{"id":16306,"date":"2026-01-14T06:28:30","date_gmt":"2026-01-14T06:28:30","guid":{"rendered":"http:\/\/quartz-grinding.com\/?p=16306"},"modified":"2026-01-14T06:30:01","modified_gmt":"2026-01-14T06:30:01","slug":"mineralogical-characteristics-and-processing-technology-advances-of-high-purity-quartz-raw-materials","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.quartz-grinding.com\/fr\/mineralogical-characteristics-and-processing-technology-advances-of-high-purity-quartz-raw-materials\/","title":{"rendered":"Caract\u00e9ristiques min\u00e9ralogiques et technologie de traitement du quartz de haute puret\u00e9"},"content":{"rendered":"

Le quartz de haute puret\u00e9 est un mat\u00e9riau min\u00e9ral non m\u00e9tallique essentiel et tr\u00e8s recherch\u00e9. Il pr\u00e9sente des propri\u00e9t\u00e9s de r\u00e9sistance aux hautes temp\u00e9ratures et \u00e0 la corrosion, une stabilit\u00e9 thermique et des propri\u00e9t\u00e9s isolantes. Il est largement utilis\u00e9 dans les sources lumineuses \u00e9lectriques haut de gamme, les circuits int\u00e9gr\u00e9s \u00e0 grande et tr\u00e8s grande \u00e9chelle, le photovolta\u00efque, les fibres optiques, l'a\u00e9rospatiale et l'industrie militaire. Compte tenu de l'importance strat\u00e9gique de ces secteurs pour le d\u00e9veloppement national \u00e0 long terme, le quartz de haute puret\u00e9 est class\u00e9 comme mat\u00e9riau de haute technologie et b\u00e9n\u00e9ficie d'une protection stricte de la part des gouvernements du monde entier. D\u00e8s 2010, l'Union europ\u00e9enne l'a inscrit sur sa liste des mati\u00e8res premi\u00e8res critiques. Actuellement, seules quelques entreprises dans le monde sont capables d'en assurer la production \u00e0 grande \u00e9chelle.<\/p>\n\n\n\n

\"broyeur<\/figure>\n\n\n\n

Tableau 1 March\u00e9 d'application du quartz de haute puret\u00e9<\/p>\n\n\n\n

Puret\u00e9 (teneur en SiO\u2082)<\/th>>99,99%<\/th>>99,997%<\/th>>99,999%<\/th><\/tr><\/thead>
Principaux produits<\/strong><\/td>Tubes de lampes \u00e0 haute temp\u00e9rature, tubes de silice fondue, verre de quartz, poudre de silice, dispositifs optiques, verre optique de quartz sp\u00e9cial, etc.<\/td>Creusets en silicium monocristallin, creusets en silicium polycristallin, verre de quartz et produits d\u00e9riv\u00e9s de haute qualit\u00e9, fibres optiques et composants opto\u00e9lectroniques associ\u00e9s, etc.<\/td>Creusets Czochralski (CZ), verre de quartz ultra-pur pour semi-conducteurs, creusets en quartz haut de gamme pour semi-conducteurs<\/td><\/tr>
Prix du secteur d'application (USD\/tonne)<\/strong><\/td>600 ~ 1500<\/td>5,500 ~ 8,500<\/td>12,000 ~ 15,000<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Sp\u00e9cifications techniques du quartz de haute puret\u00e9<\/h2>\n\n\n\n

Il n'existe pas de d\u00e9finition universellement accept\u00e9e. M\u00fcller A. et al. (2007) ont \u00e9t\u00e9 les premiers \u00e0 tenter de classer le quartz en fonction de sa teneur en \u00e9l\u00e9ments traces, sugg\u00e9rant qu'un quartz de haute puret\u00e9 devrait r\u00e9pondre aux crit\u00e8res suivants (ppm)\u00a0: Al < 30, B < 1, Ca < 5, Fe < 3, K < 8, Li < 5, Na < 8, Ti < 10, P < 2, avec une teneur totale en impuret\u00e9s inf\u00e9rieure \u00e0 50\u00a0ppm. Zhang Ye et al. (2010) ont not\u00e9 que le sable de quartz de haute puret\u00e9 reconnu internationalement pr\u00e9sente une teneur totale en 15\u00a0impuret\u00e9s (Al, K, Na, Li, Ca, Fe, Mg, Mn, Ti, Zr, Cu, Cr, Ni, P, B) inf\u00e9rieure \u00e0 22,26\u00a0ppm. Le \u00ab catalogue chinois de d\u00e9monstration de premi\u00e8re application pour les nouveaux mat\u00e9riaux cl\u00e9s (\u00e9dition 2018) \u00bb sp\u00e9cifie que le quartz de haute puret\u00e9 doit avoir une teneur totale de 12 impuret\u00e9s (Fe, Mg, Cr, Ni, Cu, Mn, Ca, Al, Na, Li, K, B) inf\u00e9rieure \u00e0 6 ppm.<\/p>\n\n\n\n

Les inclusions fluides, fr\u00e9quentes dans le quartz, sont une cause majeure de bulles dans les produits en quartz de haute puret\u00e9, ce qui alt\u00e8re consid\u00e9rablement leur qualit\u00e9. Par cons\u00e9quent, le quartz de haute puret\u00e9 doit \u00eatre exempt d'inclusions fluides ou n'en contenir que tr\u00e8s peu. Les observations sugg\u00e8rent qu'il doit r\u00e9pondre aux crit\u00e8res suivants\u00a0: rapport de surface des inclusions fluides par particule <\u00a01%\u00a0; au microscope (objectif 10X, \u00e9chantillon de taille de grain moyenne de 0,1\u00a0mm), nombre de particules contenant des inclusions fluides <\u00a01%\u00a0; perte de masse thermique <\u00a015\u00a0ppm.<\/p>\n\n\n\n

Tableau 2 Indicateurs de quartz de haute puret\u00e9 US Unimin s\u00e9rie IOTA (ppm) [9]<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00c9l\u00e9ment<\/th>Al<\/th>B<\/th>Californie<\/th>Cr<\/th>Cu<\/th>Fe<\/th>K<\/th>Li<\/th>Mg<\/th>Mn<\/th>N \/ A<\/th>Ni<\/th><\/tr><\/thead>
IOTA \u2013 Norme<\/td>16.2<\/td>0.08<\/td>0.5<\/td><0,05<\/td><0,05<\/td>0.23<\/td>0.60<\/td>0.90<\/td><0,05<\/td><0,05<\/td>0.9<\/td><0,05<\/td><\/tr>
IOTA \u2013 4<\/td>8.0<\/td>0.04<\/td>0.6<\/td><0,05<\/td><0,05<\/td>0.3<\/td>0.35<\/td>0.15<\/td><0,05<\/td><0,05<\/td>0.9<\/td><0,05<\/td><\/tr>
IOTA \u2013 6<\/td>8.0<\/td>0.04<\/td>0.6<\/td><0,05<\/td><0,05<\/td>0.15<\/td>0.07<\/td>0.15<\/td><0,05<\/td><0,05<\/td>0.08<\/td><0,05<\/td><\/tr>
IOTA \u2013 8<\/td>7.0<\/td><0,04<\/td>0.5<\/td><0,02<\/td><0,02<\/td><0,03<\/td><0,04<\/td><0,02<\/td><0,02<\/td><0,02<\/td>–<\/td><0,02<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Remarque : \u00ab - \u00bb indique des donn\u00e9es non rapport\u00e9es dans la litt\u00e9rature.<\/p>\n\n\n\n

Mati\u00e8res premi\u00e8res de quartz de haute puret\u00e9<\/h2>\n\n\n\n

Au d\u00e9part, on utilisait du cristal naturel (qualit\u00e9s I et II). Avec le d\u00e9veloppement rapide des industries de haute technologie, les ressources limit\u00e9es et en voie d'\u00e9puisement du cristal naturel ne suffisent plus \u00e0 satisfaire la demande. Depuis les ann\u00e9es 1970, les \u00c9tats-Unis ont utilis\u00e9 de la pegmatite granitique, le Japon de la pegmatite \u00e0 grain fin, tandis que la Russie et l'Allemagne ont eu recours au quartzite m\u00e9tamorphique et au quartz filonien. Actuellement, les min\u00e9raux de quartz naturel constituent la principale source.<\/p>\n\n\n\n

Caract\u00e9ristiques min\u00e9ralogiques des mati\u00e8res premi\u00e8res de quartz de haute puret\u00e9<\/h2>\n\n\n\n
\"moulin<\/figure>\n\n\n\n

La qualit\u00e9 du quartz de haute puret\u00e9 n'est pas simplement inversement proportionnelle \u00e0 la teneur en impuret\u00e9s de la mati\u00e8re premi\u00e8re, mais \u00e9troitement li\u00e9e \u00e0 la transformabilit\u00e9<\/em> La teneur en impuret\u00e9s est d\u00e9termin\u00e9e par la min\u00e9ralogie du proc\u00e9d\u00e9. Diff\u00e9rents types de minerais de quartz pr\u00e9sentent des caract\u00e9ristiques min\u00e9ralogiques distinctes. Une analyse d\u00e9taill\u00e9e est essentielle pour d\u00e9terminer les propri\u00e9t\u00e9s du minerai, concevoir les proc\u00e9d\u00e9s d'enrichissement\/purification et fixer les objectifs de production.<\/p>\n\n\n\n

1. Composition chimique et pr\u00e9sence d'\u00e9l\u00e9ments impurs<\/h3>\n\n\n\n

L'analyse chimique r\u00e9v\u00e8le la nature et la teneur en \u00e9l\u00e9ments, mais ne permet pas d'\u00e9valuer avec pr\u00e9cision le potentiel de transformation en quartz de haute puret\u00e9. Les impuret\u00e9s sont diverses en nature, en teneur et en r\u00e9partition (voir tableau 3 pour les cas les plus fr\u00e9quents).<\/p>\n\n\n\n

Tableau 3 \u00c9tats d'occurrence courants des \u00e9l\u00e9ments d'impuret\u00e9s dans les mati\u00e8res premi\u00e8res de quartz [1,12]<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00c9l\u00e9ment<\/th>\u00c9tat d'occurrence<\/th>Formulaire existant<\/th>\u00c9l\u00e9ment<\/th>\u00c9tat d'occurrence<\/th>Formulaire existant<\/th><\/tr><\/thead>
Al<\/td>Isomorphe
Min\u00e9ral ind\u00e9pendant<\/td>		D\u00e9fauts de r\u00e9seau dans le quartz, le mica, le feldspath et les min\u00e9raux argileux<\/td>Ti<\/td>Isomorphe
Min\u00e9ral ind\u00e9pendant<\/td>		D\u00e9fauts de r\u00e9seau dans le quartz, rutile<\/td><\/tr>
Fe<\/td>Isomorphe
Min\u00e9ral ind\u00e9pendant<\/td>		D\u00e9fauts de r\u00e9seau dans le quartz, oxydes de fer, inclusions min\u00e9rales solides<\/td>Ge<\/td>Isomorphe
D\u00e9faut<\/td>		D\u00e9fauts de r\u00e9seau dans le quartz<\/td><\/tr>
Li<\/td>Isomorphe
Inclusion<\/td>		D\u00e9fauts de r\u00e9seau dans le quartz, phase liquide dans les inclusions fluides<\/td>Mg<\/td>Isomorphe
Inclusion<\/td>		Cristaux de quartz, m\u00e9langes de mica<\/td><\/tr>
K<\/td>Isomorphe
Inclusion<\/td>		D\u00e9fauts de r\u00e9seau dans le quartz, le mica, les min\u00e9raux argileux, phase liquide dans les inclusions fluides<\/td>Californie<\/td>Inclusion min\u00e9rale ind\u00e9pendante<\/td>Min\u00e9raux tels que la fluorite, phase liquide dans les inclusions fluides<\/td><\/tr>
N \/ A<\/td>Isomorphe
Inclusion<\/td>		D\u00e9fauts de r\u00e9seau dans le quartz, impuret\u00e9s de mica, phase liquide dans les inclusions fluides<\/td>-OH<\/td>Isomorphe
D\u00e9faut<\/td>		D\u00e9fauts de r\u00e9seau dans le quartz<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

2. Composition min\u00e9rale et texture<\/h3>\n\n\n\n

Pour s\u00e9lectionner la mati\u00e8re premi\u00e8re appropri\u00e9e et concevoir une purification optimale, il convient d'identifier mode d'occurrence<\/em> L'\u00e9limination des impuret\u00e9s est essentielle. Les min\u00e9raux de gangue ind\u00e9pendants associ\u00e9s (par exemple, le mica, le feldspath, l'h\u00e9matite, la tourmaline, la chlorite, les min\u00e9raux argileux) sont d'importants vecteurs d'impuret\u00e9s et forment facilement des inclusions min\u00e9rales lors de la min\u00e9ralisation, ce qui affecte consid\u00e9rablement la qualit\u00e9 du produit final. La texture d'intercroissance entre le quartz et la gangue influe directement sur le degr\u00e9 de lib\u00e9ration et donc sur l'efficacit\u00e9 de la purification. Une alt\u00e9ration diag\u00e9n\u00e9tique\/m\u00e9tamorphique plus marqu\u00e9e engendre des diff\u00e9rences d'intercroissance plus nettes, passant d'intercroissances adjacentes \u00e0 des intercroissances sutur\u00e9es, voire encapsul\u00e9es, ce qui accro\u00eet la difficult\u00e9 de lib\u00e9ration et r\u00e9duit le potentiel de traitement.<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Figure 1(a) : Pegmatite granitique de Spruce Pine, \u00c9tats-Unis - min\u00e9ralogie complexe mais le quartz se lib\u00e8re facilement, contient des inclusions minimales.<\/li>\n\n\n\n
  • Figure 1(b) : Quartz filonien du Qinghai, Chine - grains grossiers et purs avec une faible quantit\u00e9 de muscovite aux limites\/bordures des grains, se lib\u00e8re facilement, peut donner >99,99% SiO\u2082, Al <10 ppm apr\u00e8s traitement.<\/li>\n\n\n\n
  • Figure 1(c) : Concentr\u00e9 purifi\u00e9 montrant des inclusions min\u00e9rales persistantes \u2014 avec la technologie actuelle, les inclusions sont pi\u00e9g\u00e9es dans<\/em> Il est difficile de s\u00e9parer efficacement les grains de quartz. Un quartz pr\u00e9sentant une faible lib\u00e9ration et de nombreuses inclusions est difficile \u00e0 transformer en quartz de haute puret\u00e9.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    3 Inclusions fluides<\/h3>\n\n\n\n

    Pr\u00e9sentes partout dans les min\u00e9raux et les roches (10\u00b2\u201310\u2079 par cm\u00b3, g\u00e9n\u00e9ralement < 50 \u00b5m), leur type, leur taille et leur teneur influencent fortement la qualit\u00e9. Elles sont class\u00e9es selon leur composition\u00a0: gazeuses, liquides, gaz-liquides et triphas\u00e9es. Elles contiennent des impuret\u00e9s (Na, K, Ca, etc.) et affectent consid\u00e9rablement le comportement \u00e0 la fusion. Des \u00e9tudes montrent que l\u2019\u00e9limination des inclusions fluides est plus complexe que celle des impuret\u00e9s \u00e9l\u00e9mentaires et constitue un facteur limitant majeur. Il est donc crucial de s\u00e9lectionner un quartz exempt d\u2019inclusions fluides.<\/p>\n\n\n\n

    4 Impuret\u00e9s du r\u00e9seau <\/h3>\n\n\n\n

    Les \u00e9l\u00e9ments se substituant au Si\u2074\u207a lors de la formation des cristaux deviennent des impuret\u00e9s structurales. Bien que pr\u00e9sents en faible quantit\u00e9, ils sont extr\u00eamement difficiles \u00e0 \u00e9liminer et constituent le facteur limitant le plus la qualit\u00e9. Modes de substitution\u00a0: 1) Substitution isovalente (Ti\u2074\u207a, Ge\u2074\u207a)\u00a0; 2) Substitution coupl\u00e9e (Al\u00b3\u207a + P\u2075\u207a pour 2Si\u2074\u207a)\u00a0; 3) Substitution compens\u00e9e en charge (Al\u00b3\u207a, Fe\u00b3\u207a pour Si\u2074\u207a, compens\u00e9s par Li\u207a, Na\u207a, K\u207a, H\u207a). L\u2019aluminium est g\u00e9n\u00e9ralement pr\u00e9sent en plus grande quantit\u00e9. Sa substitution cr\u00e9e un d\u00e9s\u00e9quilibre de charge, souvent corr\u00e9l\u00e9 \u00e0 des teneurs plus \u00e9lev\u00e9es en Li, K et Na. La teneur en aluminium peut indiquer la qualit\u00e9 de la mati\u00e8re premi\u00e8re. Avec la technologie actuelle, les impuret\u00e9s du r\u00e9seau cristallin sont pratiquement impossibles \u00e0 \u00e9liminer.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    La figure 2 pr\u00e9sente la cartographie MEB-EDS d'une particule de quartz filonien apr\u00e8s lixiviation sous pression et \u00e0 chaud. L'aluminium est r\u00e9parti uniform\u00e9ment (figure 2b), \u00e9pousant la forme de la particule, ce qui indique la pr\u00e9sence d'aluminium li\u00e9 au r\u00e9seau cristallin. La distribution du magn\u00e9sium est peu distincte (figure 2c). L'analyse GFAAS\/AAS a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 des concentrations de 13,92 ppm pour l'aluminium et de 0,59 ppm pour le magn\u00e9sium apr\u00e8s lixiviation, soulignant l'extr\u00eame difficult\u00e9 d'\u00e9liminer l'aluminium du r\u00e9seau cristallin.<\/p>\n\n\n\n

      \n
    1. <\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

      Les \u00e9tudes mondiales indiquent que le quartz naturel transformable doit poss\u00e9der : des grains chimiquement purs, peu ou pas d'impuret\u00e9s dans le r\u00e9seau cristallin, une grande taille de grain, peu d'inclusions min\u00e9rales\/fluides et une faible teneur en min\u00e9raux de gangue associ\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

      Mati\u00e8res premi\u00e8res typiques en quartz de haute puret\u00e9<\/h2>\n\n\n\n
      \"classificateur-2\"<\/figure>\n\n\n\n

      Bien que le quartz soit abondant, la mati\u00e8re premi\u00e8re de haute puret\u00e9 ne se forme que dans des conditions g\u00e9ologiques sp\u00e9cifiques. Seuls quelques gisements s'y pr\u00eatent, et leur traitement est extr\u00eamement complexe. Selon leur gen\u00e8se\u00a0: magmatique, m\u00e9tamorphique, hydrothermale (voir tableau\u00a04 pour des exemples et des caract\u00e9ristiques).<\/p>\n\n\n\n

      L'exemple classique est la pegmatite granitique de Spruce Pine (USA), form\u00e9e sous un m\u00e9tamorphisme de faci\u00e8s schiste vert alleghanien favorisant la recristallisation dynamique, la d\u00e9formation plastique et la migration des impuret\u00e9s vers de nouvelles limites de grains via des fluides, ce qui donne un quartz de haute puret\u00e9 avec peu d'inclusions.<\/p>\n\n\n\n

      Le quartz pegmatitique magmatique cristallise lentement \u00e0 partir d'un magma \u00e0 haute temp\u00e9rature, permettant l'exsolution des impuret\u00e9s, ce qui donne un quartz de haute puret\u00e9 avec peu d'inclusions fluides.<\/p>\n\n\n\n

      Tableau 4 Caract\u00e9ristiques du quartz de diff\u00e9rents types g\u00e9n\u00e9tiques et exemples d'application typiques [18]<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      Diff\u00e9rents types g\u00e9n\u00e9tiques de quartz<\/th>Caract\u00e9ristiques<\/th>Exemples d'application typiques<\/th><\/tr><\/thead>
      Type magmatique<\/strong><\/td>Quartz granitique<\/td>Temp\u00e9rature de formation (700 \u00b0C \u2013 1 000 \u00b0C), les grains de quartz sont purs et ne contiennent pratiquement aucune inclusion fluide.<\/td><\/tr>
      Type m\u00e9tamorphique<\/strong><\/td>Quartz de roche m\u00e9tamorphique de haut grade<\/td>Temp\u00e9rature de formation (750 \u2013 900 \u00b0C), faible teneur en inclusions fluides.<\/td><\/tr>
      <\/td>Quartzite m\u00e9tamorphique<\/td>Plus la dur\u00e9e de formation est longue et plus les \u00e9v\u00e9nements thermiques qu'il a subis sont intenses, plus le quartz est pur et moins il contient d'inclusions fluides.<\/td><\/tr>
      Type de croissance hydrothermale<\/strong><\/td>Quartz pegmatite \u00e0 un stade pr\u00e9coce<\/td>Temp\u00e9rature de formation 600 \u2013 700 \u00b0C, taille des grains g\u00e9n\u00e9ralement 2 \u2013 6 mm, transparent, monocristallin pur, peu d'inclusions fluides.<\/td><\/tr>
      <\/td>Cristaux de pegmatite de stade interm\u00e9diaire \u00e0 avanc\u00e9<\/td>Temp\u00e9rature de formation 500 \u2013 600 \u00b0C.<\/td><\/tr>
      <\/td>Quartz filonien hydrothermal<\/td>Temp\u00e9rature de formation 400 \u2013 500 \u00b0C, transparent \u2013 semi-transparent, teneur en inclusions fluides relativement faible.<\/td><\/tr>
      <\/td>Quartz filonien hydrothermal<\/td>Temp\u00e9rature de formation 50 \u2013 400 \u00b0C, blanc \u2013 blanc laiteux, contient un grand nombre de minuscules inclusions fluides.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

      Le choix de la mati\u00e8re premi\u00e8re appropri\u00e9e n\u00e9cessite une \u00e9tude min\u00e9ralogique d\u00e9taill\u00e9e utilisant de multiples techniques, ax\u00e9e sur : 1) la texture et la teneur en inclusions min\u00e9rales ; 2) la teneur en inclusions fluides ; 3) la teneur en impuret\u00e9s du r\u00e9seau cristallin.<\/p>\n\n\n\n

      Technologie de traitement du quartz de haute puret\u00e9<\/h2>\n\n\n\n
      \"Ligne
      Ligne de production de quartz <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

      L'objectif est de s\u00e9parer les diff\u00e9rentes impuret\u00e9s. \u00c9tapes\u00a0: 1) Broyage et classification pour lib\u00e9rer le quartz de la gangue et obtenir la granulom\u00e9trie cible\u00a0; 2) Techniques cibl\u00e9es pour s\u00e9parer les min\u00e9raux ind\u00e9pendants, les inclusions et les impuret\u00e9s du r\u00e9seau cristallin.<\/p>\n\n\n\n

      1 Pr\u00e9traitement par comminution et classification<\/h3>\n\n\n\n

      Ce dispositif vise \u00e0 assurer une lib\u00e9ration efficace des inclusions fluides et fournit une alimentation de taille adapt\u00e9e. Pour \u00e9viter toute contamination par le fer, utiliser du ZrO\u2082 ou de l'agate comme support. broyage thermique<\/strong> (Chauffage suivi de trempe) r\u00e9duit la duret\u00e9\/l'\u00e9nergie, minimise la contamination et cr\u00e9e des microfissures facilitant la purification chimique. Fragmentation par impulsions \u00e0 haute tension<\/strong> utilise des ondes de choc pour briser le quartz le long des joints de grains riches en impuret\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

      2. S\u00e9paration des min\u00e9raux ind\u00e9pendants associ\u00e9s<\/h3>\n\n\n\n

      Les m\u00e9thodes efficaces comprennent le tri par couleur, le lavage, la s\u00e9paration par gravit\u00e9, s\u00e9paration magn\u00e9tique<\/strong>, et flottaison<\/strong> (voir tableau 5). <\/p>\n\n\n\n

      Tableau 5 Technologie de s\u00e9paration des min\u00e9raux ind\u00e9pendants associ\u00e9s et du quartz [23-25]<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      M\u00e9thode de s\u00e9paration<\/th>Principe<\/th>Principales impuret\u00e9s \u00e9limin\u00e9es<\/th>Caract\u00e9ristiques<\/th><\/tr><\/thead>
      Tri par couleur<\/td>Propri\u00e9t\u00e9s optiques des min\u00e9raux<\/td>Min\u00e9raux d'impuret\u00e9s de couleur sombre, quartz laiteux, etc.<\/td>Tr\u00e8s efficace pour les particules grossi\u00e8res.<\/td><\/tr>
      Lavage<\/td>Friction entre particules min\u00e9rales<\/td>Films fins de boue et d'oxyde adh\u00e9rant \u00e0 la surface des particules de quartz.<\/td>Nettoyage m\u00e9canique, nettoyage chimique, nettoyage ultrasonique.<\/td><\/tr>
      S\u00e9paration par gravit\u00e9<\/td>densit\u00e9 min\u00e9rale<\/td>Mica, zircon, rutile, etc. H\u00e9matite, magn\u00e9tite, tourmaline, mica et autres min\u00e9raux magn\u00e9tiques.<\/td>Perte importante de concentration.<\/td><\/tr>
      S\u00e9paration magn\u00e9tique<\/td>magn\u00e9tisme min\u00e9ral<\/td><\/td>S\u00e9paration magn\u00e9tique multi-\u00e9tapes \u00e0 haute intensit\u00e9.<\/td><\/tr>
      Flottation<\/td>propri\u00e9t\u00e9s de surface des min\u00e9raux<\/td>Mica, feldspath, apatite, etc.<\/td>Flottation invers\u00e9e, plusieurs \u00e9tapes de nettoyage.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

      La s\u00e9paration magn\u00e9tique \u00e0 haute intensit\u00e9 en plusieurs \u00e9tapes \u00e9limine les min\u00e9raux magn\u00e9tiques et les inclusions. La flottation s\u00e9pare les min\u00e9raux silicat\u00e9s comme le mica et le feldspath. Plusieurs \u00e9tapes de purification sont indispensables. Des sch\u00e9mas de traitement combin\u00e9s sont souvent n\u00e9cessaires en fonction des caract\u00e9ristiques du minerai.<\/p>\n\n\n\n

      Apr\u00e8s pr\u00e9traitement et s\u00e9paration physique, la teneur en SiO\u2082 peut atteindre ~99,9%, mais pas des sp\u00e9cifications de haute puret\u00e9, car ces m\u00e9thodes sont inefficaces contre les inclusions et les impuret\u00e9s du r\u00e9seau.<\/p>\n\n\n\n

      3. S\u00e9paration des impuret\u00e9s d'inclusion<\/h3>\n\n\n\n
      \"poudre<\/figure>\n\n\n\n

      3.1 Lixiviation acide mixte des inclusions min\u00e9rales<\/h4>\n\n\n\n

      Ce proc\u00e9d\u00e9 exploite la solubilit\u00e9 du quartz uniquement dans HF, tandis que les autres inclusions min\u00e9rales se dissolvent dans les acides (H\u2082SO\u2084, HCl, HNO\u2083, HF). Les m\u00e9langes d'acides sont les plus efficaces pour les impuret\u00e9s complexes. Les \u00e9tudes thermodynamiques (tableau 6) mettent en \u00e9vidence les impuret\u00e9s courantes. peut<\/em> se dissolvent dans les acides contenant du HF, mais les vitesses de r\u00e9action sont lentes (constantes d'\u00e9quilibre ~1,0\u20131,5). <\/p>\n\n\n\n

      Tableau 6 \u00c9nergie libre de Gibbs de r\u00e9action de d\u00e9composition et constante d'\u00e9quilibre des impuret\u00e9s min\u00e9rales courantes dans le quartz dans des acides mixtes contenant du HF \u00e0 diff\u00e9rentes temp\u00e9ratures [13]<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      Temp\u00e9rature\/\u00b0C<\/th>25<\/th>75<\/th>100<\/th>150<\/th>175<\/th>200<\/th>225<\/th><\/tr><\/thead>
      Feldspath potassique<\/strong> \u0394rGT<\/td>\u2013403,2<\/td>\u2013451,86<\/td>\u2013474,98<\/td>\u2013517,36<\/td>\u2013536,08<\/td>\u2013548,97<\/td>\u2013583,72<\/td><\/tr>
      K<\/td>1.18<\/td>1.17<\/td>1.17<\/td>1.16<\/td>1.15<\/td>1.15<\/td>1.15<\/td><\/tr>
      Albite<\/strong> \u0394rGT<\/td>\u2013409,22<\/td>\u2013455,41<\/td>\u2013477,36<\/td>\u2013517,61<\/td>\u2013535,37<\/td>\u2013547,16<\/td>\u2013581,23<\/td><\/tr>
      K<\/td>1.18<\/td>1.17<\/td>1.18<\/td>1.16<\/td>1.15<\/td>1.15<\/td>1.15<\/td><\/tr>
      Anorthite<\/strong> \u0394rGT<\/td>\u2013539,45<\/td>\u2013571,71<\/td>\u2013586,77<\/td>\u2013614,89<\/td>\u2013628,75<\/td>\u2013635,14<\/td>\u2013660,45<\/td><\/tr>
      K<\/td>1.24<\/td>1.22<\/td>1.21<\/td>1.19<\/td>1.18<\/td>1.18<\/td>1.17<\/td><\/tr>
      Diopside<\/strong> \u0394rGT<\/td>\u2013676,42<\/td>\u2013663,01<\/td>\u2013637,67<\/td>\u2013619,14<\/td>\u2013595,78<\/td>\u2013556,82<\/td>\u2013556,92<\/td><\/tr>
      K<\/td>1.31<\/td>1.26<\/td>1.23<\/td>1.19<\/td>1.17<\/td>1.16<\/td>1.14<\/td><\/tr>
      Moscovite<\/strong> \u0394rGT<\/td>\u2013704,97<\/td>\u2013768,97<\/td>\u2013799,71<\/td>\u2013858,27<\/td>\u2013886,61<\/td>\u2013905,49<\/td>\u2013954,7<\/td><\/tr>
      K<\/td>1.33<\/td>1.3<\/td>1.29<\/td>1.28<\/td>1.27<\/td>1.27<\/td>1.26<\/td><\/tr>
      Spodum\u00e8ne<\/strong> \u0394rGT<\/td>\u20131015,6<\/td>\u20131060,2<\/td>\u20131078,3<\/td>\u20131108,4<\/td>\u20131123<\/td>\u20131124,5<\/td>\u20131145,1<\/td><\/tr>
      K<\/td>1.51<\/td>1.44<\/td>1.42<\/td>1.37<\/td>1.35<\/td>1.33<\/td>1.32<\/td><\/tr>
      H\u00e9matite<\/strong> \u0394rGT<\/td>\u201386,59<\/td>\u201380,44<\/td>\u201377,14<\/td>\u201372,39<\/td>\u201372,92<\/td>\u201368,75<\/td>\u201367,38<\/td><\/tr>
      K<\/td>1.04<\/td>1.03<\/td>1.03<\/td>1.02<\/td>1.02<\/td>1.02<\/td>1.02<\/td><\/tr>
      FeO<\/strong> \u0394rGT<\/td>\u2013111,77<\/td>\u2013110,56<\/td>\u2013110,09<\/td>\u2013103,65<\/td>\u2013105,58<\/td>\u2013105,2<\/td>\u2013106,15<\/td><\/tr>
      K<\/td>1.05<\/td>1.04<\/td>1.04<\/td>1.03<\/td>1.03<\/td>1.03<\/td>1.03<\/td><\/tr>
      Magn\u00e9tite<\/strong> \u0394rGT<\/td>\u2013179,71<\/td>\u2013172,36<\/td>\u2013168,59<\/td>\u2013164,2<\/td>\u2013166,58<\/td>\u2013161,95<\/td>\u2013161,44<\/td><\/tr>
      K<\/td>1.08<\/td>1.06<\/td>1.06<\/td>1.05<\/td>1.05<\/td>1.04<\/td>1.04<\/td><\/tr>
      Pyrite<\/strong> \u0394rGT<\/td>\u2013161,69<\/td>\u2013187,38<\/td>\u2013203,87<\/td>\u2013241,16<\/td>\u2013260,4<\/td>\u2013285,45<\/td>\u2013307,56<\/td><\/tr>
      K<\/td>1.07<\/td>1.07<\/td>1.07<\/td>1.07<\/td>1.07<\/td>1.08<\/td>1.08<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

      exposition efficace<\/strong> L'inclusion est une condition pr\u00e9alable. Traitement thermique de transition de phase<\/strong> Le chauffage (\u00e0 environ 573 \u00b0C pour la transition \u03b1-\u03b2 ou 1470 \u00b0C pour la cristobalite, suivi d'un refroidissement rapide) exploite la dilatation volumique pour cr\u00e9er des fissures et exposer les inclusions. Inconv\u00e9nients\u00a0: risque de vitrification \u00e0 haute temp\u00e9rature et formation d'oxydes\/nitrures stables.<\/p>\n\n\n\n

      3.2 \u00c9clatement \u00e0 haute temp\u00e9rature des inclusions fluides<\/h4>\n\n\n\n

      Le chauffage provoque une pression interne sup\u00e9rieure au seuil de confinement, entra\u00eenant l'\u00e9clatement des inclusions et la lib\u00e9ration d'impuret\u00e9s qui seront ensuite lav\u00e9es \u00e0 l'acide. Toutes les inclusions n'\u00e9clatent pas\u00a0: celles riches en liquide \u00e9clatent \u00e0 une temp\u00e9rature proche de la temp\u00e9rature d'homog\u00e9n\u00e9isation\u00a0; celles riches en vapeur peuvent r\u00e9sister \u00e0 des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es. La mod\u00e9lisation thermodynamique (tableau\u00a07) montre une pression interne plus \u00e9lev\u00e9e pour les inclusions homog\u00e9n\u00e9is\u00e9es par voie liquide que pour celles homog\u00e9n\u00e9is\u00e9es par voie vapeur \u00e0 temp\u00e9rature \u00e9gale.<\/p>\n\n\n\n

      3.3 Chloration (Volatilisation du chlorure)<\/h4>\n\n\n\n

      Le chauffage du quartz \u00e0 1000\u20131500 \u00b0C sous Cl\u2082, HCl ou m\u00e9langes gazeux volatilise les impuret\u00e9s m\u00e9talliques sous forme de chlorures et contribue \u00e0 l'\u00e9limination des inclusions fluides\/groupes hydroxyle. Un gradient de potentiel chimique induit la diffusion des inclusions. Des recherches (par exemple, Mao Lingwen et al.) ont montr\u00e9 que la concentration en ions hydroxyde ([OH\u207b]) diminuait de 35 ppm \u00e0 20,5 ppm \u00e0 1250 \u00b0C sous Cl\u2082. <\/p>\n\n\n\n

      \u00c9limination des impuret\u00e9s du r\u00e9seau cristallin<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

      Implique la rupture des liaisons Me-O introduites par substitution. Les \u00e9nergies de liaison varient (voir tableau 8)\u00a0: <\/p>\n\n\n\n

      Tableau 8 \u00c9nergie de liaison des liaisons Me\u2013O dans les silicates [13]<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      Moi<\/td>Si\u2074\u207a<\/td>Mn\u00b2\u207a<\/td>Cu\u00b2\u207a<\/td>Ca\u00b2\u207a<\/td>Mn\u00b2\u207a<\/td>Pb\u00b2\u207a<\/td>Ti\u2074\u207a<\/td><\/tr>
      \u00c9nergie de liaison kJ\/mol<\/td>10 312 \u2013 13 146<\/td>3,745<\/td>3,598<\/td>3,510<\/td>3,816<\/td>3,469<\/td>12,058<\/td><\/tr>
      Moi<\/td>Al\u00b3\u207a<\/td>Zn\u00b2\u207a<\/td>Fe\u00b3\u207a<\/td>Li\u207a<\/td>Na\u207a<\/td>K\u207a<\/td>Ba\u00b2\u207a<\/td><\/tr>
      \u00c9nergie de liaison kJ\/mol<\/td>7 201 \u2013 7 858<\/td>3,037<\/td>3,845<\/td>1,469<\/td>1,347<\/td>1,251<\/td>3,213<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

      Les liaisons O des m\u00e9taux alcalins (Li, Na, K) sont les plus faibles mais difficiles \u00e0 rompre en raison de leur r\u00f4le dans la neutralit\u00e9 \u00e9lectrique. Les liaisons O du Fe, du Cu, du Ca et du Mn sont moyennement faciles \u00e0 rompre. Les liaisons O de l'Al et du Ti sont les plus fortes, ce qui fait de l'Al et du Ti les impuret\u00e9s du r\u00e9seau cristallin les plus r\u00e9calcitrantes.<\/p>\n\n\n\n

      Lors d'une transformation de la structure cristalline (par exemple, quartz \u2192 cristobalite \u00e0 environ 1500 \u00b0C), des liaisons se rompent et se reforment, le r\u00e9seau cristallin se dilate (axe c\u00a0: 5,404 \u00c5 \u2192 6,971 \u00c5), ce qui peut permettre la migration d'impuret\u00e9s vers la surface. Une atmosph\u00e8re d'azote (N\u2082) pourrait favoriser une conversion plus \u00e9lev\u00e9e que le vide.<\/p>\n\n\n\n

      En dessous du point de fusion du quartz, les impuret\u00e9s r\u00e9agissent avec les agents de chloration (HCl, NH\u2084Cl, Cl\u2082) pour former des chlorures volatils. La transformation de phase qui s'ensuit peut favoriser la migration des impuret\u00e9s vers la surface pour y r\u00e9agir et emp\u00eacher leur r\u00e9incorporation lors du refroidissement.<\/p>\n\n\n\n

      R\u00e9dig\u00e9 par Ma Chao\u00a0: Caract\u00e9ristiques min\u00e9ralogiques et progr\u00e8s des technologies de traitement des mati\u00e8res premi\u00e8res de quartz de haute puret\u00e9, protection et utilisation des ressources min\u00e9rales<\/p>\n\n\n\n

      Poudre \u00e9pique<\/mark><\/h2>\n\n\n\n
      \n