標準クォーツサンドの選鉱と精製プロセス

Summary: このガイドは、建設用から電子用までのさまざまな等級に合わせた、破砕から化学処理までの完全な石英砂の選鉱と精製プロセスを詳しく説明しています。

石英砂は、ガラス製造、鋳造、光 photovoltaics、および電子機器などの産業で広く使用されており、厳しい産業基準を満たすために高い純度レベルが求められます。石英砂の選鉱の主な目的は、不純物（鉄、アルミニウム、ミカ、粘土など）を除去し、等級別の精製を達成することで、最終的に産業グレードの要件を満たす高純度の石英砂を生産することです。

原鉱の特性（不純物の種類や粒度分布など）にプロセスを適応させる必要がありますが、コアステージは普遍的に適用可能です。このガイドでは、標準化された 石英砂の選鉱および精製プロセスフローコアステージ、設備選択、主要パラメータ、および適用シナリオを含みます。

Standardized Quartz Sand Beneficiation Process Flow (Raw Ore → Finished Concentrate)

前処理：粉砕とふるい分け（粒子サイズ制御、大きな不純物の除去）

コア目的： 原鉱を粉砕して、 grinding に適した粒度にし、後続の機器で詰まりを防ぐために、大きな砂利や廃岩を分離します。

プロセスステップ:

• 1. 原鉱（石英岩、石英砂鉱）は、安定した供給のためにローダー/フィーダーによって原鉱サイロに投入されます；
• 2. 一次破砕: 使用する 颚式破碎机 to reduce ore size to 50–100 mm to meet the requirements of subsequent finer crushing.
• 3. スクリーニングおよび分類： The coarse crushed material passes through a circular vibrating screen (mesh size 10–20 mm). Oversized material is returned for further crushing, while qualified material proceeds to fine crushing.
• 4. 二次（細かい）破砕: 使用する コーンクラッシャー or impact crusher to reduce particle size to 5–10 mm, the final crushed product before grinding.
• 5. 閉ループサイクル 細かく粉砕された製品は、均一な粒度を確保し、過剰粉砕（これにより後の精製が難しくなる）を避けるために、円形振動篩に戻されます。

主要パラメータ： Crushed product size controlled at 5–10 mm; screening efficiency ≥ 90%.

2. 粉砕と分級（粒子サイズの精製、不純物の解放）

コア目的： 石英粒子を目標の細かさ（例：-20メッシュ、-100メッシュ）まで粉砕し、埋もれた不純物（例：酸化鉄、雲母）から石英を完全に解放させ、次の精製の基礎を築く。

プロセスステップ:

• 粉砕された材料は細粒鉱石ビンに送られ、均等に湿式棒ミルまたはボールミルに供給されます（過剰粉砕と鉄の汚染を減らすために、石英砂には棒ミルが好まれます）。
• (2) 地上の製品は、粗い粒子と細かい粒子を分離するために、分類装置（障碍物床沈降器、ハイドロサイクロン、またはスパイラルクラシファイア）に入ります。
• (3) クローズドサーキットサイクル: 分級器からのアンダーフロー（粗粒子）は再粉砕のためにミルに戻り、オーバーフロー（適格粒子サイズ）は精製に進みます。

主要パラメータ：

• 粉砕細度： 産業のニーズに基づいて調整されました。一般的なガラス砂は100メッシュで80%以上通過する必要があります。PV/電子グレードの砂は200メッシュで90%以上通過する必要があります。
• スラリー密度: Controlled at 60%–70% during grinding and 30%–40% during classification.

3. コア精製段階（不純物除去、純度向上）

石英砂の主な不純物は鉄（Fe₂O₃）、アルミニウム（Al₂O₃）、ミカ、そして粘土であり、これには「物理 + 化学」の複合プロセスが必要です。

(1) スクラブおよび脱粘土（粘土と粘土質コーティングの除去）

• Function: 機械的攪拌と水圧洗浄を組み合わせて、クォーツ粒子の表面から粘土膜や微細スライムを除去します（スライムは不純物を封じ込めることがあり、その後の鉄除去に影響を与える可能性があります）。
• 機器 : ドラムスクラバー、スパイラスクラバー（2段階の掃除はより効果的です）。
• 主要パラメータ： Scrubbing time 15–30 min; slurry density 25%–35%; high-pressure water pressure 0.3–0.5 MPa.

(2) 分類とデスライミング（微細スライム不純物の分離）

• Function: 200メッシュ以下の微細なスライム（鉄やアルミニウム不純物が豊富）を除去するために、スクラブされたスラリーを分類します。
• 機器 : ハイドロサイクロン、傾斜プレート濃縮機。
• Operation: サイクロンのオーバーフロー（スライム）は廃棄され、アンダーフロー（粗い石英粒子）は鉄除去に進みます。

(3) 磁気分離による鉄分除去（磁性不純物の除去）

• Function: 磁鉄鉱（例：磁鉄鉱）や弱い磁性の鉄（例：赤鉄鉱、褐鉄鉱）を除去するための基本的なステップ。
• 装備の組み合わせ： 低強度磁気選別機（トランプ鉄、マグネタイトを除去） + 高強度磁気選別機（弱い磁性の鉄、鉄チタン酸化物を除去）。
• 主要パラメータ： High-intensity magnetic field strength 10,000–15,000 Gauss; slurry flow velocity 0.5–1.0 m/s to ensure full adsorption of magnetic impurities.

(4) フローテーション（雲母や長石などの非磁性不純物の除去）

• Application: Required for high-purity quartz sand (e.g., Fe₂O₃ ≤ 0.02%) to separate feldspar and mica (similar density to quartz, not removable by magnetic separation).
• Principle: Under acidic conditions (pH 2–3), with flotation reagents (e.g., amine collectors, sodium fluorosilicate depressant), feldspar and mica attach to air bubbles and float, while quartz remains in the slurry.
• 機器 : 機械攪拌浮選機、エアレーション浮選機（不純物を徹底的に除去するための多段階浮選）。

(5) 化学精製（PV/電子グレードの砂に必須）

• Application: When ordinary processes cannot meet high-purity requirements (e.g., Fe₂O₃ ≤ 0.005%).
• プロセスオプション:
  • 酸浸出: スラリーを混合酸（塩酸、硫酸、フッ化水素酸）に浸して、残留する鉄およびアルミニウム酸化物を溶解します。
  • Roasting-Acid Leaching: First roast quartz sand at 600–800°C to convert refractory iron impurities into soluble forms, then remove them via acid leaching.
• 重要なステップ: After acid leaching, wash with purified water to neutrality (pH 6–7) to avoid residual acid affecting product quality.

4. 濃縮と脱水（固体濃縮物の取得）

• 1. Purified slurry enters a 増粘剤 for concentration via gravity settling, increasing underflow density to 60%–70%.
• 2. Concentrated slurry is fed to a Filter Press or Vacuum Filter to dewater to ≤ 10% moisture content.
• 3. The filter cake is dried in a Rotary Dryer (120–150°C) to obtain dry quartz sand concentrate.
• 4. 乾燥した濃縮物は、サイズ要件に基づいて異なる仕様の完成品（例えば、粗砂、中砂、細砂）をふるい分けるために振動ふるいで分類されます。

5. 完成品の検査と保管

• 検査指標： SiO₂ purity (ordinary industrial sand ≥98.5%, glass sand ≥99.3%, PV-grade ≥99.9%, electronic-grade ≥99.99%), Fe₂O₃ content (ordinary sand ≤0.3%, high-end sand ≤0.005%), particle size distribution, moisture content.
• Storage: 完成した砂は、二次汚染（例：鉄のチップ、ほこり）を避けるために専用のサイロに保管されます。

異なる純度要件のための簡素化されたプロセススキーム

プロセスのコア機能と重要な考慮事項

1. コア機能:

• 多段階閉じた回路サイクル（粉砕と磨砕の両方）は、均一な粒度を確保し、材料の廃棄物を減少させます。
• 「物理的浄化が主で、化学的浄化が補助的である」というのは、環境保護と浄化効率のバランスを取っています。
• 不純物は段階的に除去され、さまざまな原鉱や純度のニーズに対して強力なターゲティングと適応性を提供します。

2. 重要な考慮事項：

• 鉄汚染の防止: 研削およびスクラビング設備では、金属接触による鉄分の増加を避けるために、ゴムまたはセラミックライナーを優先してください。
• 試薬管理: 浮選および酸浸出における試薬の投与量とpHを正確に制御し、過剰な残留試薬を避ける。
• 廃水処理： 酸洗い廃水は、排出または再利用の前に中和される必要があります（例：石灰を使用してpHを約7に調整する）汚染を防ぐためです。

コア機器リスト（標準構成）

The standard process can be flexibly adjusted depending on the raw ore’s initial SiO₂ content, impurity types (including chromium, titanium presence), and target purity levels. Custom solutions require detailed raw ore assay data for optimization.

多様な産業用途に適した高純度の石英砂を実現するには、慎重に設計され実行された選鉱プロセスが必要です。ここに示す標準化された精製フローは、特定の不純物を効果的に除去するために調整された機械的および化学的手法を統合しており、さまざまな鉱石特性および純度要件に対応します。適切な設備、閉ループ制御、および厳格な品質管理を活用することで、石英砂の生産者は、ガラス、鋳造、太陽光発電、および電子グレードの砂に関する産業基準を満たすか、それを超える材料を安定して供給することができます。重要なプロセス制御と環境保護を遵守することで、製品の優れた品質とともに持続可能な運営が保証されます。

カスタマイズされた選鉱ソリューションと詳細なプロセス設計のためには、浸透戦略を最適化し、製品価値を最大化するために、原鉱の特性評価を徹底的に行うことが不可欠です。