طريقة فرز الكوارتز

الكوارتز موجود في كل مكان

           يتكون الكوارتز من ذرتي أكسجين وذرة سيليكون، وهو أحد أبسط التركيبات في المعادن. يُعدّ الكوارتز من أكثر المعادن انتشارًا على سطح الأرض، إذ تتجلى آثاره في كل مكان، من عجائب الأنهار إلى السواحل الخلابة والصحاري الشاسعة. يُعتبر الكوارتز من المعادن الرئيسية المُكوّنة للصخور، حيث تصل نسبة معادن مجموعة الكوارتز في القشرة الأرضية إلى 12.6%. تنشأ أشكال الكوارتز المختلفة من ظروف تكوين متباينة، وما يُعرف عادةً باسم "الكوارتز" يُشير في الغالب إلى النوع الأكثر شيوعًا، وهو كوارتز ألفا (α-quartz).

تشمل أنواع رواسب الكوارتز بشكل رئيسي عروق الكوارتز، والكوارتزيت، والحجر الرملي الكوارتزي، ورمل الكوارتز الطبيعي (الرمل البحري، ورمل النهر، ورمل البحيرة).

مجالات استخدام الكوارتز

يُعد رمل الكوارتز مادة خام معدنية صناعية مهمة، ويستخدم على نطاق واسع في صناعات الزجاج، والصب، والسيراميك، والمواد المقاومة للحرارة، والمعادن، والبناء، والإلكترونيات، والصناعات الكيميائية، والمطاط، والمواد الكاشطة، وغيرها من الصناعات. ويتمثل الاستخدام الصناعي للكوارتز عمومًا في طحنه إلى "رمل كوارتز" بمواصفات مختلفة.

عملية ومعدات إزالة الشوائب من رمال الكوارتز

     في الوقت الحالي، تحتاج معظم رمال الكوارتز المحلية إلى المعالجة عن طريق التخصيب قبل أن تتمكن من استخدامها؛ لذلك، فإن تكنولوجيا ومعدات التخصيب هي المفتاح.

   تشمل عمليات إزالة الشوائب الشائعة في الصين بشكل رئيسي ما يلي: الفصل المغناطيسي، والفصل بالجاذبية، والتعويم، والتخليل، والفصل الذكي (الفصل اللوني، والأشعة تحت الحمراء القريبة، والأشعة السينية، وما إلى ذلك) أو مزيج من عدة طرق للتخصيب لإزالة الشوائب من رمال الكوارتز للحصول على رمال كوارتز تلبي المتطلبات.

1. الفصل المغناطيسي

   يُعد الفصل المغناطيسي طريقة فعالة وصديقة للبيئة لإزالة الشوائب المغناطيسية القوية والضعيفة. في السنوات الأخيرة، ومع النضج التدريجي لتكنولوجيا ومعدات الفصل المغناطيسي، أصبح تطبيق الفصل المغناطيسي أكثر اتساعًا، وأصبح تدريجيًا الطريقة الرئيسية المختارة لإزالة رمال الكوارتز.

لأن المادة الخام نفسها تحتوي على كمية صغيرة من الماغنيتيت المغناطيسي القوي وكمية صغيرة من الهيماتيت المغناطيسي الضعيف والليمونيت والبيوتيت والجارنيت والتورمالين والأوليفين والكلوريت وغيرها من المعادن الشائبة، بالإضافة إلى التكسير والطحن، سيتم خلط كمية صغيرة من الحديد الميكانيكي في عملية التعدين؛ ستؤثر هذه الشوائب بشكل خطير على جودة رمال الكوارتز.

في عملية الفصل المغناطيسي وإزالة الشوائب، تكون قوة المجال المغناطيسي ضعيفة أولاً ثم قوية، حيث تتم إزالة المعادن المغناطيسية القوية والحديد الميكانيكي أولاً، ثم تتم إزالة المعادن المغناطيسية الضعيفة وبعض الأجسام المتصلة من المعادن المغناطيسية الضعيفة.يمكن استخدام معدات الفصل المغناطيسي الضعيفة مع أسطوانات مغناطيسية دائمة ذات تيار معاكس من سلسلة Huate CTN، ويمكن استخدام معدات الفصل المغناطيسي القوي مع فواصل مغناطيسية مسطحة من سلسلة Huate SGB، وفواصل مغناطيسية قوية ذات أسطوانات مغناطيسية من سلسلة Huate CFLJ، وفواصل مغناطيسية عالية التدرج ذات حلقات رأسية من سلسلة Huate LHGC، وفواصل مغناطيسية عالية التدرج للملاط الكهرومغناطيسي من سلسلة Huate HTDZ.تتميز عملية الفصل المغناطيسي بقدرتها العالية على المعالجة ومراعاتها للبيئة. وتشير بيانات التطبيقات الميدانية إلى أن الفصل المغناطيسي يُحسّن جودة مركزات الرمل بشكل كبير.

فاصل مغناطيسي عالي التدرج من شركة هواتي + فاصل مغناطيسي قوي ذو لوحة مغناطيسية، تم تطبيقه في مشروع رمال الكوارتز في آنهوي

تم استخدام فاصل مغناطيسي عمودي حلقي عالي التدرج من نوع Huate في مشروع رمال الكوارتز النمساوي

   2. إعادة الانتخاب

غالبًا ما يحتوي رمل الكوارتز الطبيعي (الرمل البحري، رمل النهر، رمل البحيرة، إلخ) على كمية قليلة من شوائب المعادن الثقيلة (مثل الزركون والروتيل)، لذا فإن الخصائص المغناطيسية لهذه الشوائب ضعيفة، لكن كثافته النوعية أعلى بكثير من كثافة الكوارتز. يمكن استخدام خاصية الفصل بالجاذبية لإزالتها. يمكن استخدام نظام التغذية الحلزونية في المعدات. يتميز نظام التغذية الحلزونية بانخفاض استهلاك الطاقة، لكن يعيبه انخفاض قدرة المعالجة للجهاز الواحد وكبر المساحة المطلوبة.

3. التعويم

     نظرًا لاحتواء بعض خامات الكوارتز على معادن شوائب مثل المسكوفيت والفلسبار، فإنه يلزم إزالتها بالتعويم. في بيئة متعادلة أو حمضية ضعيفة، تُستخدم عوامل صديقة للبيئة لإزالة معادن الميكا؛ وفي بيئة متعادلة أو حمضية ضعيفة، تُستخدم عوامل صديقة للبيئة لإزالة معادن الفلسبار. تتمثل ميزة التعويم في قدرته على فصل الخامات المعقدة ذات الخصائص المغناطيسية والكثافة النوعية المتقاربة بكفاءة. أما عيوب التعويم فتتمثل في أن طريقة التعويم الحالية الخالية من الفلور والأحماض ليست ناضجة بما فيه الكفاية، وأن الكواشف المستخدمة غير صديقة للبيئة، وأن تكلفة معالجة المياه المرتدة مرتفعة. إضافةً إلى ذلك، تتطلب بعض رمال الكوارتز، مثل بعض رمال الزجاج (-26+140 مش)، حجمًا محددًا للجسيمات، حيث تكون درجة تفكك المونومر منخفضة في هذا النطاق الحجمي، مما لا يُساعد على عمليات التعويم.

4. الغسل بالحمض

   تعتمد عملية التخليل على الخصائص التي تجعل رمل الكوارتز غير قابل للذوبان في الأحماض (باستثناء حمض الهيدروفلوريك) ويمكن إذابة المعادن الأخرى الشائبة بواسطة الأحماض، بحيث يمكن تحقيق المزيد من تنقية رمل الكوارتز.

  تشمل الأحماض الشائعة الاستخدام حمض الكبريتيك، وحمض الهيدروكلوريك، وحمض النيتريك، وحمض الهيدروفلوريك، وغيرها. أما عوامل الاختزال فتشمل حمض الكبريتوز وأملاحه. تتميز الأحماض المذكورة أعلاه بفعاليتها في إزالة الشوائب غير المعدنية من الكوارتز، إلا أن تأثيرها يختلف باختلاف نوع الحمض وتركيزه، وذلك تبعًا لنوع الشوائب المعدنية. عمومًا، يُظهر الحمض المخفف فعالية كبيرة في إزالة الحديد والألومنيوم، بينما تتطلب إزالة التيتانيوم والكروم معالجة بحمض الكبريتيك المركز، أو الماء الملكي، أو حمض الهيدروفلوريك. ينبغي أن تستند عملية التحكم في عوامل التخليل المختلفة إلى متطلبات الدرجة النهائية لرمل الكوارتز، مع الحرص على تقليل تركيز الحمض ودرجة حرارته وجرعته، وتقليل مدة الترشيح الحمضي، وذلك لتحقيق إزالة الشوائب والتنقية بتكلفة معالجة أقل.

5. الفرز الذكي (فرز الألوان، الأشعة تحت الحمراء القريبة، الأشعة السينية، إلخ).

     يعتمد الفصل الذكي على الاختلاف في الخصائص البصرية للخام أو الاختلاف في خصائص التفاعل بعد التعرض للأشعة السينية، واستخدام تقنية الكشف الكهروضوئي لفصل جزيئات الخام المختلفة.

  المعدات المتاحة هي في الأساس آلة فرز ذكية مزودة بمستشعرات، تتكون بشكل رئيسي من نظام تغذية، ونظام كشف بصري، ونظام معالجة الإشارات، ونظام تنفيذ الفصل.

    وفقًا لتصنيف مصدر ضوء الكشف، يمكن تقسيمه إلى مصدر ضوء فلورسنت، ومصدر ضوء LED، ومصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة، والأشعة السينية، وما إلى ذلك.

  تتمثل ميزة الفرز الذكي في أنه يمكنه استبدال الفرز اليدوي، والتحكم بدقة في جودة الخام المختار، وزيادة الطاقة الإنتاجية لمصنع المعالجة؛ أما عيبه فهو أن نطاق حجم الخام المختار يكون مرتفعًا نسبيًا، ويصعب فرز المواد الدقيقة (أقل من 1 مم) عند معالجتها، مما يؤدي إلى زيادة أو انخفاض الطاقة الإنتاجية.

يُعدّ رمل الكوارتز مورداً معدنياً غير فلزي بالغ الأهمية. وهو منتشر على نطاق واسع في الصين، وتختلف جودته اختلافاً كبيراً بين المناطق. قبل الإنتاج الصناعي، من الضروري إجراء دراسة أولية لعينات المعدن وفقاً لمتطلبات جودة الرمل المُركّز، واختيار طريقة مناسبة لمعالجته.

تُعدّ سلسلة المنتجات المذكورة أعلاه، التي تنتجها شركة شاندونغ هواتي للتكنولوجيا المغناطيسية الكهربائية المحدودة، مناسبة لفصل المعادن ذات الأحجام المختلفة للجسيمات. وقد ركزت الشركة على تصميم هيكل المنتج لتلبية متطلبات مؤشرات الفرز المختلفة، وقد تم تطبيقها بنجاح. في العديد من شركات التعدين، لعبت هذه المنتجات دورًا إيجابيًا في توفير الطاقة وخفض الاستهلاك وتحسين الكفاءة.

ينبغي على شركات التعدين اختيار معدات الفصل المغناطيسي المناسبة لظروف أعمالها الخاصة وفقًا لطبيعة الخام والظروف التكنولوجية لتحسين كفاءة الإنتاج.

ينبغي على مصنعي المعدات تحسين وتطوير أداء منتجاتهم باستمرار وفقًا لمتطلبات الإنتاج الخاصة بمؤسسات التعدين، وحل بعض المشكلات في الاستخدام الفعلي، وإنتاج منتجات أكثر ملاءمة للتطبيقات الصناعية، وتعزيز التطور التكنولوجي لمعدات الفصل المغناطيسي.