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石英砂提纯工艺的研究

发布时间:2019-11-25 18:32

石英砂又被称石英沙,是一种常见的非金属矿物原料,其应用领域非常广泛。我国石英砂的选矿、净化和深加工主要应用于建筑业、玻璃制造业、陶瓷业和铸造业。这些行业的共同特点是对石英砂的需求量大,对原材料的质量要求低。对于我国部分地区的优质石英砂,无需选矿或稍加提纯,就能满足工业用砂需要。但是我国优质石英砂资源相对较少,所以在对石英砂质量指标要求较高的情况下,须对其进行提纯,以满足各种尖端工业生产的要求。石英砂提纯是一项非常困难的分离技术,它可以去除石英砂中的微量杂质,获得精制石英砂或高纯度石英砂(电子产品用),在石英砂提纯工艺的实际生产中,石英砂提纯工艺的研究主要包括以下几个方面:

石英砂提纯工艺的研究

1、水洗分级脱泥

石英砂中sio2的含量随粒度增大而降低,而铁、铝等杂质矿物的品位则相反,特别是含有大量粘土矿物的石英砂。因此,石英原矿在选矿前用水分离十分必要,效果明显。水洗分级脱泥作为石英选矿前的一种预处理方法现在已得到广泛应用,但对石英砂表面存在的薄膜铁和粘着杂质矿物的去除效果并不显著。


2、擦洗

擦洗是利用石英砂砂粒间的机械力和磨擦力,除去石英砂表面的薄膜铁、粘结物和泥状杂质矿物,进一步粉碎尚未成为单体的矿物团聚体,以达到进一步的净化效果。目前主要有两种方法擦洗石英砂:棒磨擦清洗和机械擦洗。对于机械擦洗,一般认为影响擦洗效果的主要因素是擦洗塔的结构特点和结构,其次是工艺因素,包括擦洗时间和擦洗浓度。研究表明,在50%~60%范围内,擦洗浓度较佳。擦洗时间原则上以初步达到产品质量要求为准。不宜太长,因为时间太长,会增加设备磨损,增加能耗,增加选矿净化成本。由于机械擦洗在某些石英砂矿上的应用效果不理想,我国棒磨擦洗行业的应用较为成熟和普遍。

3、磁选

磁选工艺的采用,可以较大限度的清除包括连生体颗粒在内的赤铁矿、褐铁矿和黑云母等弱磁性杂质矿物。强磁选通常采用湿式强磁选机或高梯度磁选机。一般而言,对杂质以褐铁矿、赤铁矿、黑云母等弱磁性杂质矿物为主的石英砂,利用湿式强磁机在10000Gs以上可以选出;对含杂以磁铁矿为主的强磁性矿物,则采用弱磁机对或中磁机进行选别效果比较好,采用强磁机对石英砂进行了实验条件研究,结果表明,磁选数和磁场强度对选除铁效果有重要影响,随磁选次数的增加,含铁量逐渐减少,而一定的磁场强度下可除去大部分的铁质,但此后磁场强度即使提高很多,除铁率也无多大变化。另外,石英砂粒度越细,除铁效果越好,其原因是细粒石英砂中含铁杂质矿物量高的缘故。当石英砂原砂中含杂质矿物较多时,仅采用擦洗、脱泥和磁选是不能将石英砂提纯成高纯砂的。

4、浮选

考虑到含氟废水对环境的严重影响,20世纪70年代国外出现了“无氟酸浮选法”,如日本在长石和石英的分离中,采用硫酸或盐酸(ph=2)制浆。采用高级脂肪胺盐和石油磺酸钠混合捕收剂浮选成功。无氟酸浮选法是近年来发展起来的一种浮选方法。是发展石英和长石浮选分离的新工艺。在天然中性介质中,通过合理地混合阳离子捕收剂和阴离子捕收剂,优先浮选长石,将长石和石英分离。但是,无氟无酸浮选还没有氢氟酸浮选成熟。云母和石英的等电点相似,难以分离。在酸性条件下使用阴离子捕收剂或在碱性条件下使用阴离子-阳离子捕收剂,均能取得较好的效果。一般来说,石英砂经洗涤、脱泥、磁选、浮选后,纯度可达到99.3%-99.9%,基本满足工业用砂的需要。

5、酸浸

酸浸是利用石英不溶于酸(HF除外),其它杂质矿物能被酸溶液溶解的特性,从而达到进一步提纯石英砂的目的。酸浸常用酸类有硫酸、盐酸、硝酸、醋酸和氢氟酸。还原剂有亚硫酸及其盐类等。上述酸类对石英中的非金属杂质矿物均有较好的去除效果。各种稀酸对Fe和Al的去除效果明显,而对Ti和Cr的去除则主要利用较浓的硫酸、王水和氢氟酸处理。影响酸处理效果的主要因素是酸浓度、温度、时间、以及洗涤过程等。通常使用上述酸类组成的混合酸进行杂质矿物的酸浸脱除,考虑到HF酸对石英的溶解作用,故HF酸浓度一般小于10%。除酸浓度外,酸用量、酸浸时间、温度和矿浆搅拌都会影响石英的酸浸效果。酸浸过程中各种因素的控制应根据较终石英品位的要求,尽可能降低酸浓度、温度和用量、酸浸时间,以较低的选矿成本实现石英的提纯。根据酸浸温度不同,酸浸试验可分为热酸处理和冷酸处理。冷酸处理采用浸泡间歇搅拌浸出法,时间一般为24h。热酸处理一般时间较短,采用搅拌浸出。针对欧美一些国家对石英中铁的严格要求,对石英的酸浸提纯进行了系统的研究,建立了石英酸浸选矿净化厂。经酸浸可得到纯度为99.99%的高纯石英砂。

6。微生物浸除

微生物浸除石英砂颗粒表面的薄膜铁或浸渍铁是一种新型的除铁技术。国外研究表明,利用黑曲霉、青霉、假单胞菌、多粘菌素、芽孢杆菌等微生物对石英砂颗粒表面的铁膜进行浸除,取得了良好的效果。黑曲霉菌浸除铁效果较好,fe2o3去除率在75%以上,精矿fe2o3品位低至0.007%。此外,研究还发现,大多数细菌和真菌的预培养基中,由于其可溶代谢产物,铁的浸出比其他菌株更为有效。目前,微生物除铁尚处于实验室研究阶段,大型化生产需要进一步的实验研究。

由于不同石英砂产品对杂质矿物含量的要求不同,有时采用其他净化方法进行进一步净化。如利用石英与杂质矿物电学性质的微小差异,电分离石英中的微量金属杂质矿物,热氯化可以去除石英中的气液杂质和杂质矿物。该工艺可减轻金属夹杂物的表面污染,达到进一步净化石英砂的效果。

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