石英石的選礦提純方法
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一、前言
石英又稱硅石，是一種常見的非金屬礦物原料，其應用領域十分廣泛。我國的石英選礦提純及深加工開發利用的比較晚，并且主要用于建筑工業，玻璃制造，陶瓷工業和鑄造工業，這些領域的一個共同點就是石英的需求量大，原料質量要求低。
目前，國外以美國的石英砂選礦提純技術最為先進，特點是工業化產量大、裝備專業化和生產自動化程度高，其產品已發展到第六代（雜質總質量分數小于8×10-6，透明度為光學級）。經過選礦提純制成的高純和超高純石英砂已廣泛應用于航空航天、原子能技術、激光、光纜通訊、軍工等高科技領域。隨著科學技術的進步，高科技用硅的需求量也將大量增加，而天然水晶資源的日趨枯竭使得人們不得不將目光轉向天然水晶的替代品—高純和超高純石英。因此，積極探求和推動石英選礦提純技術的進步，實現精制石英、高純和超高純石英的成本、大批量工業化生產、對彌補天然水晶資源的不足，滿足高科技用硅需求具有重要的現實意義。
二、石英選礦提純方法
石英砂提純是除去石英中少量或微量雜質，獲得精制石英砂或高純石英的高難度分離技術，近年來，國內外對石英提純工藝研究主要圍繞以下幾個方面進行：
（一）水洗、分級脫泥
石英中的SiO2的品位隨著石英粒度的變細而降低，鐵質和鋁制等雜志礦物的品位則正好相反，這種現象在含有大量粘土性質礦物石英中尤為明顯。所以在入選前對石英原礦進行水選，分級脫泥是非常必要的，而且效果也是較為明顯的。如江蘇宿遷馬陵山礦石英原礦化學組成為：SiO279.38%、Fe2O3 1.68%、AL2O311.28%，其粒度組成中-0.1mm粒級含量為27.65%。在對原礦進行預選水洗、分級脫泥后，SiO2的品位上升到86.36%，Fe2O3降低至0.49%，AL2O3降低至6.79%，除雜提純效果較為顯著。水洗、分級脫泥作為一種礦石入選前的預處理方法，應用的較早也很普遍，但對于存在于石英表面的薄膜鐵和粘連性雜質礦物，其脫除效果尚不顯著。
（二）擦洗
擦洗是借助機械力和砂粒間的磨剝力來除去石英砂表面的薄膜鐵、粘結及泥性雜質礦物和進一步擦碎未成單體的礦物集合體，再經分級作業達到石英砂進一步提純的效果，目前，主要有棒摩擦洗和機械擦洗兩種方法，對于機械擦洗，一般認為影響擦洗效果的因素主要是來自擦洗機的結構特點和配置形式，其次為工藝因素，包括擦洗時間和擦洗濃度，研究表明，砂礦擦洗濃度在50%-60%之間效果最好，而且在一定程度上反而加大了石英提純的難度；擦洗時間原則上以初步達到產品質量要求為基準，不宜過長，因時間過長，會加大設備磨損，提高能耗和造成選礦提純成本的增加。由于對于某些石英礦，機械擦洗擦除效果不太理想，因此，在我國棒磨擦洗工業應用較為普遍和相對成熟。如對某地石英原礦經水洗、分級脫泥后+0.3mm以上的石英砂進行棒磨擦洗，結果表明，經磨礦擦洗后，Fe2O3從0.19%降低到0.10%，鐵的去除率達47.4%。我們在對云南某地石英采用加藥高效強力擦洗，配合適當的工藝和設備，結果發現比采用棒磨擦洗效果好，棒磨擦洗后收率為49%，而加藥高效強力擦洗回收率為73%。加藥的目的是增大雜質礦物和石英顆粒表面的電斥力，增強雜質礦物與石英顆粒相互間的分離效果。
（三）磁選
磁選工藝的采用，可以最大限度的清除包括連生體顆粒在內的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質礦物。強磁選通常采用濕式強磁選機或高梯度磁選機。一般而言，對雜質以褐鐵礦、赤鐵礦、黑云母等弱磁性雜質礦物為主的石英，利用濕式強磁機在10000奧斯特以上可以選出；對含雜以磁鐵礦為主的強磁性礦物，則采用弱磁機對或中磁機進行選別效果比較好，上村宏﹒田淵平次采用強磁機對瀨戶石英砂進行了實驗條件研究，結果表明，磁選數和磁場強度選除鐵效果有重要影響，隨磁選次數的增加，含鐵量逐漸減少，而一定的磁場強度下可除去大部分的鐵質，但此后磁場強度即使提高很多，除鐵率也無多大變化。另外，石英砂粒度越細，除鐵效果越好，其原因是細粒石英砂中含鐵雜質礦物量高的緣故。當石英砂原砂中含雜質礦物較多時，僅采用擦洗、脫泥和磁選是不能將石英砂提純成高純砂的，為了進一步提高石英的純度和降除雜質
（四）浮選
考慮到含氟廢水對環境的嚴重影響，國外于70年代出現了“無氟有酸浮洗法”如日本在實現長石與石英的分離中，采用硫酸或鹽酸（PH=2）調漿，加高級脂肪族胺鹽和石油磺酸鈉混合捕收劑浮選獲得成功，無氟無酸浮選法是近年來大力開發的石英長石浮選分離新工藝，唐甲瑩等從1984年開始研究陰陽離子混合捕收劑浮選分離新工藝，該方法是在自然中性介質中，利用石英、長石結構組成的差異，合理調配陰陽離子捕收劑的配比，優先浮選出長石，實現二者的分離。但無氟無酸浮選法不如HF法和酸法成熟，目前尚未見到工業生產的應用的報道，云母與石英的等電點相近，分選難度大，采用酸性條件下陰離子捕收劑，或在堿性條件下陰-陽離子捕收劑兩種方法浮選，可獲得很好的效果。一般而言，經過擦洗、脫泥、磁選和浮選后，石英的純度可達到99.3%-99.9%，基本上滿足工業用砂的需求。
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