高纯石英砂选矿提纯试验研究.pdf

高纯石英砂 选矿提 纯试验研 究 牛福生 倪 文 1 ． 北京科技大学 北京 1 0 0 0 8 3 ；2 ． 河北理工学院 唐山 0 6 3 0 0 9 摘要本论文针对云南某地石英砂岩通过擦洗、分级脱泥酸浸提纯方法进行了选矿和化学提纯试 验研究 。采用加药高效强力擦洗一分级、脱泥一酸处理工艺 ，脱除杂质元 素使石英砂 中 S i 0 2含量达到 9 9 ． 9 8 ％，杂质 F e 2 o 3 ≤0 ． 0 0 1 ％， o 3 ≤O ． 0 2 ％，Ti O2 0 ． 0 1 2 ％达到了高纯石英砂的要求。 关键词石英砂擦洗酸处理高纯石英 中图分类号T D 8 7 3 ． 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 44 0 5 1 2 0 0 4 0 60 0 5 70 3 S T UDY oN HI GH- P URI T Y QUAR T Z I T E B Y MI NE R AL P R oC E S S I NG Ni u Fu s h e n g 。 Ni W e n 。 1 ． Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y B e ij i n g 。 B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ； 2 ． He b e i I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y T a n g s h a n 0 6 3 0 0 9 Ab s t r a c t Ou r s t u d y c o n c e n t r a t e s o n p u r i f y i n g p h y s i c a l l y a n d c h e mi c a l l y t h e q u a r t z i t e o f Yu n n a n p r o v i n c e b y s c o u r i n g ， c l a s s i fi c a t i o n，a c i d l e a c hi ng ． Th e e x p e ri me n t a l r esu l t s s h o w t h a t t h e h i g h p u rit y q u a r tzi t e p r o d u c t c o n t a i n i n g S i 02 ≥9 9 ． 9 8 ％， 0 3 ≤O ． 0 0 1 ％， 03 ≤0 ． 0 2 ％，Ti 0 2 ≤O ． 0 1 2 ％ c a n b e o b t a i n e d b y s c o u ri n g wi t h t h e s p e c i a l c h e mi c a l r eag e n t - c l a s s i f i c a t i o n - a c i d l e a c h i n g ． Ke y wo r d s Qu a r t z i t e ，Sco u ri n g ，A c i d l eac h i n g ，Hi g h - p u ri t y q u a r t z i t e 1 前言 石英砂是 自然界最常见、应用最广泛的非金属 矿物原料。随着 国民经济和科学技术 的飞速发展 ， 石英砂的应用 已不再是局限于玻璃制品、建筑材料 等一些对原料质量要求不高的传统领域 ，更多的开 始涉人高新技术产业领域，如半导体技术 、S i o 2 薄膜材料、原子能、光纤通讯电缆材料以及国防科 技尖端等诸多方面。应用于这些领域的石英产品的 一 个显著特征是其对石英砂原料质量有很严格的要 求 ，一般 s i o 2 ≥9 9 ． 9 ％，杂质含量，尤其是铁质 、 铝质含量被限制在很低的范围。作者对云南某地的 石英砂进行了提纯试验，取得了较好的效果。精制 的高纯石英中 S i o 2 含量达到 9 9 ． 9 9 ％，杂质 F e 2 0 3 ≤0 ． 0 0 1 ％ ，A1 2 03 ≤ 0 ． 0 2 ％，Ti O 2 ≤ 0 ． 0 1 2 ％ ，为 进一步开发利用石英岩提供了实施依据。 2 试验方法 2 ． 1 矿石物质组成及其工艺性质 云南某地的石英砂岩主要是由碎屑矿物和硅质 胶结物组成 ，碎屑矿物主要为单晶石英和多 晶石 英 ，少量矿物为电气石、金红石、锆石、绿泥石、 赤铁矿、褐铁矿等矿物 ，硅质胶结物主要为绢云母 等粘土矿物。 矿石主要为块状构造 ，矿石变晶结构或变余细 粒砂状结构、镶嵌粒状变晶结构为致密块状细粒结 构 ，矿石由石英砂粒度硅质结构或变余细粒砂状结 构 ；矿石坚硬 ，节理、裂隙较常见。矿石主要为石 英，占9 5 ％～9 7 ％；硅质胶结物 占8 ％--2 3 ％，杂 质矿物占 1 ％～3 ％。矿石的主要化学成分见表 1 。 表 1 云南某地石英砂化学成分分析结果 ％ 2 ． 2 试验方案的确定 中的杂质矿物与石英颗粒之间主要靠胶结物二次连 石英砂原矿工艺矿物学研究表明，该石英砂岩 生，并主要存在于颗粒表面和石英颗粒裂隙之间。 裔纯石英砂选矿提纯试验研究 5 7 维普资讯 石英表面不洁净 ，分布有大量尘点粘土及杂质矿 物，局部有粘土胶结 ，单晶石英中有时还含有极少 量气液包裹体、锫石和冷灰石，总体上石英单晶内 基本不含杂质矿物。据此，我们选定了加药高效强 力擦洗一分级、脱泥一酸处理工艺进行石英砂的提 纯试验研究 。 3 试验 结果及分析 3 ． 1 原矿物料粒度组成测试分析 石英砂原矿破碎产品粒度组成和二氧化硅及杂 质的分布率 ，对破碎产品进行粒度筛分分析和化学 分析，其结果见表 2 。 表 2 原矿粒度组成测试分析结果 表 2 粒度分析表明，石英砂原矿中的二氧化硅 在 6 0目～1 4 0目mm 之间分布率较 多，其品位在 此粒级之间也达到了最高；杂质铁和铝的分布率在 1 4 0目以下粒级中较多，这也就是石英砂在选矿提 纯之前多要分级脱泥的原因。 3 ． 2 加药高效强力棒磨擦洗一分级、脱泥试验 机械擦洗初步探索性试验表明，一般搅拌擦洗 难以达到擦洗杂的 目的，只有采用加药高效强力擦 洗才能达到机械擦洗的目的。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，用药量为 5 0 0 g ／ t 时， 其效果最佳，故最终确 定所加药剂 量为 5 0 0 g ／ t 。 加药擦洗筛分后 一0 ． 6 0 ． 1 m m 粒级的试验结果见 表 3 。 表 3 不同擦洗时间试验结果 由表 3 试验结果可知。采用加药高效强力擦洗 5 8 工艺流程，通过分级脱泥得到 一0 ． 6 0 ． 1 mm，产 品中的 F e 2 0 从原 矿 的 0 ． 2 5 ％降到 0 ． 1 ％以下 ， S io 2 含量也大于 9 9 ％，得到了很好的擦洗提纯效 果，并且精砂产率也高达 7 3 ％以上。擦洗时间在 2 0分钟时效果最好。通过显微镜下观察擦洗时间 为 2 0分钟时的试样发现，一0 ． 60 ． 3 mm粒级 由 于主要为石英砂的多个集合体 ，除单体杂质含铁矿 物外，还有集合体杂质矿物夹杂，所 以含铁量较 高。一0 ． 3 0 ． 1 m m 粒级 。F e 2 0 3 主要为单体含铁 杂质矿物和石英表面浸染铁及裂隙含铁。 3 ． 3 石英砂酸浸提纯试验研究 酸浸主要是通过酸对铁及其它有害元素的溶解 作用来分离硅砂颗粒表面的薄膜铁和伴生在石英砂 中的 铁 矿 物 或 含 铁 矿 物 等。经 试 验 研 究 发 现， H C 1 、H 2 S O 4 、H N O 3 对原矿 中所含的杂质矿物均 有溶解去杂作用，但对精砂的杂质矿物溶解去杂效 果不很好。试验发现采用混合酸酸浸效果好 ，混合 酸以硫酸为主，适当加入另一种反应能力特别好的 化学药剂 s J ，组成反应和除杂能力特别强 的混合 酸浸剂 S S 一0 1 。 根据酸浸温度的不同，酸浸试验可分为热酸处 理和冷酸处理两组试验。冷酸处理采用浸泡间歇搅 拌浸出法 ，时间一般为 2 4小时。热酸处理一般时 间较短 ，采用搅拌浸出。本研究分别采用热酸搅拌 浸出法和冷酸浸出法两种酸浸方法进行处理。 3 ． 3 ． 1 热酸搅拌浸出法 中国矿业 2 0 0 4年第 1 3卷第 6期 维普资讯 浸出矿浆浓度 为 5 0 ％～5 5 ％，混合酸酸浸剂 浓度为 2 5 ％。时间为 2 ～6小时。预计在生产上连 续作业酸耗约为 2 5 ～2 0 k g ／ t 。粒度 0 ． 60 ． 1 mm， 搅拌酸浸温度为 8 0 ℃。精制石英砂加温搅拌浸 出 试 验结果见表 4 。 表 4 精制石英砂热酸处理试验结果 从表 4试验结果可知 ，采用热酸处理 的酸浸 法，只要处理 2 小时，其硅和铁的品位指标就已达 到了稳定值 S i o 2 ≥9 9 ． 9 8 ％和 F e 2 0 3 ≤0 ． 0 0 1 ％的 高纯石英砂 。因此 ，如果采用热酸处理法 。其搅 拌 浸出时间应 以 2小 时为宜。 3 ． 3 ． 2 冷酸浸 出法 对石英砂进行常温酸浸处理 ，即冷酸法处理 。 其酸浸所用混合酸配比同热酸法一样 ，处理方式分 为常温搅拌浸出和常温静置浸出两种。试验结果见 表 5 。 表 5 精制石英砂冷酸处理试验结果 由表 5中数据结果可知，采用冷酸进行酸浸处 理 ，只要时间上处理长一些 ，是完全可 以达 到热酸 处理效果的，其缺点是处理时间长，提高了石英砂 的生产成本 ，优点是达到产品质量要求的前提下 。 最大可能地降低了酸气化而造成的环境污染。 4 结 论 石英砂是一种重要的非金属矿产资源 。应用前 景十分广阔。本研究针对云南某地区的石英砂中杂 质矿物的不同赋存状态 。通过进行不同的单独和联 合提纯工艺流程的试验研究 ，得到主要结论如下 1 云 南某 地 石 英砂 矿 石 主要 为 石 英 。占 9 5 ％--9 7 ％；硅质胶结物 占 8 ％～2 3 ％，一般为 7 ～ 1 0 ；杂质矿物占 1 ％～3 ％，一般小于 1 ％。杂质 矿物主要为电气石、褐铁矿、赤铁矿、金红石等， 主要分布石英颗粒裂隙之间。石英单晶内基本不含 杂质矿物，但石英表面不洁净，分布有大量尘点粘 土及杂质矿物。这说明该地石英砂既较易于选矿提 纯为精制石英砂 ，又需采用较为复杂的选矿工艺流 程才能生产出高纯或超高纯石英砂。 2 试验研究表明，采用加药高效强力棒磨擦 洗一分级脱泥工艺流程能获得满意的精砂产品，所 得精砂质质 量指标 为S iO 2 ≥9 9 ． 8 1 ％，F e 2 0 3 ≤ 0 ． 0 2 3 ％，A l 2 o 3 ≤0 ． 0 5 ％，T i o 2 ≤0 ． 0 3 ％，能较好 地达到对石英砂提纯除杂的效果。 3 进一步深入研究表明对经过加药高效强 力棒磨擦洗一分级、脱泥流程提纯后的石英精砂进 行酸 浸 处 理 ，可 获 得 S i O 2 ≥ 9 9 ． 9 8 ％，F e 2 0 3 ≤ 0 ． 0 0 1 ％的高纯石英砂。 一 参考文献 [ 1 ] 李杨．用石英岩制备高纯石英的工艺研究 [ J ] ．中国非金 属 矿工 业导 刊 ，1 9 9 8 2 2 62 7． [ 2 ] 刘理根等．高纯石英砂选矿工艺研究 [ J ] ．非金属矿 ．1 9 9 6 4 3 94 1 ． [ 3 ] 牛福生等 ．石英砂选矿提纯工艺研究 [ J ] ．云南冶金 ，2 0 0 1 2 1 82 1 ． [ 4 ] 牛福生．提纯制备高纯石英砂的试验研究 [ D] ．昆明理工大 学硕士论文。2 0 0 1 。3 ． 收稿 日期 2 0 0 40 1 1 1 压缩天然气汽车 压缩天然气 C N G汽车是一种以天然气为动力的清洁汽车 ，具有价格低 、污染少 、安全系数高等优点 ，目前在 我国和国外均得到了较快发展。 天然气是全世界公认的一种优质燃气，燃烧稳定 、安全 ，比空气轻 ，一旦有少量泄露会很快升空挥发，不会滞 留 形成可燃混合气 。以天然气代替汽车用油，可显著降低尾气污染。据专家测定 ，C N G汽车与普通车相 比，其尾气排 放一氧化碳可降低 8 0 ％--9 7 ％，二氧化硫可降低 9 0 ％，二氧化碳 、氮氧化合物 、噪音和烟尘 的产生也有很大 程度 的 降低。 我国从 2 0世纪 5 0 年代开始开发压缩天然气 ，8 O年代中期引进国外技术 ，成功研制了 C N G汽车 ，并作为新一代 节能环保项 目受到国家的重视 。华北 、吉林、大庆 、新疆等油 田，重庆、成都 、北京 、上海、西安等城市相继投入运 行了 C N G汽车 。目前全 国 C N G汽车开发的技术 已比较成熟 ，能够满足实际生产的需要。 高纯石英砂选矿提纯试验研究 5 9 维普资讯