遼寧某石英巖選礦提純工藝試驗研究

邵 坤，劉 敏，程 亮，胡志剛

(1.遼寧省地質礦產研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110032；2.遼寧工程技術大學礦業學院，遼寧 阜新 123000)

石英主要成分為SiO2，具有化學性質穩定、耐高溫等特點，廣泛應用于玻璃制品、耐火材料、陶瓷釉面等行業[1-4]。在石英巖礦中褐鐵礦、磁鐵礦等含鐵礦物主要以包裹體及氧化薄膜形式賦存于石英粒中[5-6]，影響玻璃熔制過程中的熱力學性質和玻璃成品的透光性，磁選可有效降低硅石精礦中Fe2O3含量[7-9]。本試驗研究的遼寧某石英巖礦以石英為主，伴生礦物主要為長石、泥質、含鐵礦物等，礦物共生關系復雜，試驗采用脫泥—磁選—浮選聯合工藝進行試驗研究，取得較好的技術指標，為該類石英巖礦的開發利用提供技術依據。

1 原礦性質

本試驗礦樣取自遼寧省某地石英巖礦，主要化學成分SiO294.40%，有害雜質Fe2O30.78%，Al2O33.59%(表1)。顯微鏡下礦物組成(圖1)分析表明，礦石中主要礦物為石英，顆粒較為粗大，為花崗偉晶巖及石英脈巖，粒狀結構、塊狀構造，部分細粒石英分布于條紋長石顆粒中；其次為條紋長石、斜長石及部分絹云母等礦物。礦石中金屬礦物含量很少，主要為褐鐵礦、磁鐵礦等，以氧化鐵薄膜形式存在于石英及硅酸鹽礦物裂隙中，部分磁鐵礦以包裹體形式存在于石英顆粒中。

表1 石英巖原礦化學成分分析結果

2 選礦提純工藝試驗研究

該石英巖礦的有用礦物為石英，雜質礦物為含鐵礦物、褐鐵礦、長石和泥質礦物等。為獲得高純度的硅石精礦，需要通過選礦工藝進行除雜。可以利用含鐵礦物的磁性去除鐵，泥質礦物一般可用脫泥的方法去除，長石與石英的分離一般采用浮選工藝流程[10]，因此本試驗的基本工藝流程為脫泥—弱磁—強磁—浮選。

2.1 磨礦細度試驗

礦物單體解離是實現礦物分選的前提條件，適宜的磨礦細度可以使目的礦物單體解離，不產生過磨現象，并節省磨礦功耗[11]。因此為確定最佳的磨礦細度，進行了磨礦細度試驗(圖2)。

圖2 磨礦細度試驗流程圖

不同磨礦細度下產品的SiO2、TFe2O3含量及回收率試驗結果見表2。隨著磨礦細度的增加，粗精礦中SiO2含量逐漸升高，TFe2O3含量逐漸降低，SiO2回收率逐漸降低。當磨礦細度為-0.074mm占65.70%時，粗精礦中SiO2含量為96.57%、TFe2O3為0.042%，回收率達到最大值為71.19%，因此確定磨礦細度為-0.074mm占65.70%。

表2 磨礦細度試驗結果 (單位：%)

2.2 浮選試驗

磁選—脫泥后的石英精礦可達到SiO296.57%，為進一步提高石英精礦品位，必須利用浮選將其中的長石去除。由于石英與長石可浮性接近，兩者分離較為困難，但Al-O鍵比Si-O鍵鍵強低，破碎時Al-O更易于斷裂，使長石表面暴露大量Al3+化學活性區。這些差異導致石英和長石的可浮性略有不同，為石英與長石分離提供了依據。同時，為提高石英與長石的可浮性差異，試驗采用陰離子與陽離子混合捕收劑浮選長石。

2.2.1 浮選pH值試驗

由于石英的零電點為pH值2～3，長石的零電點為pH值更低，一般情況下在酸性礦漿中實現石英與長石的分離，尤其是正浮選長石[12]。本次試驗以硫酸為礦漿pH值調整劑(圖3)，調整劑試驗結果見表3。

圖3 pH值用量試驗流程圖

表3 硫酸用量試驗結果

隨著硫酸用量的增加，精礦中SiO2含量逐漸減小，回收率逐漸提高。當硫酸用量為1 600g/t時，精礦達到品位要求，繼續增大硫酸用量時SiO2回收率有所增加，但品位隨之下降。因此，確定硫酸用量為1 600g/t時最佳。

2.2.2 捕收劑用量試驗

長石浮選中常用陰陽離子混合捕收劑作為捕收劑[11-12]，為了考查捕收劑對礦樣選別指標的影響，采用硫酸為調整劑(1 600g/t)，進行了浮選試驗，捕收劑用量試驗結果見表4。

表4 捕收劑用量對試驗結果的影響

隨著捕收劑用量的增加，精礦的產率逐漸降低，SiO2含量逐漸增高。當捕收劑用量達到100g/t時，精礦中SiO2含量為99.22%，并且在用量為140g/t時，SiO2含量有所下降。因此，綜合考慮，捕收劑的用量為100g/t較合適。

2.3 聯合流程開路試驗

當磨礦細度及磁選、浮選條件等參數基本確定之后，通過脫泥、弱磁、強磁和浮選試驗進行聯合流程開路試驗(圖4)，聯合流程開路試驗結果見表5。

圖4 聯合流程試驗流程圖

表5 聯合流程試驗結果

經脫泥—弱磁—強磁—浮選聯合流程，可得到SiO2含 量 為99.46%、TFe2O3為0.062%，產 率為58.44%，回收率為61.33%的石英精礦。長石中K2O+Na2O為7.46%，今后生產中如產生大量長石，應進一步進行長石精選研究，從而使該石英巖礦石中的長石得到綜合利用。

2.4 石英精礦質量分析

通過脫泥—弱磁—強磁—浮選聯合流程的石英精礦符合牌號GSN99A耐火材料、鐵合金與工業硅用的硅質原料礦石的精礦品質要求(表6)。

表6 石英精礦質量分析結果

3 結論

(1)遼寧某地的石英巖礦中的石英表現為花崗偉晶結構及粒狀結構，集合體為致密塊狀構造，少量石英分布在條紋長石顆粒之中。雜質鐵以氧化薄膜及包裹體形式存在石英粒間。

(2)本試驗經脫泥—弱磁—強磁流程—浮選聯合流程，可得到SiO299.46%、TFe2O30.062%，產率為58.44%，回收率為61.33%的石英精礦，符合牌號GSN99A耐火材料、鐵合金與工業硅用的硅質原料礦石的精礦品質要求。

(3)試驗浮選過程中采用陰陽離子混合捕收劑浮選工藝，能夠使石英的SiO296.44%提升到99.46%，從而得到更廣泛的應用。