石英砂選礦提純技術分析與探討

成都理工大學 王中榮 林金輝

近年來，隨著我國化學工業領域的不斷發展，礦石的選礦提純技術也獲得了很大提高。當前，在人們的生產、生活里使用較為普遍的礦石中，以石英礦的應用范圍最為廣泛，主要應用于建筑工業、玻璃制造業以及陶瓷制造業等領域，且需求量較大。但我國對石英砂選礦提純技術的研究卻起步較晚，且國內大部分石英砂都需要經過選礦提純處理后才能被應用。

一、常用的石英砂選礦提純方法

石英砂提純就是清除其原礦中含有的雜質，進而獲得純度較高的高純或者是超高純石英砂。當前，生產中較為常用的石英砂提純方法有以下4種。

1.水洗、分級脫泥法。石英砂中往往含有多種礦物雜質，而不同雜質的品位與石英砂的粒度變化有著密切關系，如SiO2的品位會隨著石英砂粒度的變小而降低，Fe，Al等雜質的品位則會隨著石英砂粒度的變小而升高。這種現象在黏土性礦物石英砂中較為明顯。因此，在對石英砂進行提純之前，應對原礦進行必要的水洗和分級脫泥處理。例如，江蘇宿遷馬陵山礦的石英砂原礦化學組成為SiO278.39%、Fe2O31.68%、Al2O311.28%，其中0.1 mm粒級含量為27.65%。在采用水洗、分級脫泥法對原礦進行處理后，SiO2的品位上升至86.36%，Fe2O3降低至0.49%，A12O3降低至6.79%。目前，水洗和分級脫泥是礦石提純中的常用方法，其工藝較為簡單，效果較好，但并不適用于所有的礦石，如對石英砂表面存在的薄膜鐵和具有黏性的雜質就無法去除。

2.擦洗法。擦洗法主要是利用機械設備使礦粒進行運動，通過砂粒之間的摩擦力，將附著在石英砂表面的薄膜鐵和黏性雜質研磨去除，然后再對礦粒進行分類，最終達到提純的目的。當前，生產中應用較為普遍的擦洗法有棒磨擦洗和機械擦洗兩種。一般認為，機械擦洗法因易受擦洗機械自身結構特點以及配置形式的影響而使擦洗效果不穩定，擦洗時間和擦洗濃度也會影響擦洗效果。通常情況下，石英礦的擦洗濃度以保持在50%～ 60%最為理想，濃度過大或過小都會對擦洗效果產生不良影響。擦洗時間也并非越長越好，因為時間過長會增加設備磨損和提純成本。目前，我國應用較為普遍的是棒磨擦洗法，而且已獲得較為成熟的發展。在實際生產中，應根據不同地區的礦石特點，采用與之相適應的擦洗方法和設備，必要時可以將多種方法配合使用，以達到理想效果。

3.磁選法。磁選法主要用以清除石英礦中的赤鐵礦、黑云母等弱磁性雜質。磁選的常用設備有濕式強磁磁選設備和高梯度磁選設備。濕式強磁磁選設備對石英礦中的褐鐵礦、赤鐵礦以及黑云母等弱磁性雜質的清除效果較好；而清除磁鐵礦等強磁性雜質時，則需使用弱磁設備或是中磁設備。在采用磁選法對石英礦進行選礦提純時，要對磁選次數和磁場強度進行有效控制，并不是磁場強度越高、磁選次數越多，磁選效果就越好。一般情況下，隨著磁選次數的增加，礦石中的鐵含量會減少，但只有在一定的磁場強度下，才能去除其中的大部分鐵質。另外，除鐵效果與石英砂粒度也有一定關系，通常石英砂的粒度越小，除鐵效果越好。

4.浮選法。如果石英礦中含有較多雜質，采用擦洗、脫泥、磁選等方法都無法達到理想提純效果時，則可采用浮選法進一步提純。浮選法主要用以清除石英砂中的長石、云母以及各種非磁性伴生雜質。國外很多專家對石英與長石的分離技術已有深入研究，常采用在酸性環境中使用陽離子捕收劑和氫氟酸活化劑的方法，從而達到分離效果。但由于含氟的廢水會對大氣環境和水環境產生不良影響，因而無氟有酸浮選法是近年來較為提倡的一種新工藝。無氟有酸浮選法主要是利用自然界的中性介質和石英與長石不同的結構、成分，適當調整陽離子混合捕收劑比例，對長石進行有限浮選，進而達到分離提純的目的。目前，關于無氟無酸浮選法的相關理論研究不多，而且也很少見到其運用于工業生產。對于云母來說，因其自身結構與石英有一定的相似性，所以如果僅在酸性條件下使用捕收劑，則將兩者分離的難度較大。

二、石英砂選礦提純工藝流程

根據石英砂的品位要求、雜質種類及含量等因素的不同，生產中應注意選用不同的提純工藝。

1.擦洗—分級、脫泥。在自然環境下，石英砂會因風化和沉積作用而使黏性雜質附著在其表面或是產生薄膜鐵。對于這種石英砂，采用擦洗—分級、脫泥工藝即可有效去除雜質，達到提純目的。

2.擦洗—脫泥—磁選。石英礦中的褐鐵礦、赤鐵礦、黑云母等弱磁性雜質和磁鐵礦等強磁性雜質只有通過磁選工藝才能被去除。在實際生產中，一般多使用濕式強磁設備進行分離提純。

3.棒磨擦洗—脫泥—磁選—浮選。在我國，棒磨擦洗工藝的應用較為廣泛。它不僅能夠顯著提高擦洗效果，而且可以通過摩擦使原來的石英粒度發生改變，為石英礦的進一步提純打下基礎。