石英岩制备高纯石英微粉和石英玻璃砂试验研究

石英岩制备高纯石英微粉和石英玻璃砂试验研究 石英岩制备高纯石英微粉和石英玻璃砂试 验研究 第28卷第6期 2005年l1月 非金属矿 NOn.MetaUicMines VoI.28NO.6 NOV.2005 石英岩制备高纯石英微粉和石英玻璃砂试验研究 张凌燕林秀玲 (武汉工人学资源与环境工程学院,武汉430070) 摘要以江西铜鼓地区石英岩为原料,经粉碎.筛分分级.磨矿.磁选.酸浸工艺后,可制 备成SiO含量达99.9%,9999~/,60高纯石英 微粉和SiO>99.5%的高纯石英玻璃砂. 关键词高纯石英磁选酸浸微粉玻璃砂 ResearchonPreparationofHigh— purifiedQuardzMicropowder&QuardzGlassSandfromQuartzRock ZhangLingyanLinXiuling (SchoolofResourcesandEnvironmentEngineering,WuhanUniversityofTechnology.Wuh an430070) AbstractTakingquartzrockfromTongguregionofJiangxiprovinceasrawmaterials,afterfla gmentation,sizing,grinding,magneticsepara- tion-acidleachingprocess,high-purifiedquartzmicropowderwithSiO299.9%-99.99*/*an dhigh-purifiedquartzglasssandwithSiO2>99.5%werebe produced. Keywordshigh-purifiedquartzmagneticseparationacidleachingmicmpowderglasssand 石英岩是制作玻璃的主要原料之一,其主要成分 是SiO:,并含少,微量铁,铝,钙,镁等元素,颜色从白, 乳白到灰白,密度2.55—2.65g/cm3)具有强耐酸性和极 好的电绝缘性『l1.近年来,人ff耐石英岩的两种深加工 产品,高纯石英微粉和高纯石英玻璃砂越来越关注, 它可替代熔炼水晶在电光源,电子工业,光通信等领 域广泛应用. l试验样品 1.1试样来源来自江西省铜鼓地区,分别取自两个 矿点:第一种为块矿,为深部岩石,粒度250mm,并附 有少量一20mm破碎试样,肉眼观察质地较纯,面 浸染现象少,属较优质石英岩,用于制备高纯石英微 粉;第二种试样为浅部试样,表面有较明显的浸染现 象,但结晶较粗大,粉碎样的粒度为一15mm,可用于 制备优质石英玻璃砂. 1.2试样制备由于石英岩矿SiO:纯度较高,试样 制备时应注意避免二次铁污染,粉碎中机械设备表面 剥离的铁质易于混入,应注意清除.250rnnl块矿经粉 碎,筛分,制成试样,粒度为4O目,试样制备见图 l(左);一15mm级别试样制备流程见图l(右). 1.3试棒『生质两矿点的石英岩,矿石呈致密块状, 深部样品较好,浅部样品表面有明显的铁质和其它浸 染杂质.矿石表面含泥及少量其它植物类杂质,石英 结晶较粗大,含少量白云母,气液包裹体较少.试样的 si,Al,Fe化学结果,见表l. 2高纯石英微粉制备 0urnm城 ......_-?__-___--..一 O粕碎颂式破碎机 中碎颂式破碎机 (=)坌田碎对辊粉碎机 +0_?l_-___-0I— l试样嫡分I 副样试验样分析样 图1试样制备流程图 表1试样三项分析结果(%) 机 机 成分Sio2Al2o3F02o 浅部97.44().41(J.03(J 深郜99,96()_36(1021 对取自深部的试样,由于受地表污染少,拟采 用高梯度磁选.酸浸工艺和干式强磁.酸浸工艺制 备高纯石英微粉,考察由两种工艺制备的高纯石英 微粉指标的优劣. 2.1高梯度磁选一酸浸试验I由于试样有少量含 泥,试验采用洗矿一高梯度磁选一筛分分级一细 磨一酸浸的工艺流程(图2). 洗矿采用30L搅拌桶,擦洗时间l5min,转速 800r/min,浓度60%;高梯度磁选采用Slon—lo0周 期式脉动高梯度磁选机,场强l,2T,5号钢毛介质, 冲程2.5mm,冲次200r/min,分选浓度20%;筛分 分级用一140目筛孔湿筛,分出的+l40目级作为 玻璃砂原料进行酸浸,一140目级进行绌磨;细磨采 一 37— 第28卷第6期非金属矿 用ZJM.20周期式搅拌球磨机,内衬为聚氨酯橡胶, 介质为ZrO柱状介质,磨矿浓度70%,磨矿时间 40min.酸浸采用稀硫酸,硝酸,氧氟酸复配,配比为 H2SO4:HNO3:HF=l:l:1.5.结果见表2. 一 40目试样 图2高梯度磁选.酸浸工艺流程图 表2高梯度磁选.酸浸试验结果 试样Si02/%Al?0,Fc,0/%白度/%细度/1l11l1产率/% 微粉99.99(}【Jl1437ll『1lJl489(17(1d5I}=??213543 玻璃砂99.97I1(1I}948III】I}47482.13I】l(卜一ll424481 注:元素分析采用化学分析:微粉粒废分析采用激光粒厦测试 仪;白度分析采用白度测试仪o 2.2干式磁选-酸浸试验f式磁选-酸浸试验 采用磁选一洗矿一细磨酸浸工艺,试验流程见3. 干式磁选采用XCG-11型辊式干式磁选机,磁场强 度1.2T;洗矿,细磨及酸浸条件与高梯度磁选-酸 浸工艺同,试验流程见3,试验结果见表3. 40且试样 磨 图3干式磁选.酸浸工艺流程图 表3干式强磁选.酸浸试验结果 试样ISiO/%IAI!O./%IFe.O/%l白度/%I细度/mmI产率/% 微粉I99.913I(}.00442f(}o~1825f88.6(}I盔.:(}_026I78.38 上述结果表明,采用高梯度磁选-酸浸工艺可 制备两种产物,即高纯石英微粉和高纯石英玻璃 砂,具有指标较好的特点,因此该石英岩可得到充 分及高效的利用干式磁选-酸浸工艺制备的高纯 微粉,SiO:含量?99.9%,但白度与高梯度磁选-酸 浸工艺比相对较低,且粒度稍粗,因产率较大,故能 耗亦较大,可作为高纯级的低档产品. 3高纯石英玻璃砂制备 浅部试样,Fh于受地表的污染,浸染现象较重, 不适于制备高纯微粉,因此拟采用棒磨一磁选一酸 浸工艺制备高纯玻璃砂,试验流程见4 一 145mm试样 图4棒磨.磁选.酸浸工艺流程图 3.1洗矿试验用一1.45mm试样在30L搅拌桶中 于800r/min,15min,浓度60%的条件下进行擦洗, 擦洗结果:粗砂产率为82.54%,矿泥产率为 l7.46%. 3.2筛分试验经洗矿后的粗砂,采用4()目筛孔 进行湿式筛分试验,筛分结果(%):+4()目产率 33.92,一41)目产率66.()8.+40目部分采片】 XMB一70型三辊四筒棒磨机,磨筒为钢制磨筒,钢 棒为直径20,l5,l1)mm的搭配,介质充填率为35% , 40%,棒磨使之通过4()目筛孔,一41)目部分将与 棒磨产物进行140目筛分 3.3磨矿细度试验试验条件为:磨矿浓度60%, 入料粒度为1).42,1.45mm(一10+40目),磨矿时间 分别为8,11}和15min,试验结果见表4. 表4磨矿细度试验结果(产率%) \粒度/目 时间/+4【l一4?一14【J累计 1【J2【l【l72?1??.1}l} 1(}13【J87(}1l1691??【Ill 15l1.54^2l(}.I141?【J【l【J 表4结果表明,采用棒磨磨矿,将时间控制在 10,15min,可保汪一40+140目产率接近90%,满足 玻璃砂的粒度要求 3.4酸浸出试验经棒磨和41)目孔预先筛分后的 筛下物,再由140目筛分分级,一140目产物可用 于制备超细微粉,一40+140目产物可用于制备玻 璃砂,对该部分产物再进行磁选和酸浸. 3'4.1磁选:由于棒磨产物粒度较粗,主要在一41) +140目级别,磨矿铁质污染程度有限,用磁选可有 一 38— 第28卷第6期非金属矿 效除去部分被污染物为了除去因粉碎,磨矿而带 入的机械性铁质,采用辊筒式弱磁场磁选机对其磁 选,场强900-1100Oe,分选矿浆浓度25%-30%, 分离后的少数磁性产物弃去. 3.4.2酸浸试验:为进一步除去因磨矿,粉碎而带 入的污染性铁杂质和石英颗粒表面及裂隙内的铁, 铝等有害成分,分别采用浓HSO,浓HC1对磁选 的非磁性产物进行酸浸出试验,试验结果见表5. 表5磁选产物酸浸试验结果 使用酸的种类SiO,/'Fe/t%AI/I% H!SO4',6,-59(1Il291()(1231 HCl996960()19,-3(I.(|299 表5结果表明,浓1t:SO对Al的去除效果好, 而浓HCI对Fe的去除效果好. 4原材料消耗指标及环保处理 根据实验室试验能耗与药剂等消耗指标估算, 制备高纯石英微粉和玻璃砂的成本,见表6. 表6高纯石英微粉和玻璃砂直接成本估算(元/t) ,\项目 产物\\礞母能耗药剂消耗水消耗其它合计 微粉30(1112【l493714.(I97.571l7 玻璃砂3Il_(}845141^1Il_527_3293.9 表6结果表明,两种产物的直接畴于料消耗与制 备成本均轼If氐,因此塞两种产品具有很好的市场n茸景. 试验中,由于采J{j过量的浓酸或复配酸,经I_占I液分 离可收大部分酸,且可复用,分离的I斟体进行洗矿, (上接第33页)能反映不同掺量的改性蛋白土改性 沥青胶浆的性能;5~c延度和弯}H1劲度模量之间有 一 定的相关性,但也能作为评定低温性能的方 法,即不能使用常规试验指标评定改性蛋白土改性 沥青的性能 对改性蛋白士,改性蛋白士与热塑性丁苯橡胶 复配改性沥青胶浆的微机理研究,主要采用了微观 分析方法:光学镜检分析,红外光谱分析,扫描电镜 分析.从红外光谱的实验结果可看出,掺加改性蛋 白土不单纯是简单的物理共混;从电镜分析图片来 看,改性蛋白土颗粒本身能有效地吸附沥青,形成 良好的岛屿结构,这是改性蛋白土可以改善沥青胶 浆性能的主要原因 5蛋白土硅质沥青改性剂应用前景分析 改性蛋白土是一一种性能优良的沥青改性材料, 使用该材料改性的沥青,高低温性能良好,黏附性 洗至中性;洗矿过程和酸浸过程会产生废水,洗矿废水 含有矿泥等污染杂质.因矿泥对环境无毒副作用,故经 简单物理沉降可直接排放;酸浸废水主要含有少量铁, 铝等金属离子及稀酸,故可投加生石灰,使金属离子产 生容于水的氢氧化物并中和废水中的稀酸,处理方 法简单,价格低廉,不会二次污染环境. 5结论 1.江西省钢鼓地区石英岩,经粉碎一筛分分 级一磨矿一磁选一酸浸后,可制备高纯石英微粉和 高纯石英玻璃砂.南原矿SiO297.44%97.96%, 0.030%的石 Al2030.36%,0.41%,Fe2O30.021%, 英岩,可制备成SiO299.9%,99.99%,AI2O3<44. 16ppm,Fe2O3<82.46ppm,白度>90的高纯石英微粉 和SiO2>99.5%,AI2O3<0.0299%,Fe2O3<0.0291%,粒 度为0.1-0.42ram级别的石英玻璃砂. 2.采用高梯度磁选一酸浸工艺制备高纯微粉, SiO含量达99.99%,较干式为一酸浸工艺效果更好. 3.制备高纯石英玻璃砂时,棒磨磨矿时间 10-15min,一40+140目产率近90%;H2SO4对Al的去 除效果较好,而HCI对Fe的去除效粜较好 参考文献 1孙成林,等.石英深加工生产高纯石英粉【JJ.有色冶金(选矿部分), 1995(1):37 2赵洪力,等.强磁选机用于石英砂除铁效果的比较明.非金属矿.2005,28 (3):39,40 收稿日期:2005.08.10 强,补强抗滑性能好,使用添加简便在SBS价格居 高不下的背景下,改性蛋白土生产成本较低(估计 售价只有SBS售价的40%),用于沥青改性性能良 好.因此,改性蛋白土在改性沥青生产行业的应用, 将可使改性沥青生产企业降低生产成本,提高企业 产品的市场竞争力.但由于路面所处环境的复杂性 与不确定性,理论路用性能在实际使用过程中的验 证工作,产品技术标准的建立等原因,还需要沥青 生产企业进行一定的试验工作,才可使改性蛋白土 在改性沥青生产中得到更好地推广应用 参考文献 I{乾.硅质沥青改性剂研究{J】.非金属矿,2000(4):20,2I 2余伟.改性粉石英在PE薄膜中的应用【J】.非金属矿,2000(4) 22-23 收稿日期:2005-09-15 — 39—