬิกาและเครื่องมือวัดความแม่นยำ

ต้องการแร่การ์เนตที่มีความบริสุทธิ์สูง มีโครงสร้างผลึกที่ดี มีความแข็งสูง และทนความร้อนได้ดี

เทคโนโลยีการประมวลผล

เพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ตรงตามข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ ขนาดอนุภาค และการกระจายตัวของแร่การ์เนตในการใช้งาน จำเป็นต้องผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของแร่ การบดละเอียด การบดละเอียดมาก และการคัดแยกอย่างละเอียด

วิธีการต่างๆ เช่น การลอยตัว การคัดเลือกด้วยแม่เหล็ก และการทำให้เป็นแร่ด้วยสารเคมี ได้ถูกนำมาใช้ในการทำให้แร่การ์เนตบริสุทธิ์

การคัดแยกซ้ำส่วนใหญ่ใช้เพื่อกำจัดแร่ที่มีรูปร่างยาว ไมกา แร่แวววาว แร่ที่มีลักษณะคล้ายควอตซ์ และอุปกรณ์คัดแยกซ้ำที่ใช้ส่วนใหญ่ได้แก่ เครื่องเขย่า เครื่องแยกแบบจิ๊ก รางลำเลียง และเครื่องคัดแยกแร่แบบรีไพรม์ ส่วนการลอยตัวส่วนใหญ่ใช้เพื่อแยกแร่ควอตซ์ เซริไซต์ ทังไซต์สีขาว ซิลิกอนไลน์ ฯลฯ สำหรับใช้ในอุตสาหกรรมยา

การคัดแยกด้วยแม่เหล็กส่วนใหญ่ใช้เพื่อกำจัดแร่แม่เหล็ก เช่น แมกเนไทต์ แร่เหล็กไทเทเนียม เหล็กออกไซด์ และหินชนิดต่างๆ ในปริมาณเล็กน้อย เช่น ควอตซ์ ซิลิกอนไลน์ เป็นต้น โดยมีเครื่องคัดแยกแม่เหล็กแบบทรงกระบอก เครื่องคัดแยกแม่เหล็กแบบแผ่น เครื่องคัดแยกแม่เหล็กความชันสูงแบบวงแหวน เป็นต้น

กระบวนการแยกแร่ทางเคมีส่วนใหญ่ใช้กรดในการบำบัด และยังมีการกระตุ้นให้เกิดการกำจัดแร่ธาตุที่มีธาตุเหล็กเพิ่มเติมด้วยการแช่ในสารเข้มข้นแบบรูพรุน การเลือกวิธีการแยกแร่และกระบวนการทำงานที่เฉพาะเจาะจงนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของแร่ เช่น แร่การ์เนต แร่พัลส์สโตน และแร่ธาตุร่วมอื่นๆ การผลิตในระดับอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้กระบวนการกระจายแบบร่วมกัน

เพื่อให้ได้สารขัดผิวที่มีความบริสุทธิ์สูงและละเอียดมาก จึงต้องผ่านกระบวนการบดละเอียด การบดละเอียดมาก และการบำบัดทางเคมีกับแร่การ์เนตเข้มข้นด้วย

การบดละเอียดและการบดละเอียดมากใช้การบดแบบสั่นสะเทือน เครื่องบดลูกบอล และการกวน การชะล้างทางเคมีใช้การชะล้างด้วยกรดไฮโดรคลอริกอุตสาหกรรม การแช่ในกรด และการล้างด้วยน้ำ ผงเข้มข้นของแกลลีนจะตกตะกอนด้วยแรงโน้มถ่วงและน้ำ และการคัดเกรดจะทำตามขนาดอนุภาค และสุดท้ายจะคัดขนาดอนุภาคให้เหลือ 0.5 มม. (เบอร์ 45)