석영 광석을 정제하려면 먼저 전처리 단계에서 원료를 파쇄하고 분급해야 합니다. 이 과정의 목적은 석영을 관련 광물로부터 분리하고, 후속 가공 및 정제에 적합한 입자 크기 범위의 원료를 제공하는 것입니다.
석영 분쇄
파쇄의 목적은 석영 광석을 필요한 입자 크기로 줄여 불순물을 제거하고 추가 처리를 용이하게 하는 것입니다. 파쇄 방법에는 기계 파쇄, 전기 펄스 파쇄, 초음파 파쇄, 열충격 파쇄 등이 있습니다.
파쇄 과정에서는 효과적인 광물 분해와 2차 오염이라는 두 가지 주요 요소를 고려해야 합니다.
전통적인 기계적 방식은 조 크러셔(jaw crusher) 또는 콘 크러셔(cone crusher)를 사용하여 광물을 원하는 입자 크기로 분쇄하여 불규칙하고 각진 입자를 얻는 방식입니다. 조 크러셔는 일반적으로 거친 분쇄에, 콘 크러셔는 중간 및 미세 분쇄에, 임팩트 크러셔는 미세 분쇄 및 거친 분쇄에 사용됩니다.
철 불순물에 의한 2차 오염을 방지하고 해리를 향상시키기 위해 열분해, 고전압 펄스 분쇄, 초음파 분쇄와 같은 대체 방법을 사용할 수 있습니다. 그러나 이러한 방법은 일반적으로 에너지 소비와 비용이 높습니다.
(1) 펄스방전분쇄
펄스 방전 파쇄는 기존의 기계적 방식에 비해 암석 가공에 상당한 이점을 제공합니다. 주로 수력 효과 파쇄와 전기 펄스 파쇄가 포함됩니다. 고전압 방전으로 생성된 충격파는 암석을 입계를 따라 파쇄하고 광물 개재물을 선택적으로 파괴합니다. 이는 불순물 방출을 촉진하고 후속 가공을 용이하게 하는 동시에 광물의 입자 크기와 형태를 보존합니다.
펄스 방전 파쇄는 일반적으로 물을 사용하여 진행되므로 분진이 없고 환경 친화적입니다. 또한, 기존 파쇄에 비해 철 오염이 적습니다. 전기 파쇄 후 K, Ti, Fe의 불순물 함량은 기계적 처리 후보다 낮습니다.
DAL 외 연구진은 고전압 펄스 전기 파쇄법을 적용하여 단일 석영 광물에서 미량 불순물 광물(1% 함량 미만)을 분리했습니다. 연구 결과, 이 방법이 석영 광석에서 다양한 광물을 효과적으로 분리할 수 있음을 보였습니다. 그 결과 생성된 입자는 구형에 가깝고, 개재물과 연결된 내부 기공을 포함합니다.
(2) 초음파 분쇄
초음파 파쇄는 초음파의 기계적 에너지를 이용합니다. 초음파 탐침이 액체 매질에서 작동하면 캐비테이션이 발생하여 수많은 작은 기포가 생성됩니다. 이 기포가 터지면서 발생하는 엄청난 압력이 입자 표면의 불순물을 제거합니다.
(3) 열분쇄
열 파쇄는 석영 광석을 특정 온도로 가열하여 팽창시키거나 상변화를 일으키는 과정입니다. 이로 인해 광석의 기계적 강도를 약화시키는 미세균열이 발생하여 파쇄가 더 쉬워집니다.
2. 석영 연삭
연삭 및 분류 파쇄 과정을 따릅니다. 분쇄는 광석을 거친 입자에서 미세 입자로 분해하기 때문에, 크기 규격을 충족하는 입자를 적시에 분리하고, 과도한 분쇄를 방지하며, 운영 효율성과 수율을 향상시키기 위해서는 적절한 분쇄 및 분급 방법이 필요합니다.
서사시 볼밀 + 분류기 본 생산 라인은 석영의 초미분쇄에 특히 적합합니다. 높은 제품 백색도, 우수한 입자 형상 및 광택, 안정적인 품질 지표, 그리고 강력한 입자 크기 분포 제어 기능을 제공합니다.
그러나 볼 밀과 분급기는 서로 다른 기능을 수행하고 일반적으로 서로 다른 제조업체에서 생산되기 때문에 생산 개념(예: 생산량)에 차이가 발생할 수 있습니다. 따라서 설계 및 선정 시 적절한 장비 매칭이 매우 중요합니다. 매칭이 적절하지 않으면 기능 제한, 높은 에너지 소비, 낮은 효율로 이어질 수 있습니다. 반면, 적절한 통합은 전체 시스템 성능을 향상시켜 적은 노력으로 높은 효율을 얻을 수 있습니다.
석영은 경도가 높아 장비에 심각한 마모를 유발하고 제품을 오염시킬 수 있습니다. 특히 전자용 고순도 실리콘 미세분말 생산 시 재오염을 방지하기 위해 캐비티, 파이프라인, 고정 부품을 포함한 모든 장비는 세라믹 또는 유기 내마모성 소재로 라이닝 처리해야 합니다.
볼밀은 일반적으로 알루미나나 석재 라이너와 지르코늄 볼이나 마노와 같은 분쇄 매체를 사용하여 철이나 알루미늄 불순물로 인한 오염을 줄입니다.
연삭 보조제
석영은 단단하고 내마모성이 뛰어납니다. 특히 미세 분쇄 시 기계적 분쇄에만 의존하면 원하는 미세도의 분말을 얻을 수 없습니다. 따라서 공정 효율을 높이기 위해 분쇄 보조제를 첨가하는 경우가 많습니다. 이러한 첨가제는 슬러리 점도를 낮추고 유동성을 높이며, 고품질 미세 입자의 수율을 높여줍니다.
일반적인 분쇄 보조제로는 트리에탄올아민, DA 분산제, 스테아르산, 염화암모늄, 염화나트륨, 알코올, 올레산나트륨, 규산나트륨, 도데실아민이 있으며, 지방 알코올 폴리옥시에틸렌 에테르와 도데실 트리메틸 암모늄 클로라이드도 테스트되었습니다.
다양한 산업 및 응용 분야에서 고순도 석영의 특정 입자 크기 분포가 요구된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 반도체 산업에서 석영 도가니를 제조하려면 0.180mm에서 0.125mm 사이의 석영 모래가 필요합니다. 따라서 과도한 분쇄를 방지하기 위해 분쇄 중 입자 크기를 정밀하게 제어하는 것이 필수적입니다.
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