廣東某脈石英選礦試驗(yàn)研究

張振杰，王 康，邵 輝

(中國建材國際工程集團(tuán)有限公司海南分公司，海口 570125)

石英砂因其化學(xué)性能穩(wěn)定、高耐腐蝕性、高硬度等性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于玻璃、鑄造、耐火材料、光伏、軍工等工業(yè)領(lǐng)域[1,2]。隨著太陽能、光纖通信、半導(dǎo)體、電子信息等技術(shù)的快速發(fā)展，我國對石英原料的需求量和質(zhì)量要求不斷提高[3]。脈石英SiO2含量高，一般在98%以上，是高質(zhì)量石英的理想原料之一[4]。我國脈石英資源存在較多天然缺陷，大部分礦需選礦提純才能利用[5,6]，因此提高選礦技術(shù)是解決我國高品質(zhì)石英砂資源短缺問題的主要手段之一。該文對廣東某脈石英進(jìn)行多元素分析，通過選礦試驗(yàn)研究，精砂指標(biāo)達(dá)到超白光伏玻璃原料的指標(biāo)要求。

1 試樣性質(zhì)

1.1 試樣制取

原礦經(jīng)過自然曬干、采用多次堆錐均勻混合，然后縮分制備試驗(yàn)樣品。

1.2 化學(xué)多元素分析

對試樣進(jìn)行化學(xué)多元素分析，分析結(jié)果見表1。

由表1可知，試樣中SiO2含量為98.52%，雜質(zhì)Al2O3、Fe2O3含量分別為0.69%、0.084%，未達(dá)到超白光伏玻璃原料指標(biāo)要求(SiO2含量≥99.2%，Al2O3≤0.3%，F(xiàn)e2O3≤0.01%)，該試驗(yàn)研究需進(jìn)一步提高SiO2含量，降低Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)含量。

表1 原礦多元素分析

1.3 試樣粒度組分

對試樣進(jìn)行粒度篩析，結(jié)果見表2。

表2 試樣粒度篩析結(jié)果

由表2可知，試樣粒度較粗，需要磨礦處理才能達(dá)到超白光伏玻璃原料的粒度指標(biāo)要求。

1.4 試驗(yàn)設(shè)備

1) 磨礦設(shè)備：XMB-φ200×240。

2) 水力分級設(shè)備：φ250水力分級機(jī)。

3) 磁選設(shè)備：SSS-1型周期式高梯度磁選機(jī)。

4) 擦洗設(shè)備：GCX-3L。

2 結(jié)果分析和討論

1)磨礦時(shí)間研究

試樣粒度過粗，需進(jìn)行磨礦處理，磨礦時(shí)間可合理控制硅砂粒度，同時(shí)在保證試樣未過磨的條件下實(shí)現(xiàn)硅砂與脈石礦物的單體解離，從而為后續(xù)選礦工藝提供條件。為研究不同磨礦時(shí)間對硅砂粒度組成的影響，控制磨礦濃度為50%，鋼棒填充率為45%，調(diào)整磨礦時(shí)間分別為6 min、7 min、8 min、9 min進(jìn)行試驗(yàn)研究，磨礦時(shí)間對粒度的影響見圖1。

由圖1可知，當(dāng)磨礦時(shí)間由7 min增加至8 min時(shí)，-0.105 mm粒級含量相差不大，但合格粒級產(chǎn)率增加。當(dāng)磨礦時(shí)間由8 min增加至9 min時(shí)，合格粒級產(chǎn)率增加，但-0.105 mm粒級產(chǎn)率急劇增加，出現(xiàn)過磨現(xiàn)象，綜合考慮，最佳磨礦時(shí)間為8 min。

2)強(qiáng)磁磁場強(qiáng)度研究

鑒于破碎與磨礦作業(yè)會(huì)引入部分機(jī)械鐵，需采用中磁去除該部分機(jī)械鐵，試驗(yàn)不對中磁磁場強(qiáng)度做研究，磁場強(qiáng)度選擇0.4 T。強(qiáng)磁作業(yè)可有效去除試樣中磁性礦物，降低試樣中Fe2O3含量，為探究不同強(qiáng)磁磁場強(qiáng)度對Fe2O3含量的影響，保持其他試驗(yàn)條件不變，調(diào)整強(qiáng)磁磁場強(qiáng)度分別為0.8 T、1.0 T、1.2 T、1.4 T進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果見圖2。

由圖2可知，隨著磁場強(qiáng)度的增加，磁選精砂產(chǎn)率緩慢降低，當(dāng)磁場強(qiáng)度增加至1.0 T時(shí)，增加磁場強(qiáng)度，磁選精砂Fe2O3含量變化不大，綜合考慮，強(qiáng)磁磁場強(qiáng)度選擇1.0T。

3)分級水量研究

在磨礦過程中，會(huì)產(chǎn)生少量泥質(zhì)，為保證試樣中合格粒級的產(chǎn)率，達(dá)到超白光伏玻璃原料粒度指標(biāo)的要求，采用水力分級機(jī)對試樣進(jìn)行分級。為研究上升水水量對粒度指標(biāo)的影響，保持其他試驗(yàn)條件不變，調(diào)整分級上升水量分別為70 L/h、80 L/h、90 L/h、100 L/h進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果見圖3。

由圖3可知，隨著分級水量的增加，分級沉砂中-0.105 mm粒級含量持續(xù)降低，分級沉砂產(chǎn)率緩慢降低，當(dāng)分級水量大于90 L/h時(shí)，分級沉砂產(chǎn)率下降幅度較大。綜合考慮，分級水量選擇90 L/h較為合適。

4)擦洗酸介質(zhì)用量研究

酸擦作業(yè)可有效去除磁選精砂中浸染的鐵雜質(zhì)及其他雜質(zhì)礦物。為探究酸介質(zhì)用量對精礦Fe2O3含量的影響，保持其他試驗(yàn)條件不變，調(diào)整酸介質(zhì)用量分別為0 kg/t、10 kg/t、20 kg/t、30 kg/t進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果見圖4。

由圖4可知，隨著硫酸用量的增加，精砂產(chǎn)率基本保持不變，精砂Fe2O3含量持續(xù)降低，當(dāng)硫酸用量增加至20 kg/t時(shí)，再增加硫酸用量，F(xiàn)e2O3含量變化不大。綜合考慮，硫酸用量選擇20 kg/t較為合適。

5)組合工藝試驗(yàn)結(jié)果

通過條件試驗(yàn)研究，確定該試樣的選礦工藝流程，工藝流程見圖5，即“棒磨-磁選-水力分級-擦洗”，磨礦時(shí)間確定為8 min，中磁磁場強(qiáng)度為0.4 T，強(qiáng)磁磁場強(qiáng)度為1.0 T，分級上升水量為90 L/h，擦洗酸介質(zhì)用量為20 kg/t，組合工藝流程試驗(yàn)結(jié)果見表3，精礦篩選結(jié)果見表4。

由表3可知，試樣經(jīng)“棒磨-磁選-水力分級-擦洗”工藝流程選別后，獲得的精礦產(chǎn)率為71.85%、SiO2含量為99.57%、Al2O3含量為0.11%、Fe2O3含量為0.007 5%、TiO2含量為0.002 1%；由表4可知，+0.71 mm含量為0、-0.1 mm含量為2.37%，精礦粒度組成與化學(xué)指標(biāo)均滿足超白光伏玻璃原料的指標(biāo)要求。

表3 組合工藝流程試樣結(jié)果

表4 試樣粒度篩析結(jié)果

3 結(jié) 論

a.試樣中SiO2含量為98.52%，雜質(zhì)Al2O3、Fe2O3含量分別為0.69%、0.084%，需選礦工藝處理，進(jìn)一步提高SiO2含量，降低Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)含量。

b.試樣粒度較粗，需進(jìn)行磨礦處理才能滿足超白光伏玻璃原料的粒度指標(biāo)要求。

c.試樣經(jīng)“棒磨-磁選-水力分級-擦洗”工藝流程選別后，獲得的精礦產(chǎn)率為71.85%、SiO2含量為99.57%、Al2O3含量為0.11%、Fe2O3含量為0.007 5%、TiO2含量為0.002 1%，滿足超白光伏玻璃原料的指標(biāo)要求。