1、引言
石英是地壳中最常见、研究最多的一种矿物，其中主要包括石英岩、石英砂岩、脉石英和石英砂。我国石英矿分布广，储量大，开采量大，用途广，是大约100种工业产品的原料，主要用于玻璃工业、铸造业、填料领域及生产金属硅、有机硅化合物。石英矿大部分都用作生产玻璃的原料，特别是我国近10多年经济发展迅速，石英矿产量迅速增加。同时，对石英矿产品的质量不断提出更高的要求，因此其选矿工艺和设备也得到发展。石英选矿有湿法和干法两种，我国主要采用湿法选矿。虽然湿法选矿工艺各不相同，但一般工艺流程是三段破碎-湿磨-分级-除铁。
除了一部分天然石英以外，石英岩、石英砂岩和脉石英矿都需要进行破碎，破碎一般包括粗碎、中碎和细碎，破碎设备主要有颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机、立式冲击式破碎机、对辊式破碎机等。湿式磨矿设备主要有石碾磨、球磨机和棒磨机等；干式磨矿设备有高压辊磨机。分机设备主要有螺旋分级机、圆筒筛、水力分级机、水力旋流器、高频振动细筛等。除铁设备主要有除铁器、磁棒溜槽、磁板式磁选机、筒式永磁磁选机、水冷立环高梯度磁选机、强迫油冷立环高梯度磁选机等。
但是石英矿产品的质量还不能适应需要，因此，山东华特磁电科技股份有限公司依靠近几年新
开发的加工石英矿的先进设备如高压辊磨机、棒磨机、永磁筒式磁选机、湿式强磁板式磁选机、油水复合冷却立环高梯度磁选机等，研发出更先进的棒磨-中磁-强磁-强磁选，和高压辊磨-擦洗-中磁-强磁-强磁两种选矿生产工艺供客户选用，使石英矿产品在质量、产量方面得到提高，在节能降耗等方面有了显著改善。
2、选矿工艺
2.1三段破碎-棒磨-脱泥·筛分-中磁-强磁-强磁选选矿工艺
为了适应我国玻璃工业的发展，满足对石英矿产品的产量和质量提出的更高要求，华特公司对石英矿的生产工艺和设备进行了多方面的调查研究，并且根据自己的实践经验，在原有的基础上，总结出采用新设备的合理选矿工艺，即三段破碎-棒磨-脱泥筛分-中磁选-强磁选矿工艺（图1）。近年来的生产实践表明，该选矿工艺不仅是合理的，而且主要是由于采用了新的先进的设备，使该选矿工艺加工的石英砂具有产量大、成品率高、铁含量低等优点。
图1三段破碎-棒磨-脱泥·筛分-中磁-强磁-强磁选选矿工艺示意图
2.2两段破碎-高压辊磨-擦洗-脱泥·分级-中磁-强磁-强磁选矿工艺
随着高压辊磨机的成功应用，华特对非金属矿制砂工艺进行了重新研究，经过反复论证和实际现场设备的考察，总结出一套全新工艺，即两段破碎-高压辊磨-擦洗-脱泥·分级-中磁-强磁-强磁选的选矿工艺（图2）。该工艺与上述工艺最大的不同在于使用干式磨矿，在产量和节能降耗方面具有优势。
图2两段破碎-高压辊磨-擦洗-脱泥·分级-中磁-强磁-强磁选选矿工艺示意图
3、两种工艺设备的选择和改进
华特公司是研究制造磁选设备的专业厂家，同时也研制磨矿、分级等选矿设备，这些设备都是石英矿选矿的主要设备。
由于生产玻璃用石英砂用量大，我们决定选用破碎效果较好，处理量大的颚式破碎机作粗碎和中碎设备，选用破碎粒度较细、粒度均匀、处理量大、能耗较低的圆锥破碎机作细碎设备。为了使石英矿石达到生产玻璃所需要的粒度，即-40目～+140目，通常细碎至-9mm的石英矿石还必须磨矿。原来主要用石碾磨进行磨矿，其优点是在磨矿过程中不会给石英矿石造成铁杂质污染，但缺点是磨矿效率低、处理量小、单位能耗大，于是我们决定选用处理能力大、能耗较低、适合粗磨的棒磨机和高压辊磨机分别作为石英矿石的研磨设备。石英矿石经过磨矿之后，用脱泥斗脱泥浓缩，用圆筒筛和水力分级机进行分级，然后用筒式永磁磁选机、湿式强磁板式磁选机和油水复合冷却立环高梯度磁选机除去铁杂质。
为了制造出更适合石英矿石磨矿的棒磨机，华特公司专门对棒磨机做了改进，这主要体现在磨机筒体和进出料方面。原来常用的棒磨机筒体长度为3m，现在改为3.2m，这样可显著提高钢棒的利用率，从而提高磨矿效率；棒磨机采用强迫给料方式和无螺旋出料方式，这样可以让矿石顺利给入磨机并迅速通过磨机，以减少废料即过磨的-140目石英砂量，并增加磨机产量。
高压辊磨机是利用高压料层粉碎原理设计的一种新型节能粉磨设备。由两个相向同步低速转动的挤压辊组成，一个为固定辊，一个为活动辊，由大功率的电机带动。物料从两辊上方均匀给入，被挤压辊连续带入辊间，受到50-300MPa的高压粉碎作用后，变成密实的料饼从机下排出。排出的料饼，除含有一定比例的成品外，在非成品颗粒的内部结构中，因受高挤压力而产生了大量的微小裂纹，使物料的易磨性大为改善。料饼经过打散筛分后，小于0.08mm的成品细料可达30%左右。小于2mm的物料可达80%以上。无钢材损耗，减少二次铁污染，总能耗可降低30%-50%以上。破碎机能效比：35%-40%，球磨机：20%-25%，高压辊磨机：55%-60%（节能效果明显）。
经上述研磨设备磨细的石英砂给入脱泥斗，经脱泥、脱水后给入圆筒筛，+40目粗砂返回棒磨机再磨，-40目～+140目为合格产品，-140目细砂则作为尾矿脱除。脱泥斗和圆筒筛等设备均为华特公司精心设计、制造的优良产品，脱泥、分级效果良好。
分级得到的-40目+140目粒度合格的石英砂给入筒式永磁磁选机，其场强为0.6T，实际上属于中场强磁选机，磁选目的是彻底除去在研磨过程中产生的铁杂质。为了更好地除去这种铁杂质（又称机械铁、金属铁），对永磁筒式磁选机的磁系、槽体和卸铁装置进行了针对性的优化设计；其中对磁系重新进行了设计，使得磁场强度均匀，磁极数量增加，物料翻转次数增加，可达到更好的除铁效果；根据石英砂浆的特性，磁选机的槽体在结构、尺寸上进行了优化设计，不仅能提高除铁效果，还能提高处理能力；在卸铁方面增加了感应辊装置，使得强磁性铁也能顺利卸除。
在筒式永磁磁选机除铁后的石英砂中，仍含有漏选的少量机械铁和弱磁性的氧化铁，它们是影响石英砂质量的主要成分，必须尽可能除去，湿式强磁板式磁选机是一种打破常规设计理念，集磁选、重选于一体，精心研制开发的一种全新磁选设备，具有磁场强度高（带表面1.2T）；磁板面积大（目前最大宽度达2.5m，最大长度达3m）；布料均匀，卸铁干净；节能（总功率仅3kW）等特点，能有效地除掉漏选机械铁和部分氧化铁，起到承上启下的作用。近来，华特公司在第三代强制油冷立环高梯度磁选机的基础上，又研制出结构更先进、磁场强度更高（从1.0T提高到1.3T）的第四代立环高梯度磁选机—油水复合冷却立环高梯度磁选机，并且用于石英砂除去弱磁性杂质，获得了更好的除铁效果。中磁-强磁-强磁选数据列于表1。
表1 中磁-强磁-强磁选化验数据
| 地区 |
矿物名称 |
原矿磨后铁含量% |
永磁筒式磁选机除铁后铁含量% |
湿式强磁板式磁选机除铁后铁含量% |
强制油冷立环磁选机除铁后铁含量% |
| 山东 |
石英砂 |
0.24 |
0.13 |
0.08 |
0.06 |
| 安徽 |
石英砂 |
0.023 |
0.018 |
0.013 |
0.01 |
4、结语
三段破碎-棒磨-脱泥·筛分-中磁-强磁-强磁选选矿工艺和两段破碎-高压辊磨-擦洗-脱泥·分级-中磁-强磁-强磁选矿工艺是华特公司在自身特色装备优势的基础上精心研制的石英矿湿法制砂两种典型的加工工艺。主要不同之处在于制砂加工环节，前者工艺主要特点在于使用三段破碎加棒磨机研磨，属干碎湿磨，具有成品率高的特点，另外改进后的棒磨机同时具备磨矿和擦洗的功能，产品品质高，粒型均匀；后者工艺主要特点在于使用两段破碎加高压辊磨研磨，属干碎干磨，具有流程简单，处理能力大，无钢耗、无二次铁污染，节能效果明显的特点，但后面需增加专门擦洗或洗矿环节，来提高产品品质。两者工艺在脱泥·分级和磁选除杂选矿过程中都采用相同工艺，即都采用脱泥斗脱泥和水力分级机分级，具有处理能力大，分级能耗低等特点；磁选除杂都采用永磁筒式磁选机-湿式强磁板式磁选机-油冷立环高梯度磁选机工艺并配置属华特公司特有的专业装备，磁选效果明显，是目前石英砂应用磁选除杂的最先进装备。上述两种工艺都可以在全国范围内推广应用，为石英砂加工选矿行业增加新工艺和新装备。特别是山东华特公司已发展成为大型选矿设备制造公司，还组建了一个集研究、设计、制造、安装、调试、售后服务为一体的石英矿选矿专业团队，能为各石英矿选厂进行良好的服务，确保选厂顺利运行，让用户无后顾之忧。
资料来源：山东华特磁电科技股份有限公司
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