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根据硅石矿物原料的杂质和包裹体的赋存状态,在选矿提纯工艺主要分擦洗- 磁选- 浮选- 酸浸等工艺流程,随着选矿工艺研究的不断深入,又引进了电选和生物选矿等
根据硅石矿物原料的杂质和包裹体的赋存状态,在选矿提纯工艺主要分擦洗- 磁选- 浮选- 酸浸等工艺流程,随着选矿工艺研究的不断深入,又引进了电选和生物选矿等 。
擦洗
擦洗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的选矿方法,它可以进一步擦碎未成单体的矿物集合体,再经分级作业对泥质性杂质矿物进行有效脱除。该工艺一般作为硅石矿物原料入选前的预处理工艺。目前,主要有机械擦洗、棒磨擦洗和加药高效强力擦洗和超声波擦洗等方法。
机械擦洗,一般认为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,砂矿擦洗浓度在50 %～60 %之间效果*;擦洗时间原则上以初步达到产品质量要求为基准。
棒磨擦洗,影响擦洗效果主要因素为矿浆浓度、擦洗时间、加棒量及棒配比。由于棒磨机的磨矿介质是线性接触的,因此,棒磨过程具有选择性、产品的粒度较为均匀、过粉碎现象较轻。采用此工艺,一方面强化了擦洗效果,另一方面可以改变原砂的粒度组成,为石英砂进一步的分选提供了矿物学基础 。
加药高效强力擦洗,加药的目的是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。
超声波擦洗 主要是去除颗粒表面的次生铁薄膜(即“薄膜铁”FeOOH) 。铁质薄膜固附着于颗粒表面和裂隙面,在选矿中使用的机械擦洗方法不能使其分离出来,它是造成天然硅砂铁质过高、难以去除的主要原因。在超声波作用下,粘附在颗粒表面的铁杂质便脱落下来进入液相,从而达到除铁的目的。与其它机械擦洗方法相比,这种方法不仅可以消除矿物表面的杂质,而且可以清除颗粒解理缝隙处的杂质,因而,其除铁效果更好。
磁选
磁选,可以*限度地清除包括连生体颗粒在内的磁性矿物,如赤铁矿、褐铁矿、黑云母、钛铁矿、黄铁矿和石榴石等杂质矿物,也可除去带有磁性矿物包裹体的粒子。有湿式和干式磁选两种方式:田金星[10 ]对某硅石料采用干式磁选初选,主要除去含铁矿物及其连生体颗粒。
浮选
浮选是为了除去硅石矿物原料中的长石、云母等非磁性伴生杂质矿物。长石杂质矿物的去除石英、长石在物理性质、化学组成、结构构造等方面相似,浮选成为它们分离的主要方法。在常规工艺中是采用阳离子捕收剂和氢氟酸活化剂在酸性pH 范围内进行石英- 长石浮选分离的,始于20 世纪40 年代,也称“有氟有酸”法。
酸浸
原矿经磁选和浮选分离之后, SiO2 纯度已达99. 93 %。但高纯或超高纯石英砂中SiO2 含量高于99. 99 % ,含铁量要低于几个ppm 的含量,这就需要用酸浸法来进行处理。
酸浸是利用石英不溶于酸( HF 除外) ,其它杂质矿物能被酸液溶解的特点,从而可以实现对石英的进一步提纯。常用酸类有HCl 、HNO3 、H2SO4 、HF等;还原剂有亚硫酸及其盐类等。
去除包裹体工艺研究
经历过擦洗- 磁选- 浮选- 酸浸后获得的二氧化硅微粉粒子中的杂质仍然存在。因为石英中存在大量的含有杂质的包裹体,其直径在微米左右,数量可达109 个/ cm3 ,在研磨过程中会有一部分包裹体被打开,但是粉体内部的包裹体仍完整存在。因此硅石代水晶生产高纯石英粉关键之一是要解决硅石内含有大量气液包裹体的难题。
