廣西某地石英巖礦提純試驗研究

李 婷 劉時健 姬夢姣 曹 欣 石麗芬

（1.中國建材國際工程集團有限公司海南分公司；2.蚌埠玻璃工業設計研究院有限公司）

長石與石英是最常見的硅酸鹽造巖礦物，主要應用于陶瓷、玻璃等行業，但自然界中長石與石英通常伴生或共生在一起而降低2種礦物的應用價值［1］。同時，隨著高附加值玻璃制品的蓬勃發展，對主要原料石英砂的質量要求進一步提高，石英砂在成礦過程中會共生或伴生有Fe2O3、TiO2等雜質礦物，這些含有有害金屬元素的雜質礦物的存在直接影響石英砂的工業品質和使用價值。目前，優質浮法玻璃一般要求石英砂中Fe2O3含量小于0.06%，超白玻璃則要求石英砂中Fe2O3含量在0.01%以下，醫藥玻璃及光學玻璃用石英砂對Fe2O3含量要求更高，因此對石英砂的原料、生產工藝等提出了更高的要求。由于長石和石英均屬于架狀硅酸鹽礦物，二者的晶體結構和表面性質非常相似，浮選法是目前長石和石英分離最有效、最普遍的方法［2-3］。以廣西某地長石、石英共伴生石英巖礦為原料，通過破碎、預先篩分、磨礦、磁選、擦洗、分級、浮選等工藝處理［4-7］，使石英精砂中的Fe2O3含量由0.073 3%降至0.002 94%，SiO2含量提升至99.41%，達到了醫藥玻璃用石英砂原料要求，同時達到了低鐵石英砂指標要求，提高了產品附加值。

1 試樣性質

試樣來自廣西某地石英巖礦，肉眼觀察呈黃色、灰色，部分呈白色。顯微鏡下觀察，試樣主要以石英為主，雜質礦物主要為黃色、棕色、灰色等含鐵礦物以及鐵浸染的石英砂、氧化鐵-石英連生體、長石等。原礦多元素化學分析結果見表1，原礦顯微鏡照片見圖1。

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2 試驗結果與討論

2.1 磁選條件試驗

廣西某地石英巖礦采用三段破碎—磨礦工藝流程，使石英砂粒度滿足玻璃砂指標要求，石英砂原礦嵌布有黃色、棕色、紅色的含鐵礦物以及鐵浸染的石英砂、氧化鐵-石英連生體，同時由于破碎磨礦作業引入機械鐵雜質，所以試驗采用中磁選作業去除機械鐵及磁性較強的含鐵雜質礦物，采用強磁選作業去除弱磁性礦物。中磁選磁場強度固定為0.4 T、試驗探究不同強磁場強度對磁選精礦中Fe2O3含量的影響，磁選試驗結果見圖2。

由圖2可見，隨著磁場強度的增加，磁選精砂產率與Fe2O3含量均呈現先降低后基本穩定的趨勢；因此，磁場強度選擇1.0 T為宜。

2.2 擦洗—分級條件試驗

由于試樣中長石礦物風化程度較高，試驗采用擦洗—分級作業進行脫除，影響重選作業效果的因素很多，該試驗主要探究不同擦洗時間對擦洗精砂Al2O3、Fe2O3含量的影響。試驗礦漿濃度50%，主軸轉速550 r/min，分級水量120 L/h，調整擦洗時間分別為5，10，15，20 min。試驗結果見圖3。

由圖3可見，隨著擦洗時間的增加，精砂中Al2O3、Fe2O3含量均呈現先降低后基本穩定的趨勢；綜合考慮，選擇擦洗時間15 min為宜。

2.3 浮選條件試驗

擦洗精砂Al2O3含量仍較高，長石礦物分離不徹底，試驗采用浮選作業進一步提純［4-5］，試驗主要探究礦漿pH值、HK捕收劑等藥劑制度對浮選試驗指標的影響，尋求較為合理的試驗條件及參數。

2.3.1 pH值條件試驗

采用H2SO4作為pH值調整劑，捕收劑HK-1用量2.4 kg/t、HK-2用量0.72 kg/t，浮選時間2 min，試驗結果見圖4。

由圖4可見，隨著礦漿pH值的升高，浮選精礦產率呈先升高后降低的趨勢，Al2O3含量變化較小；綜合考慮，選擇礦漿pH=2為宜。

2.3.2 捕收劑條件試驗

采用H2SO4作為pH值調整劑，調整pH值為2，調整捕收劑HK-1、HK-2用量分別為:①0.8，0.24 kg/t；②1.6，0.48 kg/t；③2.4，0.72 kg/t；④3.2，0.96 kg/t。試驗結果見圖5。

由圖5可見，隨著捕收劑用量的增加，浮選精礦作業產率先緩慢下降后急劇降低，Al2O3含量呈先下降后穩定的趨勢；綜合考慮，選擇捕收劑HK-1、HK-2用量分別為2.4，0.72 kg/t。

對試樣采用預先篩分—磨礦—磁選—擦洗—分級—浮選工藝流程，以確定的最佳參數為條件進行穩定試驗，最終浮選精砂化學分析結果見表2，浮選精砂顯微鏡照片見圖6。

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由表2可知，浮選精砂中Fe2O3含量由0.073 3%降至0.002 94%，Al2O3含量由1.426%降低至0.28%，SiO2含量提升至99.41%；浮選精砂滿足超白玻璃、醫用玻璃、光學玻璃用石英砂原料要求。

3 結論

（1）廣西某地石英礦為石英巖礦，雜質礦物主要為黃色、棕色、灰色等含鐵礦物以及鐵浸染的石英砂、氧化鐵-石英連生體、長石等。

（2）試驗確定了選礦工藝最佳試驗條件，其中強磁選磁場強度為1.0 T；擦洗時間為15 min，浮選pH值為2，浮選捕收劑HK-1、HK-2用量為2.4，0.72 kg/t。

（3）試驗最終確定采用破碎—預先篩分—磨礦—磁選—擦洗—分級——浮選工藝將原礦SiO2含量提升至99.41%，Al2O3含量降至0.28%，Fe2O3含量降至0.002 94%，滿足超白玻璃、醫用玻璃、光學玻璃用石英砂原料要求。