Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН (Миасс, Россия)

М. А. Корекина, канд. геол.-минерал. наук, научный сотрудник, maria@mineralogy.ru

ООО «Плазлэй» (Москва, Россия)
А. И. Гоптарь, технический директор
В. В. Воробьев, ведущий инженер

Южно-Уральский государственный университет (Челябинск, Россия)
К. В. Игуменцев, студент

В статье рассмотрена перспективность использования быстрого, экономически выгодного метода очистки природного кварца, основанного на использовании синергетического эффекта от совместного применения кислотного или водного выщелачивания с ультразвуковым воздействием, на примере сырья жилы № 175 Кыштымского месторождения гранулированного кварца. Традиционные процессы обогащения зачастую не позволяют эффективно удалять полный спектр примесей и включений присутствующих в кварце и определяющих его микроэлементный состав, влияющий, в свою очередь, на качество производимой из него продукции. Установлено, что предварительная подготовка кварцевого сырья, в том числе его механическое измельчение и магнитная сепарация позволяют не только уменьшать размер зерна, но и способствуют предварительному извлечению из межзернового пространства и трещин, присутствующих в гранулированном кварце, части минеральных и флюидных включений. Показано, что комбинированное кислотное или водное выщелачивание, наиболее эффективно при ультразвуковом воздействии. Результативность использования ультразвукового метода основана на возникновении микропузырьков (кавитации), схлопывание которых приводит к генерированию локальных ударных волн и микропотоков, что способствует ускорению растворения примесей в водной и кислотной среде и эффективному удалению оставшихся примесей из труднодоступных межзерновых пространств и микротрещин. Установлено, что при соблюдении оптимальных параметров процесса, таких как концентрация кислот, температуры, времени обработки и интенсивности ультразвукового воздействия, концентрация некоторых примесных элементов может быть снижена в десятки раз, что значительно повышает промышленную пригодность кварцевого сырья.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда и Челябинской области в рамках научного проекта № 25-27-20047.

1. Korekina M. A., Savichev A. N. Potential of milky quartz from the Larino deposit in the Southern Urals in production of high-purity quartz concentrates. Journal of Mining Science. 2023. Iss. 1. pp. 177–187.
2. Korekina M. A., Ryzhkov V. M., Savichev A. N., Shtenberg M. V., Zhaboyedov A. P., Morozov R. S., Artemyev D. A., Igumentsev K. V. Defects and microimpurities in glass from natural milky-white quartz from deposits of the Southern Urals. Steklo i keramika. 2025. Vol. 98, Iss. 3. pp. 11–19.
3. Tuncuk A., Akcil A. Effects of lixiviant (H2SO4 and C6H8O7) and reductant (H2O2) with an application of acid leaching in production of high-quality quartz. Madencilik. 2013. Vol. 52, Iss. 2-3. pp. 9–20.
4. Xie K.-Q., Tang J.-W., Ma W.H., Ning Z., Mai Y. Effect of additives on purification of metallurgical grade silicon by oxygen pressure leaching. Journal of Kunming University of Science and Technology. 2013. Vol. 38, Iss. 1. pp. 1–5.
5. Rahimi M., Aslani M. R., Rezai B. Influence of surface roughness on flotation kinetics of quartz. Journal of Central South University of Technology. 2012. Vol. 19, Iss. 5. pp. 1206–1211.
6. Xia M., Yang X., Hou Z. Preparation of high-purity quartz sand by vein quartz purification and characteristics: a case study of Pakistan vein quartz. Minerals. 2024. Vol. 14, Iss. 7. 727.
7. Yang L., Li X., Li W., Yan X., Zhang H. Intensification of interfacial adsorption of dodecylamine onto quartz by ultrasonic method. Separation and Purification Technology. 2019. Vol. 227. 115701.
8. Deng J., Luo D., Bai J., Rong K. Effect of ultrasonic pretreatment on flotation purification of quartz. Physicochem. Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2024. Vol. 60, Iss. 3. 190008.
9. Videla A. R., Morales R., Saint-Jean T., Gaete L., Vargas Y., Miller J. D. Ultrasound treatment on tailings to enhance copper flotation recovery. Minerals Engineering. 2016. Vol. 99. pp. 89–95.
10. Götze J., Pan Y., Müller A. Mineralogy and mineral chemistry of quartz: a review. Mineralogical Magazine. 2021. Vol. 85. pp. 639–664.
11. Lin M., Liu Z., Wei Y., Liu B., Meng Y., Qiu H., Li Y. A Critical review on the mineralogy and processing for high-grade quartz. Mining, Metallurgy & Exploration. 2020. Vol. 37. pp. 1627–1639.
12. Isaev V. A. Structural impurities in quartz. Part I. Review and analysis of traditional methods of quartz purification from structural impurities. Mining Information and Analytical Bulletin. 2006. Iss. 9. pp. 11–23.
13. Müller A., Herrington R., Armstrong R., Seltmann R., Kirwin D. J., Stenina N. G., Kronz A. Trace element and cathodoluminescence of quartz in stockwork veins of Mongolian porphyry-style deposits. Mineralium Deposita. 2010. Vol. 45. pp. 707–727.
14. TU (Technical Specifications) 5726-002-1149665-97. Quartz concentrates from natural quartz raw materials for quartz glass deposition. Moscow, 1997.
15. Savichev A. N., Krasilnikov P. A. Statistical characteristics of trace elements of high purity quartz of the uralian type (Ufaley quartz vein area, South Urals). Mineralogy. 2019. Vol. 1, Iss. 5. pp. 46–56.
16. Korekina M. A., Savichev A. N. Elements-impurities in quartz of hydrothermal-metamorphic and hydrothermal-metamorphogenicmetasomatic genesis (South Urals). Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering. 2023. Vol. 334, Iss. 2. pp. 185–195.
17. Gtze J., Pltze M. Investigation of trace-element distribution in detrital quartz by Electron Paramagnetic Resonance (EPR). European Journal of Mineralogy. 1997. Vol. 9, Iss. 3. pp. 529–538.
18. Zhan L.,Wang Q., Ku J., Shang H., Shen Z. Purification Technologies for High-Purity Quartz: From Mineralogy to Applications. Separation & Purification Review. 2025. Vol. 55, Iss. 2. pp. 209–226.
19. Zhang H., Guo S., Wu J., Wu D., Wei K., Ma W. Effect of quartz crystal structure transformations on the removal of iron impurities. Hydrometallurgy. 2021. Vol. 204. 105715.
20. Müller A., Wanvik J. E., Ihlen P. M. Petrological and Chemical Characterisation of High-Purity Quartz Deposits with Examples from Norway. In: Quartz: Deposits, Mineralogy and Analytics (Eds. By J. Götze, R. Möckel). Heidelberg, Springer Geology. 2012. pp. 71–118.
21. Russian quartz. RQ-3K. URL: https://russianquartz.com/produktsiya/rq-3k/ (Accessed Date: 15.04.2026).