石英砂也叫硅砂,是一種應(yīng)用范圍十分廣泛的非金屬材料,主要用于建材、玻璃、陶瓷、激光、光纜、電子等領(lǐng)域。實(shí)際生產(chǎn)中石英砂既可以通過(guò)粉碎石英礦石制得,也可以通過(guò)提出石英砂礦制得。
選礦領(lǐng)域中將能夠進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用的石英礦物資源稱之為硅質(zhì)原料,主要有石英巖、脈石英、石英砂巖、粉石英、天然石英砂以及天然水晶等。其中脈石英與石英巖雜質(zhì)較少,通常用于生產(chǎn)高純或超高純石英砂,這種石英砂一般用于高端領(lǐng)域。
而天然石英砂由于雜種含量多,礦物本身的品質(zhì)不好,因此常用于玻璃、陶瓷與鑄造等領(lǐng)域。我國(guó)的石英礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量豐富,但是貧礦多,富礦少,等級(jí)高的石英礦極少,大多石英資源都伴生有大量的雜質(zhì),只有采用一定的手段分離提純后才能當(dāng)作工業(yè)原料。
在實(shí)際生產(chǎn)中石英砂選礦工藝可以分為干式選礦與濕式選礦,干式選礦產(chǎn)品品質(zhì)較低,大多作為建材原料,而濕式選礦工藝復(fù)雜,所得的產(chǎn)品品質(zhì)高,可以說(shuō)所有的高品質(zhì)石英砂都是由濕式選礦工藝制得。高純石英砂常用的提純工藝有 水洗、分級(jí)脫泥;擦洗;磁選;浮選與酸浸微生物浸出等,另外電選與熱氯法為石英砂進(jìn)一步提出工藝。
脈石英或石英巖等粒度較大的礦石開(kāi)采出來(lái)過(guò)后首先從原礦中挑選出灰度較小、純度較高的顆粒,再將挑選出來(lái)的礦石送入顎式破碎機(jī)或圓錐破碎機(jī)內(nèi)破碎,通過(guò)圓振篩與破碎設(shè)備構(gòu)成的回路來(lái)確保破碎產(chǎn)品的粒度。破碎產(chǎn)品再利用制砂機(jī)進(jìn)行制砂作業(yè),遂獲得具有一定粒度的石英砂。石英砂選礦設(shè)備的主要破碎篩分設(shè)備見(jiàn)下表:
設(shè)備 |
分類 |
產(chǎn)品粒度(mm) |
旋回破碎機(jī)(粗碎) |
彈簧型、液壓型旋回破碎機(jī) |
75~320 |
顎式破碎機(jī)(粗碎、中碎) |
簡(jiǎn)擺式、復(fù)擺式顎式破碎機(jī)(每種均有彈簧型和液壓型) |
160~320 |
圓錐破碎機(jī)(中碎、細(xì)碎) |
短頭型、標(biāo)準(zhǔn)型、中間型圓錐破碎機(jī) |
22~75 |
篩分機(jī) |
圓振篩、直線振動(dòng)篩 |
0~12 |
自磨機(jī) |
干式、濕式自磨機(jī) |
0~80 |
石英砂磨礦作業(yè)通常采用一段或格子型球磨機(jī)+溢流型球磨機(jī)兩段磨礦,第二段磨礦作業(yè)與螺旋分級(jí)機(jī)或水力旋流器構(gòu)成閉路循環(huán),以此保證磨礦細(xì)度。針對(duì)傳統(tǒng)磨機(jī)磨損快、能耗大等缺點(diǎn),寶山公司對(duì)球磨機(jī)進(jìn)行了一系列改造,如采用新型耐磨橡膠襯板,改滾動(dòng)軸承為滑動(dòng)軸承、磨機(jī)大型化等措施,在提高磨機(jī)作業(yè)率的同時(shí)也延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命,為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。
在選礦生產(chǎn)實(shí)踐中,石英砂礦石的破碎篩分流程為三段一閉路流程。銅鉬礦石經(jīng)過(guò)粗碎、中碎后,產(chǎn)品給到篩分設(shè)備,篩下物作為入磨產(chǎn)品,篩上物給至細(xì)碎機(jī)進(jìn)行細(xì)碎。破碎篩分階段所用的主要設(shè)備如下圖所示:
二、磨選階段
在獲得一定粒度的石英砂后,要獲得純度較高的工業(yè)用石英砂還需采用一定的工藝進(jìn)行進(jìn)一步的提純,采用的石英砂提純工藝有水洗、分級(jí)脫泥;擦洗;磁選;浮選與酸浸微生物浸出等,在此對(duì)這些工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
水洗、分級(jí)脫泥:石英砂的品質(zhì)隨著石英粒度的較小而降低,而鐵鋁等雜質(zhì)則正好相反,對(duì)于黏土含量較高的石英砂礦尤為明顯,因此對(duì)石英砂的水洗、分級(jí)脫泥是一個(gè)必要的準(zhǔn)備工作。
擦洗:石英砂擦洗作業(yè)等主要是利用機(jī)械力與石英顆粒之間的摩擦來(lái)擦去石英砂表面的鐵薄膜或者粘連性雜質(zhì),同時(shí)能對(duì)石英顆粒進(jìn)一步的破碎。再利用水力旋流器分離出擦洗料漿中細(xì)粒級(jí)顆粒,以此來(lái)獲得純度更高的石英砂。
磁選:石英砂磁選可以有效的去除赤鐵礦、褐鐵礦、黑云母的弱磁性雜質(zhì),弱磁中的石英砂選礦設(shè)備通常為濕式永磁筒式磁選機(jī),強(qiáng)磁選設(shè)備為濕式強(qiáng)磁選機(jī)或者高梯度磁選機(jī)。
浮選:浮選主要是為了去除石英砂中的長(zhǎng)石、云母等非磁性雜質(zhì),石英與長(zhǎng)石的分離是很重要的過(guò)程,工業(yè)中常用HF作為活化,在一定的PH下用陽(yáng)離子捕收劑進(jìn)行浮選分離。
酸浸:石英除了溶于HF外幾乎不溶于鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸,工業(yè)上利用石英砂這一性質(zhì)對(duì)其進(jìn)行分離提純。
微生物浸出:這種石英砂選礦工藝是一種新興工藝,主要利用黑曲霉素、青霉、假單胞菌、多粘菌素桿菌等微生物來(lái)去除石英砂表面的薄膜鐵或浸染鐵,這種工藝在實(shí)驗(yàn)室中取得很好的效果,但工業(yè)化利用還需進(jìn)一步的研究。
石英砂選礦工藝的磨選流程所用的磨機(jī)、分級(jí)機(jī)、浮選機(jī)如下圖所示:
(濕式節(jié)能格子型球磨機(jī))
(KYF型充氣攪拌式浮選機(jī))
(高堰式螺旋分級(jí)機(jī))