石英矿一般为透明、半透明、白色或黄褐色,通常以颗粒状或颗粒的集合体产出,常伴生云母、长石、绿泥石、蒙脱石、高岭石、伊利石、锆石、赤铁矿、褐铁矿等矿物。含铁杂质组分会显著影响石英或石英制品的白度或透明度,石英提纯过程主要是降低铁质和其它杂质的含量。
近年来受到国家宏观政策的刺激和国际形势的影响,以及半导体光通讯、光伏新能源行业等高技术产业的快速发展,全国对石英材料特别是对高纯石英材料的需求日益增长,石英行业受到关注的程度显著提高,石英生产技术水平也大幅提升。国内外学者对石英的选矿和提纯过程进行了大量的探索。
1、石英选矿提纯研究案例
葛鹤松等在对粉石英选矿的研究中采用擦洗、旋流器脱泥、浮选、混合酸浸的选矿工艺获得品位大于99%的高纯硅微粉产品。
钟森林等在对东南亚某石英砂选矿研究中采用擦洗脱泥—1粗1精螺旋选别—ZQS磁选后,获得SiO2品位为99.61%的石英精砂,达到光伏玻璃用石英砂的要求。
李成福等在对青海某脉石英矿选矿提纯研究中采用煅烧、水淬、破碎、粉碎、磁选、浮选、酸浸、洗涤、脱水干燥等工艺将石英矿的SiO2含量从99.04%提高到99.91%,达到了高纯石英砂的要求。
高惠民课题组对蕲春地区石英研究发现,其为粗粒半自形—他形粒状结构,石英颗粒一般较干净,含少量细小包裹体,在风化表面局部有铁污染,呈黄褐色,Al主要分布于石英晶体中,而Fe、Ti含量少主要分布于石英颗粒间隙中,经粉碎—酸处理后达到高纯石英指标,SiO2含量达99.99%,Fe含量低至1.44μg/g,Al含量低至22.38μg/g。
对枣阳地区石英研究发现,其为典型的粗粒他形粒状结构,矿石局部铁污染严重,石英粒径为0.03~0.67mm,电子探针分析表明Al主要分布于石英晶体中,而Fe、Ti在石英晶体及颗粒间隙均有分布,经反浮选法和酸法联合处理可达到高纯石英指标,SiO2含量达99.95%,Fe含量低至2.80μg/g,Al含量低至33.65μg/g。
在对河北、安徽的石英研究中发现,矿石SiO2含量达99.7%以上,含有少量白云石、白云母,极少量的黏土矿物,石英中有可见的流体包裹体,可分为4种,包括液相、气相、气液两相和三相包裹体,其中液相成分为H2O,气相成分为CO2,气液两相成分为H2O和CO2,三相成分为H2O、CO2和固相,经过加热到一定温度可以将以气液两相为主的包裹体去除,将石英加工成更高纯度的级别。
在对江西修水石英选矿试验研究发现,石英包裹体是以绢云母为主的矿物包裹体和气液包裹体,采用“擦洗—脱泥—磁选—浮选—分级”进行提纯试验,对于+0.104mm产物进行“酸浸—爆破”试验,确定酸配比H2SO4、HNO3、HF质量比为65:25:10时获得SiO2质量分数≥99.98%,对-0.104mm粒级产物进行“擦洗”试验,获得质量分数为99.90%的超细硅微粉。
2、包裹体对石英浮选的影响
石英在生长发育过程中,受地质环境的影响在构造中会形成一定量的包裹体,粒度较细,总体积一般小于晶体体积的0.1%。
YUAN等通过对安徽某地两种包裹体丰度不同的石英研究发现,石英包裹体是影响石英表面性质和浮选行为的重要因素之一,流体包裹体丰度高的石英比流体包裹体丰度低的石英具有更大的负电位,吸附Fe3+和SDS更多,故流体包裹体丰度越高的石英越有可能与Fe3+充分结合,越易上浮。
3、难免离子对石英浮选的影响
在石英浮选过程中,由于矿物的溶解、浮选药剂的使用以及回水的循环等因素,矿浆中难免会存在一些金属离子,如Fe3+、Ca2+、Mg2+、Al3+等,其在不同pH条件下对石英的浮选行为产生的影响不同。
史文涛等在蓝晶石与石英分离试验的研究中发现,在酸性介质、石油磺酸钠体系下,无论Fe3+和Al3+浓度的高低,均对石英有活化作用,其中Fe3+在浓度为4.0×10-4mol/L时活化作用最大,而Ca2+和Mg2+则随着浓度的增大,对石英的抑制作用逐渐加强。
在对Mg2+离子对油酸钠捕收石英浮选的研究中发现,在碱性介质中,在有Mg2+存在的情况下油酸钠才能吸附在石英表面,通过对Zeta电位分析表明,Mg2+对石英表面吸附的油酸钠有活性位点,因此具有活化作用,有效活化成分为MgOH+,其中Mg2+的浓度为3.75×10-4mol/L时活化作用最大。
在Al3+离子对油酸钠浮选石英的影响中发现,在无Al3+活化的情况下,油酸钠对石英没有捕收作用,但Al3+过量会消耗油酸钠,影响对石英的捕收,在碱性介质下,Al3+浓度为3×10-4mol/L时捕收效果最好,主要活化成分为Al(OH)3沉淀。
资料来源:《高惠民,张凌燕,管俊芳,等.石墨、石英、萤石选矿提纯技术进展[J].金属矿山,2020(10):58-69.》,由【粉体技术网】编辑整理,转载请注明出处!
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