Voor de verwerking van kwartszand met hoge zuiverheid is beitsen vereist. Dit is nauwkeurig onder de huidige mineraal verwerkingsomstandigheden. Beitsen heeft verschillende effecten en functies. Deze zijn moeilijk te vervangen door waterwassen, flotatie of andere methoden. Het kan onzuiverheden verwijderen. Ze bevinden zich op het oppervlak van kwartszanddeeltjes. Ze worden gevormd als insluitsels of ingebed in deeltjes. Dit is een cruciale stap in de verwerking van kwarts met een hoge zuiverheid.
Tijdens de productie beïnvloeden de zuurgraad, de tijd en de temperatuur het beitsen. Zuur wassen, verwerken en apparatuur zijn ook belangrijke factoren.
Zuurgraad
Door het beitsproces kunnen onzuiverheden chemisch reageren met zuren. Onder bepaalde omstandigheden kan de concentratie en samenstelling van zuren variëren. De effecten van reageren met onzuiverheden variëren ook. De mate van invloed op de kwaliteit van hoogzuiver kwarts is dus anders.
Kwartserts bevat onzuiverheden zoals epidoot, rutiel en mica. De meeste van deze mineralen bevatten metaaloxiden en zouten die aan het oppervlak van kwartserts zijn gehecht. Het kan reageren met een verscheidenheid aan metaaloxiden en zouten. Dit vormt oplosbare chloraten. Maar het kan de meeste silicaten niet oplossen.
Veel mineralen in kwarts bevatten silicium. Daarom is er wat fluorwaterstofzuur nodig om ze op te lossen.
Uit experimenten blijkt dat bij een bepaalde temperatuur de zuurgraad toeneemt. Meer reactieve moleculen per volume-eenheid leiden tot meer geactiveerde moleculen. Dit verhoogt de reactiesnelheid en vermindert het beitseffect.
Temperatuur
Temperatuur speelt een cruciale rol in de kwaliteit van kwartsbeitsen. Epidoot en rutiel reageren bij kamertemperatuur nauwelijks met zuur. Door het in zuur te verwarmen wordt het effect vergroot. Hoe warmer het wordt, hoe sterker het effect wordt. Het behandelingseffect is aanzienlijk verschillend tussen winter en zomer. Dit geldt het hele jaar door. De belangrijkste reden zijn de verschillende buitentemperaturen.
Hogere temperaturen versnellen de beweging van moleculen. Dit leidt tot meer botsingen en vertraagt de reactiesnelheid. Door verwarming kunnen inactieve moleculen in de oplossing worden omgezet in actieve. Dit verhoogt de reactiesnelheid en verbetert het behandeleffect.
Hoe hoger de temperatuur, hoe beter het is. Bij 60℃ wordt het zuur vluchtiger. We moeten de beitstemperatuur dus rond de 50℃ houden. Uiteraard als de beitsapparatuur goed is afgedicht. De behandeling op hoge temperatuur zal beter zijn.
Tijd
Wanneer de zuurgraad en temperatuur hetzelfde zijn. De tijd van onderdompeling heeft rechtstreeks invloed op de verwijdering van onzuiverheden. De tijd moet voldoende zijn. In de winter is de temperatuur laag. Het zuur reageert langzaam met onzuiverheden in kwarts. Er is voldoende tijd nodig om het gewenste resultaat te bereiken.
Bovendien houdt de zuuruitloogtijd ook verband met de grootte van de kwartsdeeltjes. Kleinere kwartsdeeltjes komen vaker in contact met zuurcontact. De reactie is dus sneller. Grotere kwartsdeeltjes verergeren het beitsproces in korte tijd. Dit komt omdat onzuiverheden in de deeltjes niet snel in contact kunnen komen met het zuur.
Zuur wassen
Onzuiverheden in kwarts reageren met zuur. Ze produceren verschillende zouten die al dan niet kunnen oplossen. Als het zuurwasproces niet correct wordt uitgevoerd, kan dit de kwaliteit van het gebeitste product aantasten.
Bij het wassen van zuurbehandeld kwartszand met zeer zuiver water neemt de zuurgraad bijvoorbeeld af. Het onzuiverheidselement Ca zal reageren met HF-zuur om CaF2 te produceren. CaF2 hecht zich aan het oppervlak van kwartsdeeltjes. De CaF2 zal verkleuren bij het trekken van kwartsglasbuizen.
Uit onderzoek blijkt dat het evenwichtsprincipe CaF2 kan stoppen. We gebruiken het om kwarts met zuur te wassen. De pH regelt de vorming en het smelten van CaF2. Het mechanisme is als volgt:
CaF2 ioniseert, waardoor Ca2+- en F--ionen in de oplossing vrijkomen. Terwijl ze botsen, vormen Ca2+ en F- CaF2, waardoor een omkeerbaar evenwicht ontstaat.
Hier is de herschreven uitvoer:
Hoge H+-concentratie leidt tot HF-vorming met F-. Dit vermindert de F-concentratie, waardoor het oplossen van CaF2 wordt bevorderd.
Bij het wassen met zuur moet de pH dus tussen 0,5-1 liggen. Roer gedurende 3-5 minuten. Verwijder vervolgens de reinigingsvloeistof drie tot vijf keer. Hierdoor worden de Ca2+, Mg2+, Fe2+, Al3+, Na+, K+ ionen gescheiden van de reinigingsvloeistof en het kwartspoeder. Spoel vervolgens met veel gedeïoniseerd water tot het neutraal is. Op deze manier blijft er zelfs wat CaF2 op de deeltjes achter. Zolang het onder de oplosbaarheidsgrens blijft, zal er geen vaste stof ontstaan. Op deze manier zal het behandelde hoogzuivere kwartszand de kwartsglasbuizen niet verkleuren. CaF2 is de oorzaak van verkleuring.
Uiteraard zullen ook andere minerale elementen verkleuringen veroorzaken. Daarom moet kwartszand met een hoge zuiverheid onder strikte omstandigheden worden gebruikt tijdens het zuurwassen.
Hoe vergeling voorkomen?
Sommige fabrikanten beweren dat ingelegd kwartszand geel zal worden. Dit gebeurt nadat het een tijdje heeft stilgestaan. De belangrijkste redenen zijn als volgt:
(1) Er vindt geen magnetisch scheidingsproces plaats vóór het beitsen van kwartszand. Na het beitsen blijft er wat mechanisch ijzer achter in het kwartszand. Het mechanische ijzer oxideert snel, waardoor het kwartszand direct geel wordt;
Het zuurwassen is niet grondig. Zuur blijft achter op het oppervlak van kwartsdeeltjes. Dit zuur zal ook vergeling veroorzaken.
Het zand raakt het handlinggereedschap voordat het droogt. Dit leidt tot vervuiling (oxidatie met ijzer) en vergeling.
Voorkom vergeling door vooraf een magnetisch scheidingsproces op te zetten. Gebruik zuurbestendige en alkalibestendige plastic containers voor zuuruitloogapparatuur. Droog het zand direct na het reinigen. Bescherm alle apparatuur goed om te voorkomen dat het zand het strijkijzer raakt.
Bovendien zal de externe omgeving ook het effect van het beitsen beïnvloeden. We moeten stofvervuiling in de lucht voorkomen. We moeten de lucht controleren tijdens de productie, verpakking, opslag, enz.
