石英鉱石を精製するには、前処理工程としてまず原料を粉砕し、分級する必要があります。これは、石英を付随鉱物から分離し、その後の処理と精製に適した粒径範囲の原料を得ることを目的としています。
クォーツ粉砕
粉砕の目的は、石英鉱石を必要な粒径まで粉砕し、不純物の除去を容易にし、更なる処理を可能にすることです。粉砕方法には、機械粉砕、電気パルス粉砕、超音波粉砕、熱衝撃粉砕などがあります。
粉砕時には、効果的な鉱物の分解と二次汚染という 2 つの重要な要素を考慮する必要があります。
従来の機械的方法では、ジョークラッシャーまたはコーンクラッシャーを用いて鉱物を所望の粒子サイズに粉砕し、不規則で角張った粒子を生成します。ジョークラッシャーは通常、粗粉砕に、コーンクラッシャーは中粉砕および細粉砕に、インパクトクラッシャーは細粉砕および粗粉砕に使用されます。
鉄不純物による二次汚染を回避し、分離を促進するために、熱破砕、高電圧パルス破砕、超音波破砕などの代替方法を用いることもできます。ただし、これらの方法は一般的にエネルギー消費量とコストが高くなります。
（1）パルス放電破砕
従来の機械的方法と比較して、パルス放電破砕は岩石処理において大きな利点を有します。主に水力発電効果破砕と電気パルス破砕が含まれます。高電圧放電によって発生する衝撃波は、岩石を粒界に沿って破砕し、選択的に鉱物包有物を粉砕します。これにより不純物の放出が促進され、鉱物の粒径と形態を維持しながら、その後の処理が容易になります。
パルス放電粉砕は通常、水媒体中で行われるため、無塵で環境に優しい粉砕方法です。さらに、従来の粉砕方法に比べて鉄汚染を低減できます。K、Ti、Feなどの不純物含有量は、電気粉砕の方が機械処理よりも低くなります。
DALらは、高電圧パルス電気破砕を用いて、微量不純物鉱物（1%含有量未満）を単一の石英鉱物から分離した。研究の結果、この方法は石英鉱石中の異なる鉱物を効果的に分離できることが示された。得られた粒子はより球形になり、包有物につながる内部空隙を含む。
（２）超音波破砕
超音波粉砕は、超音波の機械的エネルギーを利用します。超音波プローブが液体媒体中で作動すると、キャビテーションが発生し、多数の小さな気泡が発生します。これらの気泡が破裂する際に発生する巨大な圧力によって、粒子表面から不純物が剥離されます。
（３）熱粉砕
熱破砕では、石英鉱石を特定の温度まで加熱することで、膨張または相変化を引き起こします。これにより微小な亀裂が生じ、鉱石の機械的強度が弱まり、破砕しやすくなります。
2. クォーツ研磨
研削と 分類 粉砕工程に続きます。粉砕により鉱石は粗粒から細粒へと細かく砕かれるため、適切な粉砕・分級方法を採用することで、サイズ規格に適合した粒子を適時に分離し、過剰粉砕を回避し、作業効率と歩留まりを向上させる必要があります。
すごい ボールミル + 分類器 この生産ラインは、特に石英の超微粉砕に適しています。製品の白色度が高く、粒子形状と光沢が良好で、品質指標が安定しており、粒度分布を厳密に制御できます。
しかし、ボールミルと分級機は機能が異なり、通常は異なるメーカーによって製造されているため、生産コンセプト（例：出力容量）に差異が生じる可能性があります。そのため、設計と選定においては、機器の適切なマッチングが不可欠です。マッチングが悪いと、機能上の制限、エネルギー消費量の増加、効率の低下につながる可能性があります。一方、適切な統合はシステム全体の性能を向上させ、少ない労力で高い効率を実現します。
石英は硬度が高いため、機器に大きな摩耗を引き起こし、製品を汚染する可能性があります。特に電子グレードの高純度シリコン微粉末の製造においては、再汚染を防ぐため、キャビティ、パイプライン、静的部品を含むすべての機器に、セラミックまたは有機系の耐摩耗性材料をライニングする必要があります。
ボールミルでは通常、鉄やアルミニウムの不純物による汚染を減らすために、アルミナまたは石のライナーとジルコニウムボールや瑪瑙などの粉砕媒体が使用されます。
研削補助剤
石英は硬く、耐摩耗性に優れています。特に微粉砕においては、機械粉砕のみに頼ると、所望の粒度の粉末が得られない場合があります。そのため、プロセス効率を向上させるために、粉砕助剤が添加されることがよくあります。これらの添加剤は、スラリーの粘度を低下させ、流動性を高め、適切な微粒子の収率を向上させます。
一般的な粉砕助剤には、トリエタノールアミン、DA分散剤、ステアリン酸、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム、アルコール、オレイン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、ドデシルアミンがあり、脂肪族アルコールポリオキシエチレンエーテルおよびドデシルトリメチルアンモニウムクロリドもテストされています。
高純度石英は、業界や用途によって特定の粒度分布が求められることに留意することが重要です。例えば、半導体産業における石英るつぼ製造では、0.180mmから0.125mmの石英砂が求められます。そのため、過剰粉砕を防ぐには、粉砕中の粒度を正確に制御することが不可欠です。
Epic Powder Machineryは、超微粉砕・分級装置のリーディングカンパニーです。数十年にわたる経験とヨーロッパのコアテクノロジーを基盤に、高純度石英をはじめとする硬質材料向けのカスタムソリューションを専門に提供しています。ジェットミル、ボールミル、精密分級機といった高度なシステムは、鉱業、エレクトロニクス、化学産業で幅広く利用されています。当社は、最も厳しいアプリケーション基準を満たす、効率的でクリーン、かつ汚染のない粉体処理ソリューションの提供に尽力しています。
