了解石英砂的6種除鐵方法及選擇原則

/了解石英砂的6種除鐵方法及選擇原則石英砂的選礦提純，多是以除鐵為重要目的，其除鐵方法一般可分為三大類：第一類：物理一機(jī)械方法，如磁選、重選、浮選、超聲波選礦和水洗等，這些方法適用于處理粗粒雜質(zhì)；第二類：化學(xué)方法，是以無機(jī)酸進(jìn)行浸取，通過化學(xué)反應(yīng)去除細(xì)粒鐵鈦礦物或石英顆粒上的氧化鐵薄膜。這種方法雖然效率較高，但成本也較高，技術(shù)條件苛刻并對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害；第三類：是微生物選礦法，是以各種細(xì)菌分別氧化礦中的鐵，其過程較慢，目前工業(yè)化還有肯定的難度。常用的石英砂除鐵方法1、水洗脫泥從石英砂中去除黏土礦物及細(xì)粒礦物是非常簡(jiǎn)單的。由于二者的粒度存在明顯差別，一般石英砂粒度范圍為0.075—1.0mm，而黏土礦物粒度小于50m，一般小于20m。因此，簡(jiǎn)單的水洗就可以去除黏土礦物。洗礦一般是選礦中的準(zhǔn)備作業(yè)。但對(duì)于石英砂來說，幾乎都離不開洗礦作業(yè)，這是由于石英砂礦中往往含有較多的風(fēng)化黏土。這些黏土甚至將石英顆粒包裹起來形成膠結(jié)塊。因此可以說洗礦作業(yè)在石英砂選礦中是一個(gè)獨(dú)立的選別作業(yè)。有時(shí)經(jīng)過洗礦之后，就可以得到合格的石英砂。清洗之前，通常要進(jìn)行粗篩（如孔徑5cm）以除去沙礫，然后用0.5—1.0mm的濕篩除去有礙于玻璃生產(chǎn)的粗砂粒。由于在篩上設(shè)有噴水裝置以助篩分，所以篩下物中，石英砂和黏土礦物就可以在水介質(zhì)中相互分別。清洗可用不同的設(shè)備，如清洗槽、旋流器、上升水流水力分級(jí)機(jī)等。目前應(yīng)用較多的是上升水流水力分級(jí)機(jī)。細(xì)粒礦物以泥漿方式由頂部溢流中排出，較粗和較重的顆粒由底部排出。需要指出的是，石英砂的水洗脫泥，不僅是去除黏土礦物，而且還除去0.1mm以下的細(xì)粒礦物。它們重要還是石英，但長(zhǎng)石及重礦物含量更高一些，除去它們可以大幅度降低含鐵量，同時(shí)其粒度范圍更加符合玻璃工業(yè)的要求。2、重選當(dāng)石英砂中的鐵重要是以重礦物（相對(duì)密度大于2.9的礦物）形式存在時(shí)，應(yīng)考慮用重選。重選往往能有效地用在石英砂全部粒級(jí)范圍內(nèi)；而浮選往往對(duì)粒級(jí)范圍的上限是無效的，相反，對(duì)于混合顆粒、片狀顆粒、輕礦物顆粒及中等密度礦物，重選就變得困難。重選的判定準(zhǔn)則是：E=（重礦物密度—介質(zhì)密度）/（輕礦物密度—介質(zhì)密度），當(dāng)E大于2.5時(shí)，易于重選分別，該值減小則重選效率降低，當(dāng)該值小于1.25時(shí)，則不適于重選法。3、磁選磁選的優(yōu)點(diǎn)是選擇性強(qiáng)，在保持有效地去除雜質(zhì)礦物的同時(shí)，還能獲得很高的石英砂產(chǎn)量。石英砂中的強(qiáng)磁性礦物（如磁鐵礦）含量是很少的。幾乎沒有哪一個(gè)砂礦可以用弱磁場(chǎng)磁選機(jī)降低鐵量。所以，適用于石英砂選礦的重要是強(qiáng)磁場(chǎng)選機(jī)。磁選的投資額是比較高的，但操作很簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低。4、浮選為了去除含鐵的重礦物，浮選是比較簡(jiǎn)單的。對(duì)含鐵氧化物用的一般捕收劑是石油磺酸鈉。石油磺酸鹽也可以用脂肪酸代替。假如要進(jìn)行石英和長(zhǎng)石的分別，浮選則比較困難。從石英中分別出長(zhǎng)石，重要是為了降低氧化鋁含量。鐵含量通常是伴隨著鋁的降低而降低。過去采納的都是有氟浮選，即用氫氟酸（HF）作調(diào)整劑，用胺做捕收劑進(jìn)行浮選。但由于含氟物對(duì)環(huán)境的巨大危害，以及環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，現(xiàn)在已沒有理由再進(jìn)展這種方法了。因而無氟浮選工藝得到了很大進(jìn)展。這種方法是在用鹽酸或硫酸調(diào)整的酸性條件下，用十二烷基丙撐二胺（簡(jiǎn)稱十二胺）作捕收劑進(jìn)行浮選的。用浮選去除礦物中的鐵，可以達(dá)到比其他方法更好的結(jié)果。由于它不僅可以去除單體的含鐵礦物，也可以去除帶有鐵質(zhì)薄膜的石英顆粒，以及黏土礦物。所以，國(guó)外很多石英砂選礦廠都采納了浮選法。浮選法的缺點(diǎn)是，要想去除鐵雜質(zhì)，就需要進(jìn)一步降低石英砂的粒度，使之呈單體解離狀態(tài)，因此，浮選對(duì)于粗粒來說適應(yīng)性差，而石英砂的粒度范圍對(duì)浮選來說是較粗的。此外，還要特別考慮浮選藥劑對(duì)四周環(huán)境污染的問題。5、薄膜鐵的去除方法由于薄膜鐵的存在，往往經(jīng)過簡(jiǎn)單的水洗及重磁選流程依舊不能充足生產(chǎn)合格砂的要求。因此，去除薄膜鐵是一個(gè)很普遍的問題。去除薄膜鐵的方法，重要有攪拌式擦洗、超聲波清洗及酸洗等方法。（1）攪拌擦洗攪拌擦洗是依靠葉片的猛烈攪拌造成顆粒之間的摩擦完成的，常用的是丹佛擦洗機(jī)。這種方法一般可以去除那些黏附于石英表面的黏土礦物以及較為疏松的氧化物，但由于氧化鐵薄膜很薄，也很堅(jiān)固，所以這種方法不太可能去除它們。必要時(shí)可實(shí)行添加化學(xué)劑的方法。（2）超聲波清洗超聲波清洗礦物表面的原理是清洗液中引入超聲波，使清洗液中產(chǎn)生猛烈的空化作用，由空化作用產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械力，將礦物表面黏附的雜質(zhì)剝落。超聲振動(dòng)的頻率和礦物在超聲波作用區(qū)停留的時(shí)間，取決于表面礦物的性質(zhì)以及它們與重要礦物結(jié)合的堅(jiān)固程度。在超聲波的作用下，礦物表面的薄膜及其他雜質(zhì)解離下來，并以細(xì)泥的形式進(jìn)入液相，通過洗滌和脫水使之除去。該方法法不僅可以清除石英表面的雜質(zhì)，而且也可清除不均勻處及微小縫隙處和雜質(zhì)，這就保證了獲得高純度的清洗效果。為了提超群聲清洗效果，可以添加少量的試劑（如碳酸鈉）、表面活性劑（如水玻璃）。（3）化學(xué)處理化學(xué)處理石英砂的除鐵效果較好，但其成本較為昂貴，技術(shù)條件要求比較苛刻，對(duì)環(huán)境有危害。但為了獲得更高純度的石英砂，今后采納化學(xué)方法處理，也將是不可避開的。酸浸及酸洗是一般化學(xué)處理方法，可分為冷酸處理和熱酸處理。在靜態(tài)條件下，靠酸對(duì)礦物的溶解作用進(jìn)行的處理叫做酸浸；在酸性介質(zhì)中進(jìn)行擦洗的作業(yè)可稱為酸洗。酸浸需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，特別是冷酸溶解需要的時(shí)間很長(zhǎng)。堿處理法：常用的堿性藥劑有NaOH和Na2CO3。其作用原理是使不溶性的有價(jià)金屬轉(zhuǎn)化為可溶性的金屬鈉鹽，從而達(dá)到硅砂凈化的目的。氯化法：將氯氣.、氯化鈉、氯化銨與石英砂一起加熱，使砂中的鐵成為FeCl3氣體揮發(fā)，也可達(dá)到除鐵的目的。需要指出的是，化學(xué)處理并不僅僅限于處理氧化鐵薄膜，它們對(duì)薄膜鐵及細(xì)粒黏土中的鐵有效，對(duì)其他含鐵的礦物也都具有溶解的作用。6、微生物法討論表明：黑曲霉菌株能除去石英砂中的鐵，但處理時(shí)間較長(zhǎng)?？梢詥为?dú)或聯(lián)合使用各種物理機(jī)械方法和化學(xué)方法除去石英砂中的鐵，它們的效率在很大程度上取決于處理礦物原材料的性質(zhì)。7、石英砂選礦提純工藝的選擇原則在實(shí)際應(yīng)用中，只單獨(dú)使用一種方法就可以生產(chǎn)合格砂的情況是少見的。一般都需要多種方法搭配使用。對(duì)于某一種石英砂來說，選礦流程的確定要考慮下列因素：（1）待處理石英砂的原始成分及鐵的賦存狀態(tài)；（2）用戶對(duì)石英砂精礦的質(zhì)量要求；（3）選礦廠的投資和生產(chǎn)成本的限度；（4）對(duì)四周環(huán)境的污染問題。培訓(xùn)班推舉2023第三屆礦物精細(xì)加工技術(shù)高級(jí)研修班時(shí)間：2023.01.20—22日（周六、周日、周一）地點(diǎn)：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）咨詢微信同號(hào)）主講老師：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），鄭水林