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，其應用領域十分廣泛。我國的石英砂選礦提純及深加工開發起步較晚，并且主要用于建筑工業、玻璃制造、陶瓷工業和鑄造工業，這些領域的一個共同點就是石英砂的需求量大，原料質量要求低。對于我國一些產地的優質石英砂而言，基本上不經過選礦提純或略經提純，即可滿足工業用砂需求。但國內優質石英砂資源相對較少，在對石英砂的質量指標有較高要求的情況下，必須經過提純工藝，才能達到各個尖端工業生產的要求。

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

　　1.水洗、分級脫泥

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

　　2.擦洗

　　擦洗是借助機械力和砂粒間的磨剝力來除去石英砂表面的薄膜鐵、粘結及泥性雜質礦物和進一步擦碎未成單體的礦物集合體，再經分級作業達到石英砂進一步提純的效果。目前，主要有棒摩擦洗和機械擦洗兩種方法，對于機械擦洗，一般認為影響擦洗效果的因素主要是來自擦洗機的結構特點和配置形式，其次為工藝因素，包括擦洗時間和擦洗濃度，研究表明，砂礦擦洗濃度在50%-60%之間效果最好;擦洗時間原則上以初步達到產品質量要求為基準，不宜過長，因時間過長，會加大設備磨損，提高能耗和造成選礦提純成本的增加。由于對于某些石英砂礦，機械擦洗擦除效果不太理想，因此，在我國棒磨擦洗工業應用相對成熟和普遍。如對某地石英砂原礦經水洗、分級脫泥后+0.3mm以上的石英砂進行棒磨擦洗，結果表明，經磨礦擦洗后，Fe2O3從0.19%降低到0.10%，鐵的去除率達47.4%。我們在對云南某地石英砂礦采用加藥高效強力擦洗，配合適當的工藝和設備，結果發現比采用棒磨擦洗效果好，棒磨擦洗后收率為49%，而加藥高效強力擦洗回收率為73%。加藥的目的是增大雜質礦物和石英顆粒表面的電斥力，增強雜質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的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質礦物。強磁選通常采用濕式強磁選機或高梯度磁選機。一般而言，對雜質以褐鐵礦、赤鐵礦、黑云母等弱磁性雜質礦物為主的石英砂，利用濕式強磁機在10000Gs以上可以選出;對含雜以磁鐵礦為主的強磁性礦物，則采用弱磁機對或中磁機進行選別效果比較好，采用強磁機對石英砂進行了實驗條件研究，結果表明，磁選數和磁場強度對選除鐵效果有重要影響，隨磁選次數的增加，含鐵量逐漸減少，而一定的磁場強度下可除去大部分的鐵質，但此后磁場強度即使提高很多，除鐵率也無多大變化。另外，石英砂粒度越細，除鐵效果越好，其原因是細粒石英砂中含鐵雜質礦物量高的緣故。當石英砂原砂中含雜質礦物較多時，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

　　考慮到含氟廢水對環境的嚴重影響，國外于70年代出現了“無氟有酸浮洗法”，如日本在實現長石與石英的分離中，采用硫酸或鹽酸(PH值=2)調漿，加高級脂肪族胺鹽和石油磺酸鈉混合捕收劑浮選獲得成功，無氟無酸浮選法是近年來大力開發的石英長石浮選分離新工藝，該方法是在自然中性介質中，利用石英、長石結構組成的差異，合理調配陰陽離子捕收劑的配比，優先浮選出長石，實現二者的分離。但無氟無酸浮選法不如HF法和酸法成熟，目前尚未見到工業生產的應用的報道，云母與石英的等電點相近，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-陽離子捕收劑兩種方法浮選，可獲得很好的效果。一般而言，經過擦洗、脫泥、磁選和浮選后，石英砂的純度可達到99.3%-99.9%，基本上滿足工業用砂的需求。

　　5. 酸浸

　　酸浸是利用石英不溶于酸(HF除外)，其他雜質礦物能被酸液溶解的特點，從而可以實現對石英的進一步提純。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。研究發現，上述酸類對石英中的非金屬雜質礦物均有良好的去除效果，但對不同的金屬雜質，酸的種類及其濃度影響較為顯著，一般認為各種稀酸對Fe和Al的去除均有顯著效果，而對Ti和Cr的去除效果則采用較濃的硫酸、王水或HF進行酸浸處理。通常使用上述酸類組成的混合酸進行雜質礦物的酸浸脫除，考慮到HF對石英的溶解作用，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根據石英最終品位要求，盡量降低酸的濃度，溫度和用量，減少酸浸時間，以實現在較低的選礦成本下進行石英提純。在一些歐美國家由于對石英中鐵的要求比較嚴格，故比較系統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。經過酸浸處理后的石英砂，可獲得純度達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展起來的一種除鐵技術，據國外研究結果表明，用黑曲霉素、青霉、假單胞菌、多粘菌素、桿菌等微生物對石英表面薄膜鐵進行浸除時，均取得了良好的效果，其中以黑曲霉素浸除鐵效果最佳，Fe2O3的去除率多在75%以上，精礦Fe2O3的品位低達0.007%。并且，發現用大多細菌和霉菌預先栽培好的培養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驗室研究階段，規模化工業的生產尚需作進一步的實驗研究。

　　其他石英砂提純方法

　　由于不同石英砂制品對雜質礦物含量的不同要求，有時也采用一些其他的提純方法作進一步提純如電選利用石英與雜質礦物在電性上微小的差別，可選出微量金屬雜質礦物;熱氯化方法可除去石英中的氣、液相雜質和雜質礦物，減輕金屬包裹體對工藝過程中的表面污染，達到對石英砂進一步提純的效果。