石英砂提純方法

　　石英砂提純方法多樣：

　　石英砂又稱硅砂，是一種常見的非金屬礦物原料，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。我國(guó)的石英砂選礦提純及深加工開發(fā)起步較晚，并且主要用于建筑工業(yè)、玻璃制造、陶瓷工業(yè)和鑄造工業(yè)，這些領(lǐng)域的一個(gè)共同點(diǎn)就是石英砂的需求量大，原料質(zhì)量要求低。對(duì)于我國(guó)一些產(chǎn)地的優(yōu)質(zhì)石英砂而言，基本上不經(jīng)過選礦提純或略經(jīng)提純，即可滿足工業(yè)用砂需求。但國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)石英砂資源相對(duì)較少，在對(duì)石英砂的質(zhì)量指標(biāo)有較高要求的情況下，必須經(jīng)過提純工藝，才能達(dá)到各個(gè)尖端工業(yè)生產(chǎn)的要求。

　　石英砂提純是除去石英砂中少量或微量雜質(zhì)，獲得精制石英砂或高純石英砂(如電子級(jí)產(chǎn)品)的高難度分離技術(shù)，在實(shí)際的石英砂提純工藝生產(chǎn)中，石英砂提純工藝研究主要包括以下幾個(gè)方面：

　　1.水洗、分級(jí)脫泥

　　石英砂中的SiO2的品位隨著石英砂粒度的變細(xì)而降低，鐵質(zhì)和鋁制等雜質(zhì)礦物的品位則正好相反，這種現(xiàn)象在含有大量粘土性質(zhì)礦物的石英砂中尤為明顯。所以在入選前對(duì)石英砂原礦進(jìn)行水選，分級(jí)脫泥是非常必要的，而且效果也是較為明顯的。水洗、分級(jí)脫泥作為一種礦石入選前的預(yù)處理方法，應(yīng)用的較早也很普遍，但對(duì)于存在于石英砂表面的薄膜鐵和粘連性雜質(zhì)礦物，其脫除效果尚不顯著。

　　2.擦洗

　　擦洗是借助機(jī)械力和砂粒間的磨剝力來(lái)除去石英砂表面的薄膜鐵、粘結(jié)及泥性雜質(zhì)礦物和進(jìn)一步擦碎未成單體的礦物集合體，再經(jīng)分級(jí)作業(yè)達(dá)到石英砂進(jìn)一步提純的效果。目前，主要有棒摩擦洗和機(jī)械擦洗兩種方法，對(duì)于機(jī)械擦洗，一般認(rèn)為影響擦洗效果的因素主要是來(lái)自擦洗機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和配置形式，其次為工藝因素，包括擦洗時(shí)間和擦洗濃度，研究表明，砂礦擦洗濃度在50%-60%之間效果最好;擦洗時(shí)間原則上以初步達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求為基準(zhǔn)，不宜過長(zhǎng)，因時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)加大設(shè)備磨損，提高能耗和造成選礦提純成本的增加。由于對(duì)于某些石英砂礦，機(jī)械擦洗擦除效果不太理想，因此，在我國(guó)棒磨擦洗工業(yè)應(yīng)用相對(duì)成熟和普遍。如對(duì)某地石英砂原礦經(jīng)水洗、分級(jí)脫泥后+0.3mm以上的石英砂進(jìn)行棒磨擦洗，結(jié)果表明，經(jīng)磨礦擦洗后，F(xiàn)e2O3從0.19%降低到0.10%，鐵的去除率達(dá)47.4%。我們?cè)趯?duì)云南某地石英砂礦采用加藥高效強(qiáng)力擦洗，配合適當(dāng)?shù)墓に嚭驮O(shè)備，結(jié)果發(fā)現(xiàn)比采用棒磨擦洗效果好，棒磨擦洗后收率為49%，而加藥高效強(qiáng)力擦洗回收率為73%。加藥的目的是增大雜質(zhì)礦物和石英顆粒表面的電斥力，增強(qiáng)雜質(zhì)礦物與石英顆粒相互間的分離效果。

　　3.磁選

　　磁選工藝的采用，可以最大限度的清除包括連生體顆粒在內(nèi)的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦物。強(qiáng)磁選通常采用濕式強(qiáng)磁選機(jī)或高梯度磁選機(jī)。一般而言，對(duì)雜質(zhì)以褐鐵礦、赤鐵礦、黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦物為主的石英砂，利用濕式強(qiáng)磁機(jī)在10000Gs以上可以選出;對(duì)含雜以磁鐵礦為主的強(qiáng)磁性礦物，則采用弱磁機(jī)對(duì)或中磁機(jī)進(jìn)行選別效果比較好，采用強(qiáng)磁機(jī)對(duì)石英砂進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)條件研究，結(jié)果表明，磁選數(shù)和磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)選除鐵效果有重要影響，隨磁選次數(shù)的增加，含鐵量逐漸減少，而一定的磁場(chǎng)強(qiáng)度下可除去大部分的鐵質(zhì)，但此后磁場(chǎng)強(qiáng)度即使提高很多，除鐵率也無(wú)多大變化。另外，石英砂粒度越細(xì)，除鐵效果越好，其原因是細(xì)粒石英砂中含鐵雜質(zhì)礦物量高的緣故。當(dāng)石英砂原砂中含雜質(zhì)礦物較多時(shí)，僅采用擦洗、脫泥和磁選是不能將石英砂提純成高純砂的。

　　4.浮選

　　考慮到含氟廢水對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重影響，國(guó)外于70年代出現(xiàn)了“無(wú)氟有酸浮洗法”，如日本在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)石與石英的分離中，采用硫酸或鹽酸(PH值=2)調(diào)漿，加高級(jí)脂肪族胺鹽和石油磺酸鈉混合捕收劑浮選獲得成功，無(wú)氟無(wú)酸浮選法是近年來(lái)大力開發(fā)的石英長(zhǎng)石浮選分離新工藝，該方法是在自然中性介質(zhì)中，利用石英、長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)組成的差異，合理調(diào)配陰陽(yáng)離子捕收劑的配比，優(yōu)先浮選出長(zhǎng)石，實(shí)現(xiàn)二者的分離。但無(wú)氟無(wú)酸浮選法不如HF法和酸法成熟，目前尚未見到工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用的報(bào)道，云母與石英的等電點(diǎn)相近，分選難度大，采用酸性條件下陰離子捕收劑，或在堿性條件下陰-陽(yáng)離子捕收劑兩種方法浮選，可獲得很好的效果。一般而言，經(jīng)過擦洗、脫泥、磁選和浮選后，石英砂的純度可達(dá)到99.3%-99.9%，基本上滿足工業(yè)用砂的需求。

　　5. 酸浸

　　酸浸是利用石英不溶于酸(HF除外)，其他雜質(zhì)礦物能被酸液溶解的特點(diǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)石英的進(jìn)一步提純。酸浸常用酸類有硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸等，還原劑有亞硫酸及其鹽類等。研究發(fā)現(xiàn)，上述酸類對(duì)石英中的非金屬雜質(zhì)礦物均有良好的去除效果，但對(duì)不同的金屬雜質(zhì)，酸的種類及其濃度影響較為顯著，一般認(rèn)為各種稀酸對(duì)Fe和Al的去除均有顯著效果，而對(duì)Ti和Cr的去除效果則采用較濃的硫酸、王水或HF進(jìn)行酸浸處理。通常使用上述酸類組成的混合酸進(jìn)行雜質(zhì)礦物的酸浸脫除，考慮到HF對(duì)石英的溶解作用，故HF濃度一般不超過10%。除酸的濃度外，酸的用量、酸浸時(shí)間、溫度及礦漿攪拌均可以影響石英酸浸效果。酸浸各種因素的控制應(yīng)根據(jù)石英最終品位要求，盡量降低酸的濃度，溫度和用量，減少酸浸時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)在較低的選礦成本下進(jìn)行石英提純。在一些歐美國(guó)家由于對(duì)石英中鐵的要求比較嚴(yán)格，故比較系統(tǒng)的研究了石英酸浸提純處理，并建立了酸浸的石英選礦提純廠。經(jīng)過酸浸處理后的石英砂，可獲得純度達(dá)99.99%的高純石英砂、

　　6.微生物浸出

　　用微生物浸除石英砂顆粒表面的薄膜鐵或浸染鐵是新近發(fā)展起來(lái)的一種除鐵技術(shù)，據(jù)國(guó)外研究結(jié)果表明，用黑曲霉素、青霉、假單胞菌、多粘菌素、桿菌等微生物對(duì)石英表面薄膜鐵進(jìn)行浸除時(shí)，均取得了良好的效果，其中以黑曲霉素浸除鐵效果最佳，F(xiàn)e2O3的去除率多在75%以上，精礦Fe2O3的品位低達(dá)0.007%。并且，發(fā)現(xiàn)用大多細(xì)菌和霉菌預(yù)先栽培好的培養(yǎng)液浸出鐵的效果更好，就像其他菌種一樣是由于他們的可溶性代謝物的作用。目前微生物除鐵處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，規(guī)模化工業(yè)的生產(chǎn)尚需作進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。

　　其他石英砂提純方法

　　由于不同石英砂制品對(duì)雜質(zhì)礦物含量的不同要求，有時(shí)也采用一些其他的提純方法作進(jìn)一步提純?nèi)珉娺x利用石英與雜質(zhì)礦物在電性上微小的差別，可選出微量金屬雜質(zhì)礦物;熱氯化方法可除去石英中的氣、液相雜質(zhì)和雜質(zhì)礦物，減輕金屬包裹體對(duì)工藝過程中的表面污染，達(dá)到對(duì)石英砂進(jìn)一步提純的效果。