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因“矿”制宜,石英砂选矿提纯工艺都在这了!

发布时间:2021-12-28 16:07:30

   石英在自然界中的分布十分广泛,成因多种多样。能够作为工业应用的石英矿物资源主要有:天 然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、天 然石英砂和花岗岩石英。

  由于不同矿床工业类型的形成地质条件不同,使石英的矿床规模大小、矿石组成结构以及石英的晶体结构、晶体化学、粒度、球度和圆度等都存在较大差别。因此,石英矿床工业类型与工业应用特点有着密切的关系,不同的矿床工业类型的石英有不同的应用特点。

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  不同应用领域的主要技术要求

  与其他非金属矿相比,石英矿物原料工业应用的一个显著特点是同时存在三种形式:一是利用矿物晶体固有的物理和物理化学性质,如3D打印砂、结晶硅微粉等;二是提供有用化学成分,也是硅酸盐材料的最基本原料,包括普通玻璃及各类功能玻璃等;三是通过冶金渠道提取有用元素Si,目前是金属硅及其提纯加工产物多晶硅和单晶硅的唯一原料。

  石英砂又称硅砂,是一种常见的非金属矿物原料,经选矿提纯后可制成高纯石英砂,广泛应用于玻璃、陶瓷、冶金、铸造及耐火材料等行业。那么,目前常见的石英砂选矿提纯方法有哪些呢?

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  一、石英砂水洗、分级脱泥法

  石英中的SiO2的品位随着石英粒度的变细而降低,而铁质和铝制等杂质矿物的品位却反而升高,这种现象在含有大量粘土性质矿物石英中尤为明显,所以在入选前通过螺旋分级机、擦洗机、滚筒筛、水力旋流器、脱泥斗和水力分级机等设备对石英原矿进行水选,分级脱泥是非常重要的,且效果较为明显。水洗、分级脱泥作为一种矿石入选前的预处理方法,应用较早且普遍,但对于存在于石英表面的薄膜铁和粘连性杂质矿物,其脱除效果尚不显著。

  二、石英砂擦洗法

  擦洗法主要是借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物,以及进一步擦碎未成单体的矿物集合体,再经分级作业达到石英砂进一步提纯的效果。目前,石英砂擦洗法主要有棒摩擦洗和机械擦洗两种方法。对于机械擦洗法而言,影响擦洗效果的因素主要是来自擦洗机的结构特点和配置形式,其次为工艺因素,包括擦洗时间和擦洗浓度。

  研究表明,石英砂矿擦洗浓度在50%-60%之间效果良好,但在一定程度上也加大了石英选矿提纯的难度。擦洗时间原则上以初步达到产品质量要求为基准,不宜过长,时间过长会加大设备磨损。对于某些石英矿来说,机械擦洗擦除效果不太理想,可采用棒磨擦洗,可加药增大杂质矿物和石英颗粒表面的电斥力,增强杂质矿物与石英颗粒相互间的分离效果。

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  三、石英砂磁选法

  磁选法可尽可能地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,利用湿式强磁机在10000 Oe以上可以选出;对含杂以磁铁矿为主的强磁性矿物,则采用弱磁机或中磁机进行选别效果较好。

  研究表明,磁选次数和磁场强度对磁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。

  四、石英砂浮选法

  浮选法主要是除去石英砂中长石、云母等非磁性伴生杂质矿。石英砂浮选法主要包括有氟浮选和无氟浮选。其中,有氟浮选是采用阳离子捕收剂和氢氟酸活化剂在酸性pH值范围内进行,其缺点是含氟废水对环境污染严重,需进行处理后排放。无氟浮选是利用石英、长石结构构成的差异,合理调配阴阳离子混合捕收剂的配比和用量,优先浮选出长石,实现分离。

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  对于石英的选矿提纯,如何达到理想的效果,往往忽视了一个重要问题:石英矿石资源、品质与加工技术是存在密切关联性的。

  石英矿石的选矿提纯技术的采用,不是简单的选择题。应该是一种矿,对应一种加工技术,一种应用方案。因“矿”制宜,实事求是,具体矿种具体分析。

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  石英提纯传统工艺有分选、擦洗、煅烧-水淬、磨矿、筛分、磁选、重选、浮选、酸浸、高温脱气等,深度提纯工艺有氯化焙烧、辐照色选、超导磁选、高温真空等等。流程较长,需通过每个工艺节点去除一部分杂质,最终达到高纯的技术要求。但依然是原料的选择、石英原料的矿物学特征决定具体的选矿提纯工艺条件、流程。