Als marketingprofessional bij EPIC Powder begrijp ik hoe belangrijk het is om voorop te blijven lopen in de technologie voor materiaalverwerking. Voor klanten in de hoogzuivere kwartsindustrie is inzicht in de nieuwste zuiveringsmethoden cruciaal voor het produceren van superieure producten. Vandaag introduceren we zeven geavanceerde kwartszuiveringstechnieken die de toekomst van de industrie vormgeven.
1. Vacuümbehandeling bij hoge temperatuur
Bij dit proces wordt kwarts verhit tot meer dan 1000 °C in een vacuüm bij een druk van 0,01 MPa. Het aanzienlijke drukverschil tussen de binnen- en buitenkant van gas-vloeistofinsluitingen zorgt ervoor dat deze barsten. Tegelijkertijd is de vacuümomgeving met hoge temperatuur zeer effectief in het verwijderen van hydroxylgroepen uit het kwartszand.
Tijdens het roosteren op hoge temperatuur ondergaat het kwartskristalrooster een transformatie. Bij lagere temperaturen verandert het van α-kwarts naar β-kwarts, en bij verdere temperatuurstijgingen kan het transformeren in cristobaliet. Deze roostertransformatie vindt plaats door veranderingen in de Si-O-bindingshoeken. Wanneer het rooster vervormt, verandert het volume, waardoor het oorspronkelijke structurele evenwicht binnen het kwartskristal wordt verstoord. Onzuiverheden in het rooster worden instabiel, ondergaan thermische beweging, diffunderen naar het kristaloppervlak en verdampen uiteindelijk.
Bovendien zetten de gas-vloeistofinsluitingen onder deze omstandigheden thermisch uit. Doordat het kwartsrooster vervormt en het volume verandert, barsten deze insluitingen open, waardoor de onzuiverheden binnenin bloot komen te liggen. Door het concentratieverschil verdampen deze onzuiverheden vervolgens en worden ze verwijderd, waarmee het zuiveringsproces wordt voltooid.
2. Chloreringsroosteren
Chloreringsroosteren, ook wel chloreringsontgassing genoemd, maakt gebruik van het chemische potentiaalverschil dat ontstaat door een hoge concentratie chloorgas tussen het oppervlak en het inwendige van de deeltjes om gasvormige insluitingen te verwijderen. Onzuiverheden zoals alkalimetalen, aardalkalimetalen en resterende insluitingen op het oppervlak van kwartsdeeltjes reageren bij hoge temperaturen met chloorgas en vormen gasvormige chloriden. In vergelijking met andere metaalionen hebben aluminium (Al) en boor (B) een lagere reactiviteit. De hete luchtstroom voert deze vluchtige chloriden af, waardoor een diepe zuivering wordt bereikt.
Dit is een diepgaand zuiveringsproces dat gekenmerkt wordt door hoge kosten, een beperkte verwerkingscapaciteit en bepaalde veiligheidsrisico's. Momenteel hebben slechts enkele bedrijven wereldwijd, zoals het Amerikaanse Sibelco, deze technologie op industriële schaal toegepast.
Het toevoermateriaal voor dit proces moet aan strenge eisen voldoen. Doorgaans is kwartszand nodig dat op traditionele wijze is gezuiverd tot een SiO₂-zuiverheid van 99,99% met een totaal gehalte aan onzuiverheden van minder dan 100×10⁻⁶. De apparatuur voor chloreringsroosteren wordt vaak op maat ontworpen, aangezien er nog geen uniforme standaardapparatuur bestaat en de technologie continu wordt ontwikkeld en verfijnd.
Afhankelijk van het type chloormiddel kan dit proces worden onderverdeeld in:
- Vaste chloreringsroostering: Maakt gebruik van vaste chloormiddelen zoals NaCl, CaCl₂ en NH₄Cl.
- Gaschlorering en roosteren: Maakt gebruik van gasvormige chloormiddelen zoals Cl₂ en HCl.
3. Supergeleidende magnetische scheiding
Supergeleidende magnetische scheiding is een nieuwe methode voor de zuivering van mineralen, waarbij supergeleidende technologie wordt toegepast in de mineraalverwerking. Supergeleidende materialen kunnen extreem krachtige magnetische velden genereren, waarmee zelfs de fijnste onzuiverheden en vaste insluitingen in kwarts kunnen worden gemagnetiseerd en verwijderd. Dit speelt een cruciale rol bij het verwijderen van vreemde mineralen en vaste insluitingen, waardoor het een essentieel proces en apparaat is voor de productie van hoogzuivere kwartsgrondstoffen.
Als hoogwaardig stuk apparatuur voor de verwerking van mineralen, berust de kerntechnologie van een supergeleidende magnetische scheider op het gebruik van cryogene technologie om de spoel af te koelen tot een supergeleidende toestand, waardoor de achtergrondveldsterkte die door de magneet wordt gegenereerd, aanzienlijk toeneemt.
Het werkingsprincipe berust op het gebruik van supergeleidende draden gemaakt van materialen zoals niobium-titanium of niobium-tin. We wikkelen deze draden tot speciale spoelen en plaatsen ze in een goed afgesloten cryostaat. Door onderdompeling in vloeibaar helium en een geleidingskoelsysteem houden we de bedrijfstemperatuur van de supergeleidende spoel op ongeveer -268,8 °C. Bij deze temperatuur wordt de elektrische weerstand van de spoel nul. Met een weerstand van nul en een oneindige geleidbaarheid kan de spoel een veel hogere stroomsterkte geleiden en kunnen we het aantal windingen verhogen. Door de spoel in een solenoïdeconfiguratie te wikkelen, bereiken we een extreem hoog achtergrondmagnetisch veld.
4. Elektrostatische scheiding
Elektrostatische scheiding maakt gebruik van hoogspanningselektriciteit om materialen te scheiden. Deze fysische verwerkingsmethode benut de verschillen in elektrische geleidbaarheid en diëlektrische constanten van materialen. Deeltjes raken geladen in een elektrisch veld en door de verschillen in de elektrostatische krachten, zwaartekracht en centrifugale krachten die erop inwerken, variëren hun trajecten in het veld, waardoor scheiding mogelijk wordt.
Deze technologie biedt een eenvoudig proces en is een droge operatie, waardoor problemen met afvalwatervervuiling en -zuivering worden geëlimineerd. Het heeft een aanzienlijk ontwikkelingspotentieel en brede toepassingsmogelijkheden.
Elektrostatische scheiding wordt de laatste decennia veelvuldig gebruikt, niet alleen voor de concentratie van zeldzame metaalertsen, maar ook voor de verwerking van non-ferrometalen, niet-metallische mineralen en zelfs ferrometalen. Het wordt tevens op grote schaal toegepast bij de recycling van huishoudelijk afval, met name voor de ontkoling van vliegas, de scheiding van plastic afval en de recycling van afgedankte huishoudelijke apparaten. Andere toepassingen zijn onder meer het terugwinnen van waardevolle grondstoffen uit industrieel afval, zoals de verwerking van metallurgische siliciumslakken en metaalslijpsel.
Elektrostatische scheidingsapparatuur is een volwaardige fysische scheidingstechnologie die bekendstaat om zijn betrouwbaarheid, eenvoudige bediening en stabiele prestaties. Het kan metaalverontreinigingen in hoogzuiver kwarts effectief verminderen, waardoor de belasting van daaropvolgende zuiveringsprocessen afneemt en het een unieke rol speelt bij de verwijdering van verontreinigingen uit kwarts.
5. Ultrasone behandeling
Ultrasone behandeling is veilig, efficiënt en stabiel. Ultrasoon geluid verwijst naar geluidsgolven met frequenties tussen 2×10⁴ en 10⁹ Hz. Wanneer ultrasone golven zich door water (of een oplossing) voortplanten, creëren ze talloze compressie- en rarefactiezones. Dit leidt tot de vorming en het heftige ineenstorten van talloze microbellen (cavitatiebellen), een fenomeen dat bekend staat als cavitatie.
Wanneer deze cavitatiebellen imploderen, genereren ze extreem hoge temperaturen van meer dan 5000 K en hoge drukken van ongeveer 5 × 10⁷ Pa binnen een ongelooflijk korte tijd en in een minuscule ruimte. De temperatuurverandering kan oplopen tot 10⁹ K/s. Deze implosie gaat gepaard met intense schokgolven en microjets die met snelheden tot 400 km/u reizen. Deze krachten botsen hevig op de in de vloeistof zwevende kwartszanddeeltjes, waardoor sporen van onzuiverheden op de deeltjesoppervlakken snel loslaten en zo zuivering plaatsvindt.
6. Magnetronbraden
Bij het roosteren met microgolven wordt gebruikgemaakt van het verschil in diëlektrische constante tussen verschillende materialen. Wanneer kwarts met gas-vloeistofinsluitingen wordt blootgesteld aan microgolfstraling, warmen de insluitingen veel sneller op en verdampen ze veel sneller dan de kwartsmatrix. Dit creëert een enorme interne druk, waardoor de kwartsdeeltjes breken en de gas-vloeistofinsluitingen vrijkomen.
7. Dopingzuivering
Bij dopingzuivering worden specifieke elementen bij hoge temperaturen aan kwarts toegevoegd. Deze dopingstoffen reageren met onzuiverheden en vormen verbindingen die gemakkelijk oplosbaar zijn in water of zuur. Deze oplosbare verbindingen kunnen vervolgens worden verwijderd door te wassen of door zure extractie.
In een onderzoek begonnen onderzoekers met kwartspoeder met een totaal gehalte aan onzuiverheden van 41,94 × 10⁻⁶. Ze voegden er achtereenvolgens NaNO₃ en Al(NO₃)₃·9H₂O aan toe en calcineerden het vervolgens bij 900 °C. Het resulterende gezuiverde kwartszand had een totaal gehalte aan onzuiverheden van minder dan 25 × 10⁻⁶, waarmee het voldeed aan de IOTA-Std-norm.
Bij EPIC Powder zetten we ons in voor het leveren van geavanceerde oplossingen voor de poederverwerkende industrie. Inzicht in deze zuiveringstechnologieën is de eerste stap naar het optimaliseren van uw productielijn voor een output van de hoogste kwaliteit. Neem vandaag nog contact op met ons team voor meer informatie over onze apparatuur en hoe deze uw zuiveringsprocessen kan ondersteunen.
Episch poeder
Bij Episch poederWij bieden een breed scala aan apparatuurmodellen en oplossingen op maat om aan uw specifieke behoeften te voldoen. Ons team heeft meer dan 20 jaar ervaring in de verwerking van diverse poeders. Epic Powder is gespecialiseerd in fijnpoederverwerkingstechnologie voor de mineralenindustrie, chemische industrie, voedingsmiddelenindustrie, farmaceutische industrie, enz.
Neem vandaag nog contact met ons op voor een gratis adviesgesprek en oplossingen op maat!
Bedankt voor het lezen. Ik hoop dat mijn artikel je helpt. Laat hieronder een reactie achter. Je kunt ook contact opnemen met de online klantenservice van EPIC Powder. Zelda voor verdere vragen.”
— Jason Wang, Hoofdingenieur
