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西安石英砂的選礦提純工藝研究!

所屬分類:公司新聞    發布時間:2019-08-13   作者:
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超純石英砂的選礦提純工藝研究有什么特點呢?你知道嗎?今天西安石英砂公司小編為您來分享:

隨著電子工業等高新科技的迅速發展,超純石英的需求量日益增大。一般SiO2含量大于99.99%的石英粉體被稱作超純石英砂。超純石英較早的生產原料是天然水晶,但其儲量有限,隨著開采力度的加大,已逐漸枯竭。石英砂原料廉價,儲量豐富,可以取代天然水晶來生產超純石英砂。


西安石英砂


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實驗部分

實驗原料為某石英砂巖礦,其化學成分多元素分析結果為:SiO2 99.02、Fe 178.2、A1 152.6、Na 56.4、K 66.6、Li 2.0、Ca 44.4、Mg 3.5、Ti 22.5(SiO2單位為5%,其他為μg/g)。試樣的主要雜質元素為Fe、Al、Na、K、Ca和Ti,且總含量超過500ug/g。通過礦相學分析可知,該試樣主要是塊狀,淺白色半透明,細粒結構,顆粒粒徑小于0.6mm,表面有明顯的黃褐色浸染。雜質礦物主要為片狀的金云母,少量的白云母,長石,黏土以及含鐵的礦物。

原礦X射線衍射圖,見圖1,通過與標準圖譜JCPDS NO.33-1161對比發現所有峰均為石英峰。這說明原樣中石英的含量很高,這與化學成分分析結果相一致。

由于石英砂硬度較大,且縫隙中含有雜質,故將原料放入馬弗爐中,在900℃的條件下焙燒2h,取出直接水淬,使得樣品的硬度大大降低,并且裂縫打開,雜質礦物充分暴露,以便于后續工序的進行。烘干后經對輥破碎機破碎,得到粒徑小于0.3mm的產品,篩分出粒徑在+0.105-0.3mm的物料即為待處理樣品。試驗原則流程見圖2。

磁選

磁選的目的是去除石英砂中解離的磁性雜質礦物和具有磁性礦物包裹體的顆粒。

由圖3可知,隨著磁感應強度的增加,精礦產率逐漸降低,且石英砂中含鐵雜質礦物的去除率逐漸增加,即SiO2品位逐漸增高。Fe和Ti的含量在磁選后明顯降低,分別從178.2μg/g和22.5μg/g降至61.3μg/g和1.4μg/g。通過鏡下觀察,磁選精礦基本為白色或黃褐色的石英砂顆粒和少量的云母,尾礦主要是云母和含鐵礦物。精礦中SiO2含量不低于99.95%,可見磁選效果很好。

浮選

磁選后Fe、Al含量還很高,主要是長石和殘余的云母,它們與石英性質相似,但晶體結構、表面性質有差異,因此浮選是去除它們的較佳方法。采用酸性環境下陽離子一次反浮選法,浮選流程見圖4。

將200g磁選精礦加入1L XFD型浮選機中,以硫酸作調整劑,水玻璃作抑制劑,十二胺作捕收劑和起泡劑。研究了溶液pH值、抑制劑用量、捕收劑用量等對試驗的影響。

(1)pH值

在抑制劑用量為600g/t,捕收劑用量為1200g/t的條件下,探討pH值對試驗的影響,結果見圖5。

浮選尾礦主要是云母和長石。由圖5可知,pH值為1.5-3.5時,浮選效果基本相同,這是由于在試驗所設pH值范圍內,各種礦物的電性基本沒有改變,浮選效果沒有大的變化。隨著pH值的增加,Al含量一直減小,pH值為2.5時,Fe含量較低。因此保持pH值為2.5-3即可。

(2)捕收劑用量

控制pH值為2.5-3,抑制劑用量為600g/t,捕收劑用量對試驗結果的影響,見圖6。

由圖6可知,隨著捕收劑用量的增加,Fe和A1含量均降低,當捕收劑用量超過1200g/t時,增加捕收劑用量對降低雜質含量作用不明顯。綜合考慮,較佳捕收劑用量為1200g/t。

(3)抑制劑用量

控制pH值為2.5-3,捕收劑用量為1200g/t,抑制劑用量對試驗結果的影響,見圖7。

由圖7可知,隨著抑制劑用量的增加,Fe和A1含量都是先減小后增大。這是由于前期抑制劑用量不足,沒對石英形成有效的抑制,后期抑制劑用量過大,云母、長石等雜質礦物也被抑制,綜合考慮,抑制劑較佳用量為600g/t。

在pH值為2.5-3、抑制劑用量為600g/t、捕收劑用量為1200g/t的較佳條件下,所得精礦檢測結果(μg/g)為:Na 48.3、K 50.9、Fe 33.3、Ca 35.6、Mg 2.0、Li 1.4、A1 131.3、Ti 1.3,總量304.1??梢姼∵x對Fe和A1的去除有明顯效果,但總雜質礦物含量仍高達300μg/g。

酸浸

磁選和浮選等物理選礦方法只能去除礦物結構類雜質,對于包裹在石英砂表面雜質的去除則有限。酸浸作為一種化學處理方法,可以較大限度地去除石英砂表面及縫隙中的雜質。不同的酸可以產生協同效應,因此使用混酸,硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸、純凈水質量比為10:5:3:2:20。酸浸試驗是將20g浮選后的精礦加入到四氟乙烯瓶中,加入混酸液,將其放入水浴鍋中,并輔助以機械攪拌。酸浸的影響因素有酸浸時間、溫度和液固比。

(1)酸浸時間

控制酸浸溫度為70℃,液固比為2:1,討論酸浸時間對試驗的影響,結果見表1。

由表1可知,隨著酸浸時間的延長,K、Na、Ca的含量呈下降趨勢,并且總雜質含量降低。當時間達到2h時,總雜質含量為37.2μg/g,繼續增加酸浸時間對雜質去除效果不大,所以確定酸浸時間為2h。

(2)液固比

將酸浸溫度控制在70℃,酸浸時間保持在2h,研究液固比對試驗的影響,結果見表2。

由表2可知,隨著液固比的增大,總雜質含量先減小后增大,在2:1處出現較低值。這是由于當液固比較小時,增大了擴散阻力,不利于雜質的酸浸去除。而液固比較大,則消耗的酸量增多,綜合考慮,選擇液固比為2:1。

(3)酸浸溫度

固定液固比為2:1,酸浸時間為2h,考察酸浸溫度對試驗的影響,結果見表3。

由表3可知,隨著酸浸溫度的升高,總雜質含量減少,當溫度到達70℃后,繼續升高溫度對雜質去除效果不大,選取溫度為70℃比較合適。酸浸對所有雜質的去除都有顯著效果。所得石英砂總雜質含量均小于50μg/g,已經達到高純石英砂原料的要求。

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結論

(1)焙燒-水淬能明顯降低石英砂硬度,并可以打開裂隙,使雜質暴露;

(2)相對浮選,磁選效果明顯要好,這與石英砂原礦中含鐵的雜質及金云母含量較多有關;

(3)酸浸能顯著提高石英砂純度,Fe含量從178.2μg/g降至5.0μg/g以下,Al含量由152.6μg/g降至14.0μg/g以下,較終產品總雜質含量小于50μg/g;

(4)焙燒-水淬-磁選-浮選-酸浸聯合工藝可以得到SiO2含量超過99.99%的高純石英砂,可以滿足高純石英砂原料的要求。


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