石英砂應(yīng)用范圍廣泛，在玻璃、陶瓷、防火材料、冶煉硅鐵、冶金熔劑、冶金、建筑、化工、塑料、橡膠、磨料等方面都有廣泛應(yīng)用。石英砂可分為普通石英砂、精制石英砂和高純石英砂。其中高純石英砂需要經(jīng)過選礦提純后才能制成，提純?nèi)^程較為復(fù)雜，這里就為您介紹常見的五種石英砂選礦提純方法和四種石英砂選礦工藝流程。

常見的石英砂選礦提純方法

通常，石英砂中除了SiO2外，還含有氧化鐵、粘土、云母、有機(jī)雜質(zhì)等，石英砂選礦提純就是除去石英砂中少量或微量雜質(zhì)，獲得精制石英砂。目前，常見的石英砂選礦提純方法主要包括物理法和化學(xué)法兩大類。其中，物理法包括水洗與分級(jí)脫泥、擦洗法、磁選法、浮選法;化學(xué)法主要為酸浸法。

水洗、分級(jí)脫泥法

石英中的SiO2的品位隨著石英粒度的變細(xì)而降低，而鐵質(zhì)和鋁制等雜質(zhì)礦物的品位卻反而升高，這種現(xiàn)象在含有大量粘土性質(zhì)礦物石英中尤為明顯，所以在入選前通過螺旋洗礦機(jī)、滾筒篩、水力旋流器、脫泥斗和水力分級(jí)機(jī)等設(shè)備對(duì)石英原礦進(jìn)行水選，分級(jí)脫泥是非常必要的，且效果較為明顯。水洗、分級(jí)脫泥作為一種礦石入選前的預(yù)處理方法，應(yīng)用較早且普遍，但對(duì)于存在于石英表面的薄膜鐵和粘連性雜質(zhì)礦物，其脫除效果尚不顯著。

擦洗法

擦洗法主要是借助機(jī)械力和砂粒間的磨剝力來除去石英砂表面的薄膜鐵、粘結(jié)及泥性雜質(zhì)礦物，以及進(jìn)一步擦碎未成單體的礦物集合體，再經(jīng)分級(jí)作業(yè)達(dá)到石英砂進(jìn)一步提純的效果。目前，石英砂擦洗法主要有棒摩擦洗和機(jī)械擦洗兩種方法。對(duì)于機(jī)械擦洗法而言，影響擦洗效果的因素主要是來自擦洗機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和配置形式，其次為工藝因素，包括擦洗時(shí)間和擦洗濃度。

擦洗機(jī)

研究表明，石英砂礦擦洗濃度在50%-60%之間效果良好，但在一定程度上也加大了石英選礦提純的難度。擦洗時(shí)間原則上以初步達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求為基準(zhǔn)，不宜過長(zhǎng)，時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)加大設(shè)備磨損，提高能耗以及增加選礦提純成本。對(duì)于某些石英礦來說，機(jī)械擦洗擦除效果不太理想，可采用棒磨擦洗，必要時(shí)可加藥增大雜質(zhì)礦物和石英顆粒表面的電斥力，增強(qiáng)雜質(zhì)礦物與石英顆粒相互間的分離效果。

磁選法

磁選法可盡可能地清除包括連生體顆粒在內(nèi)的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦物。強(qiáng)磁選通常采用濕式強(qiáng)磁選機(jī)或高梯度磁選機(jī)。一般而言，對(duì)雜質(zhì)以褐鐵礦、赤鐵礦、黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦物為主的石英，利用濕式強(qiáng)磁機(jī)在10000 Oe以上可以選出;對(duì)含雜以磁鐵礦為主的強(qiáng)磁性礦物，則采用弱磁機(jī)或中磁機(jī)進(jìn)行選別效果較好。

磁選機(jī)

研究表明，磁選次數(shù)和磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磁選除鐵效果有重要影響，隨磁選次數(shù)的增加，含鐵量逐漸減少，而一定的磁場(chǎng)強(qiáng)度下可除去大部分的鐵質(zhì)，但此后磁場(chǎng)強(qiáng)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(xì)，除鐵效果越好，其原因是細(xì)粒石英砂中含鐵雜質(zhì)礦物量高的緣故。當(dāng)石英砂原砂中含雜質(zhì)礦物較多時(shí)，僅采用擦洗、脫泥和磁選是不能將石英砂提純成高純砂的。

浮選法

浮選法主要是除去石英砂中長(zhǎng)石、云母等非磁性伴生雜質(zhì)礦。石英砂浮選法主要包括有氟浮選和無氟浮選。其中，有氟浮選是采用陽(yáng)離子捕收劑和氫氟酸活化劑在酸性pH值范圍內(nèi)進(jìn)行，其缺點(diǎn)是含氟廢水對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，需進(jìn)行處理后排放。無氟浮選是利用石英、長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)構(gòu)成的差異，合理調(diào)配陰陽(yáng)離子混合捕收劑的配比和用量，利用它們Zeta電位不同，優(yōu)先浮選出長(zhǎng)石，實(shí)現(xiàn)分離。

浮選機(jī)

一般而言，經(jīng)過擦洗、脫泥、磁選和浮選后，石英的純度可達(dá)到99.3%-99.9%，基本上可滿足工業(yè)用砂的需求。

酸浸法

酸浸是利用石英不溶于酸(HF除外)，其他雜質(zhì)礦物能被酸液溶解的特點(diǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)石英的進(jìn)一步提純。

酸浸常用酸類有硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸等，還原劑有亞硫酸及其鹽類等。研究發(fā)現(xiàn)，上述酸類對(duì)石英中的非金屬雜質(zhì)礦物均有良好的去除效果，但對(duì)不同的金屬雜質(zhì)，酸的種類及其濃度影響較為顯著，一般認(rèn)為各種稀酸對(duì)Fe和Al的去除均有顯著效果，而對(duì)Ti和Cr的去除效果則采用較濃的硫酸、王水或HF進(jìn)行酸浸處理。通常使用上述酸類組成的混合酸進(jìn)行雜質(zhì)礦物的酸浸脫除，考慮到HF對(duì)石英的溶解作用，故HF濃度一般不超過10%。除酸的濃度外，酸的用量、酸浸時(shí)間、溫度及礦漿攪拌均可以影響石英酸浸效果。酸浸各種因素的控制應(yīng)根據(jù)石英最終品位要求，盡量降低酸的濃度，溫度和用量，減少酸浸時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)在較低的選礦成本下進(jìn)行石英提純。

常見的石英砂選礦提純工藝流程

實(shí)際生產(chǎn)中，由于石英砂所含雜質(zhì)的量和種類、含量、賦存狀態(tài)以及產(chǎn)品質(zhì)量要求不同，單一的方法可能并不能達(dá)到石英砂選礦提純的目的，有時(shí)需幾種方法構(gòu)成的聯(lián)合選礦工藝流程。常見的石英砂選礦提純工藝流程如下：

擦洗-分級(jí)-脫泥

石英砂在風(fēng)化沉積成礦過程中，大量粘土性礦物和鐵質(zhì)在石英表面形成膠結(jié)物或粘連礦物。采用擦洗-分級(jí)、脫泥工藝去除粘土雜質(zhì)礦物、泥質(zhì)鐵及部分薄膜鐵則是這類石英提純常用的工藝流程。該工藝一般作為原礦入選前的預(yù)處理工藝，對(duì)泥質(zhì)性雜質(zhì)礦物進(jìn)行有效脫除。

擦洗-脫泥-磁選法

一般而言，石英常見雜質(zhì)礦物，如褐鐵礦、電氣石、赤鐵礦和黑云母等弱磁性礦，以及磁鐵礦等強(qiáng)磁性礦只有采用磁選工藝才可降除。實(shí)際生產(chǎn)中，多采用濕式強(qiáng)磁機(jī)進(jìn)行選別，磁場(chǎng)強(qiáng)度約在13000 Oe左右。

棒磨擦洗-脫泥-磁選-浮選-酸浸

石英砂原礦在經(jīng)擦洗、磁選和浮選分離后，賦存較低的雜質(zhì)礦物顆粒(包括單體、集合體)已基本上被清除干凈，二氧化硅純度一般可以達(dá)到99.5%-99.9%，基本上可以滿足石英砂大多數(shù)工業(yè)用途。但要求進(jìn)一步作為超高純石英，就必須對(duì)以斑點(diǎn)和包裹體形式連生在石英顆粒表面上的雜質(zhì)做酸浸處理，根據(jù)其不同的工業(yè)用途對(duì)石英不同雜質(zhì)礦物(Fe、AL、Ti、Cr)的要求，進(jìn)行不同濃度、配比的混合酸酸浸處理。在經(jīng)過棒磨擦洗-脫泥-磁選-浮選-酸浸工藝后，可獲得二氧化硅含量為99.99%以上的高純石英。

加藥高效強(qiáng)力擦洗-分級(jí)脫泥-磁選

通過對(duì)現(xiàn)有擦洗設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，加藥高效強(qiáng)力擦洗和分級(jí)脫泥可除去80%以上的雜質(zhì)鐵和鋁礦，磁選主要是除去含鐵雜質(zhì)礦物。通過該流程處理后，可獲得二氧化硅≥99.8%，三氧化二鐵≤0.023%，三氧化二鋁≤0.05%，二氧化鈦≤0.02%的優(yōu)質(zhì)精制石英砂，達(dá)到了一級(jí)光學(xué)玻璃用砂的要求，并且精砂的產(chǎn)率高達(dá)73%，而棒磨擦洗產(chǎn)率僅為49%。再進(jìn)行進(jìn)一步的浮選和酸浸處理，能獲得二氧化硅≥99.9%，三氧化二鐵≤0.005%，三氧化二鋁≤0.05%，二氧化鈦≤0.02%的高純石英，這一工藝克服了棒磨擦洗帶來的鐵質(zhì)二次污染，產(chǎn)率低等缺點(diǎn)。

在實(shí)際選礦過程中，石英砂選礦提純方法及工藝流程的選擇往往是根據(jù)石英砂礦石性質(zhì)、選廠條件、投資預(yù)算等多種因素來決定的。建議在進(jìn)行選擇時(shí)，先對(duì)石英砂石本身進(jìn)行了解，通過選礦試驗(yàn)報(bào)告有針對(duì)性地選擇單一或聯(lián)合工藝流程，以爭(zhēng)取理想的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益。