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石英砂中的礦物雜質確實以多種非石英礦物的形式存在,這些雜質的存在方式復雜多樣,對石英砂的純度和品質產生顯著影響。以下是對這些存在方式及當前高純石英砂提純工藝中機械破碎和磁選技術的詳細解析:
雜(za)質存(cun)在方式(shi)
松散伴生礦(kuang)物:這些礦(kuang)物與(yu)石英晶體不發生化學(xue)結合(he),以獨立顆粒的(de)形式存在于石英砂中,如長石、云母等(deng)。
礦(kuang)(kuang)物(wu)碎片(pian):部分(fen)礦(kuang)(kuang)物(wu)碎片(pian)在表面(mian)化學和物(wu)理(li)上與石英晶(jing)體(ti)結合,尤其是含鐵礦(kuang)(kuang)物(wu)和含鋁(lv)礦(kuang)(kuang)物(wu),這類(lei)雜質難以通過(guo)簡單方法去(qu)除(chu)。
包(bao)裹體(ti):一些礦(kuang)物被(bei)包(bao)裹在石(shi)英顆粒(li)中,或被(bei)相互結(jie)合的(de)石(shi)英晶(jing)體(ti)所包(bao)圍(wei),形(xing)成復雜(za)的(de)包(bao)裹體(ti)結(jie)構,增加了提純難度(du)。
間隙離(li)子(zi):如(ru)Al??、Fe??、Fe??、B??、Ti??、Ge??、P??等離(li)子(zi)取代(dai)硅氧(yang)四面(mian)體(ti)網(wang)格中的(de)(de)硅原子(zi)(Si??),形(xing)成(cheng)共(gong)價鍵。這些離(li)子(zi)的(de)(de)存在不(bu)(bu)僅影(ying)響(xiang)石(shi)英砂的(de)(de)純度,還可能(neng)對后續應(ying)用產生不(bu)(bu)利影(ying)響(xiang)。同(tong)時(shi),為了維持SiO?晶格的(de)(de)電中性,通常會伴隨著Li??、K??、Na??和H??等元素的(de)(de)摻雜。
高純石英(ying)砂提純工藝
機械破碎
機械破(po)碎(sui)是(shi)利用機械力將礦(kuang)(kuang)物顆(ke)粒尺寸減小(xiao)的(de)過程(cheng)。在高(gao)(gao)純(chun)(chun)石(shi)英(ying)(ying)(ying)提純(chun)(chun)中(zhong),其主要目的(de)是(shi)將石(shi)英(ying)(ying)(ying)礦(kuang)(kuang)物中(zhong)的(de)非結構性(xing)雜質(如(ru)礦(kuang)(kuang)物包裹體(ti)和(he)氣液(ye)包裹體(ti))從(cong)石(shi)英(ying)(ying)(ying)中(zhong)分離出來(lai)。破(po)碎(sui)后,石(shi)英(ying)(ying)(ying)顆(ke)粒的(de)比表面(mian)積增大,雜質暴露在顆(ke)粒表面(mian),有利于后續提純(chun)(chun)步驟的(de)進行。然而(er),由于石(shi)英(ying)(ying)(ying)礦(kuang)(kuang)物硬度(du)大,破(po)碎(sui)過程(cheng)中(zhong)易(yi)與設(she)備產生摩擦和(he)撞擊,可能引(yin)入新的(de)雜質。為解決這(zhe)一問題,可采用自(zi)磨和(he)高(gao)(gao)壓(ya)脈(mo)沖(chong)破(po)碎(sui)技術(shu):
自(zi)磨(mo):利用(yong)被(bei)粉碎物料本身作為研磨(mo)介(jie)質,減少外部研磨(mo)介(jie)質對石英礦物的污染。
高壓脈沖(chong)(chong)破碎:發出(chu)高壓脈沖(chong)(chong)放(fang)電形成沖(chong)(chong)擊(ji)波,使石(shi)英礦塊沿晶(jing)界破碎,實(shi)現雜質與石(shi)英顆(ke)粒(li)的選擇(ze)性(xing)分(fen)離(li)。
磁選
磁(ci)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)是(shi)根據(ju)石英(ying)礦(kuang)物與雜(za)質(zhi)礦(kuang)物之間磁(ci)性(xing)的差異進行分(fen)離(li)的方法。在(zai)高純石英(ying)提純中(zhong),磁(ci)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)主(zhu)要用于(yu)(yu)去除石英(ying)原礦(kuang)中(zhong)包裹的磁(ci)性(xing)礦(kuang)物雜(za)質(zhi),如磁(ci)性(xing)鈦(tai)鐵(tie)(tie)礦(kuang)、黃鐵(tie)(tie)礦(kuang)、褐(he)鐵(tie)(tie)礦(kuang)和石榴(liu)石等。由于(yu)(yu)含鐵(tie)(tie)雜(za)質(zhi)等磁(ci)性(xing)物質(zhi)易被(bei)磁(ci)化,而(er)石英(ying)礦(kuang)物(特別(bie)是(shi)非金屬磁(ci)性(xing)物質(zhi))則不能被(bei)有(you)效磁(ci)化,因此磁(ci)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)方法能夠有(you)效地將磁(ci)性(xing)雜(za)質(zhi)從石英(ying)中(zhong)分(fen)離(li)出來。磁(ci)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)分(fen)為干選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)和濕選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)兩(liang)種方式(shi),濕式(shi)強磁(ci)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)雖然(ran)除雜(za)效果(guo)好(hao)但成本較(jiao)(jiao)高,而(er)干式(shi)強磁(ci)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)則操作方便、成本較(jiao)(jiao)低。
綜上所(suo)述(shu),機械破碎和磁選(xuan)作(zuo)為高純(chun)石(shi)英砂提純(chun)的(de)重(zhong)要工藝(yi)手(shou)段(duan),在(zai)去(qu)除石(shi)英砂中的(de)礦物雜質方面發(fa)揮著重(zhong)要作(zuo)用。通過不斷(duan)優化這些(xie)工藝(yi)參數和技術手(shou)段(duan),可以進一步提高石(shi)英砂的(de)純(chun)度和品(pin)質。