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石英砂除铁方法汇总

发布时间:2019/10/11     浏览:

石英砂是一种重要的非金属矿物原料,用途广泛。而石英砂铁元素的含量直接影响到产品的质量,本文综述了机械擦洗除铁、磁选除铁、超声波除铁、浮选除铁、酸浸除铁、微生物除铁等方法优缺点。随着微电子、光电等行业的发展,高纯石英砂的优良性能使其他粉末无法替代的,市场前景较为广阔。

石英砂又称硅砂,是一种重要的非金属矿物原料,广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料等工业。

凤阳石英砂主要用于制造玻璃,而石英砂中铁元素的含量直接影响到产品的质量,高新技术领域对石英砂的纯度要求较为苛刻:一般要求SiO2含量大于99.99%,杂质含量,尤其是铁杂质含量,被限制在很低的范围内,因此在生产过程中提高石英砂的品味降低铁元素的含量就显得非常重要。

凤阳石英砂中,主要矿物是石英,另外还含有一些其他杂质矿物,其中含铁元素的杂质矿物有:赤铁矿、磁铁矿、针铁矿等。这些含铁杂质或镶嵌于石英颗粒中,或附于石英表面。由于这些含铁杂质的存在大大降低了石英砂的使用价值,影响产品的质量,如在玻璃生产中,含铁杂质对玻璃的生产和质量都会产生较大的危害,特别是对玻璃熔制过程中的热力学性质和玻璃成品的透光性。

目前用于石英砂除铁技术主要有以下方法:

1.机械擦洗除铁

机械擦洗是借助机械外力和砂粒间的碰撞与摩擦来除去石英砂表面的薄膜铁及粘附在石英砂表面的含铁矿物,从而达到除铁的目的。目前,擦洗技术主要是棒磨擦洗和机械擦洗。

与其它除铁工艺相比较该工艺具有以下特点:一是产品质量好、可以达到浮法玻璃对优良硅砂的质量要求;二是产量大。现在一些小规模的生产企业和加工企业使用这种方法除铁的较多,因为它成本低操作简单,但除铁率相对较低。

2.磁选除铁

磁选分为干选和湿选。干选和湿选两种工艺进行比较发现,湿式强磁选存在磁选机耗电量大、介质易磨损、生产用水量大、运行和维修成本高等缺陷。干式强磁选工艺操作方便,运行和维修成本比湿式低。

在磁选工艺中,湿式强磁选机可以较大限度地清除包括连生体颗粒在内的赤铁矿、褐铁矿和黑云母等弱磁性杂质矿物。一般而言,对含杂以弱磁性杂质矿物为主的石英砂,利用湿式强磁机在10000奥斯特以上可以选出;对含杂质以磁铁矿为主的强磁性矿物,则采用弱磁机或中磁机进行选取效果比较好。

在生产中采用湿式强磁机较佳可获得Fe2O3为0.036%的优良石英砂精矿。湿式强磁选机除铁效果受给料量、冲洗水量、磁场强度等参数影响,其中以磁场强度影响较大。另外,磁选次数越多,石英砂粒度越细,除铁效果越好。

3.超声波除铁

超声波除铁主要是除去颗粒表面的次生铁薄膜(即“薄膜铁”)。铁质薄膜结合牢固,在选矿中使用的机械擦洗方法不能使其分离出来。

用超声波技术处理含“薄膜铁”的天然硅砂具有时间短效率高的特点。在处理十分钟时,除铁率一般可达46%-70%。在采用超声波除铁应注意及时排除废液,防止因二次粘附而降低除铁效果。超声波清洗与化学药剂(分散剂)相结合,除铁率可以提高15%-30%。

超声波除铁对于硅砂这种低价资源来说,目前还显得比较昂贵,在大型选矿厂应用仍有困难,但用于那些要求纯度高、用量少的生产领域是可能的。

4.浮选除铁

浮选法可分为三种:

一种是有氟有酸法。这种方法因其浮选效果好、容易控制、指标稳定而被广泛采用。但氟离子对土地的侵蚀作用及对周围生态环境的破坏很大。

二种是无氟有酸法。这种方法的较大优点是避免使用对环境有破坏性作用的氟离子,生产指标稳定,但强酸对选矿设备的腐蚀作用不容忽视。对浮选设备有较高要求。

三种是无氟无酸法。在自然pH条件下,通过对阴阳离子捕捉剂的合理调配,创造一个独特的高浓度矿浆浮选环境,达到优先浮选杂质矿物的目的。但由于这种方法对原砂处理及矿浆环境有较严格的要求,生产上不容易控制,目前未能得到广泛应用。

石英砂除铁方法汇总

5.酸浸除铁

酸浸除铁式利用石英不溶于酸(HF除外),含Fe的杂质矿物能被酸液溶解的特点,从而可以实现从石英砂中除去含铁矿物的目的。酸浸法常用酸类有硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸等。对Fe、Al、Mg的脱除,上述酸均有效果。研究发现盐酸对铁的去除效果比硫酸要好。一般来说使用硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸费用高,而且对环境影响大。

外国学者F·维格里奥等人使用草酸作浸出剂除去石英砂矿物中的铁。这种方法是利用草酸与矿粒表面的Fe3+反应生成络合物再溶于水,从而达到除铁的目的,但这种情况下铁的溶解机理有别于无机酸对铁矿物的溶解。使用草酸除铁主要优点在于,浸出时形成了可溶性络合物,该络合物在微生物和日光作用下均可被分解。另外用草酸除铁对矿石的粒度有一定的要求,一般要求把矿石磨细到平均粒径20μm左右,在处理矿石3h以上,除铁率可达80-100%。经过酸浸处理后,可获得SiO2纯度达99.99%,Fe含量≤235ppm的高纯石英砂。

6.微生物除铁

用微生物浸除石英砂颗粒表面的薄膜铁或浸染铁是新近发展起来的一种除铁技术,目前处于实验室和小型试验的研究阶段。据国外研究结果表明,黑曲霉菌、青霉菌、梨型毛菌、假单胞菌类、杆菌类、多粘芽胞杆菌、乳酸小球菌等微生物对石英表面氧化铁进行浸除时,均取得了较好的效果,其中以黑曲霉素菌浸除铁效果较佳,Fe2O3的去除率高达88.8%,石英砂中Fe2O3的品味低达0.008%。

综上所述,不管是那种除铁方法,在石英砂提纯的整个工艺过程中,都有不可替代的作用。在实际应用中,往往是先用物理方法作预处理,如水洗和分级脱泥、擦洗、磁选、浮选和超声波法,除去大部分的杂质,再进行化学方法即酸浸法和络合法,进一步除去石英砂中的微量杂质。但是化学方法所使用的酸液对环境有着严重的污染,这就需要大家寻求一种新的、无污染的提纯方法并结合化学、物理、机械化学、电磁(波)化学等专业常识,研究高纯石英砂的提纯技术是今后重要的经济效益和社会效益。尤其是随着微电子、光电等行业的发展,高纯石英砂的优良性能是其他粉末无法替代的,市场前景较为广阔。

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