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    石英砂中鐵的賦存狀態和除鐵技術進展

    作者: 來源: 日期:2018/9/26 17:25:44 人氣:200 標簽:石英砂

    在石英砂的各種應用領域中,鐵是其中最有害的雜質,石英砂的提純一般以除鐵為主要目的。

    一、鐵在石英砂中賦存狀態 

    鐵雜質在石英砂中的賦存狀態,決定了用什么方法可將其去除以及去除的程度。石英砂中的鐵含量會隨粒度的降低而上升,這是因為粒度小的顆粒中含重礦物和長石較多,與石英相比,它們不耐風化。由石英砂的具體情況,可以將鐵的賦存狀態分為5種形式:

    (1)黏土礦物中

    一般出露地表的礦床中,含有的風化黏土較多。這種黏土是由石灰石、長石、頁巖等風化而成,黏土的主要成分含有石英、云母、褐鐵礦、方解石和綠泥石混合物的天然水成釩土硅酸鹽,其顆粒粒度很?。?0um以下)。

    (2)重礦物及磁性礦物中

    重礦物是指其相對密度大于2.9的礦物。這些礦物大多具有磁性或弱磁性,鐵是這些礦物中的基本元素。

    (3)輕礦物中

    輕礦物主要是指長石。長石中的 Al 有時被 Fe 給取代,其含量可高達0.5%-0.7%。此外,還有白云母、高嶺石、白云石、方解石等,在這些礦物中,Fe 是以類質同象形式存在晶格中,由于其密度與石英差不多,所以分離相當困難。

    (4)薄膜鐵中

    石英砂中顆粒在純凈狀況下,呈白色,受到污染后呈褐色、灰色、黃色甚至紅色等。石英顆粒的污染主要是鐵質污染和泥質污染。在成礦過程中,某種礦物以薄膜或微粒狀產生于石英礦物內部或者表面,這種成礦過程造成的鐵質污染比較難消除。實際上,所謂的薄膜鐵大多是指這種情況。

    (5)連生體或晶格中

    石英砂中的不同礦物基本上處于單體解離的狀態,但石英砂中顆粒與其他含鐵礦物連生在一起的狀況仍然存在,這種連生體多數是暗色礦物,有的包裹在其顆粒的內部,有的鑲嵌在顆粒的邊緣,成為礦物集合體,這就是所謂的包裹鐵。

    二 石英砂的除鐵提純方法

    對于鐵的幾種賦存狀態,包裹鐵是無法分離的。如果要去除,需進一步降低其粒度,使呈單體解離狀態,這與石英砂應用的粒級要求不一致。從石英砂中除鐵提純有很多方法,但有一些目前只在實驗室范圍獲得成功,尚未應用于工業生產。目前,石英砂除鐵方法可分為三大類:物理-機械方法、化學方法和微生物選礦法。

    2.1物理-機械方法

    物理-機械方法主要有擦洗、重選、浮選、超聲波選礦、磁選和水洗等,這些方法主要處理粗粒雜質。

    (1)水洗和分級脫泥

    因石英砂的粒度一般大于黏土礦物粒度,簡單水洗就可以去除石英砂中的粘土礦物。同時,隨著石英砂顆粒變細,顆粒中重礦物和長石含量較大,它們不像石英耐風化,鐵質和鋁質等雜質品位反而升高,SiO2的品位隨之降低,故石英砂的水選和分級脫泥,不僅可去除黏土礦物,而且還除去0.1mm 以下的細粒礦物。但對于石英砂表面的薄膜鐵難以去除。

    (2)磁選


    磁選法的優點是選擇性強,在保持有效地去除雜質的同時,還能獲得很高的石英砂產量。去除的雜質主要有以磁鐵礦為主的強磁性礦物和以赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等為主的弱磁性雜質礦物。對于強磁性雜質的礦物,采用弱磁機、中磁機進行磁選;對于弱磁性雜質礦物,常選用在106e 以上的強磁機。不過石英砂中強磁性礦物含量是很少的,很少有砂礦可以用弱磁機來降低鐵量,所以,適用于石英砂選礦的主要的強磁機。 

    (3)擦洗

    目前,擦洗主要有攪拌擦洗和棒磨擦洗。攪拌擦洗主要依靠葉片的劇烈攪拌造成顆粒之間的摩擦。其影響擦洗效果的主要因素是攪拌設備的結構和配置以及工藝流程中的擦洗濃度和擦洗時間。因其影響因素太多,同時砂子的強磨性,對設備的耐磨性提出了很高的要求。故攪拌擦洗的提純效果不太理想。然而與攪拌擦洗相比,棒磨擦洗不僅可以去除石英砂表面的雜質,而且可去除不均勻處及微小縫隙處的雜質,幾乎是攪拌擦洗的兩倍,然而對于石英砂表面的薄膜鐵難以去除,故它只是石英砂預處理的一種方法。

    2.2 化學方法

    化學方法處理主要用無機酸或還原劑來處理,適合于獲得較高的提純效果。 酸浸及酸洗是普通化學處理方法。酸浸法可分為冷酸浸法和熱酸浸法,常用酸類有鹽酸、硫酸和氫氟酸,這些酸對石英砂中的金屬雜質礦物均有較好的去除效果,特別對Fe 和Al 的去除效果明顯。影響酸浸提純效果的主要因素是酸的組成、酸的濃度及用量、溫度、時間等。經過酸浸,可得到純度達99.99%的高純石英砂甚至超高純石英砂。

    絡合法是利用石英砂在酸浸過程中,酸能與雜質離子形成絡合物再溶于水,從而達到提純效果。絡合法常用的酸類主要是草酸和醋酸。國外曾報道過,F·維格里奧等人使用草酸作浸出劑來除去石英砂中的鐵雜質,石英砂中的 Fe2O3含量從 110ppm 降低至 10ppm,其除鐵率達到 80~90%以上,不過其對石英砂的粒度有一定的要求(平均粒徑20um)。

    2.3 微生物法

    微生物法除鐵是最新發展起來的一種技術,目前處于實驗室和小型試驗的研究階段。保加利亞S.N.Grudev等人的報告指出,他們試驗了細菌和霉菌等微生物對石英砂進行除鐵取得了較好的效果,黑曲霉菌除鐵效果最佳,主要它產生一種主要成分為檸檬酸和草酸的細菌培養液,在二段選礦中,石英砂在90℃溫度下用培養液浸慮,可使石英砂中Fe2O3的含量降至0.012%,非常適合生產優質玻璃。

    石英砂的提純技術除了常見的幾種外,還有靜電提純技術,輻射提純技術等。靜電提純技術是以礦物的不同電導率為基礎進行提純,主要是為分離長石和石英。輻射提純技術是以礦物中的一些元素的特殊性質,作為一種新方法,特別適用于塊狀物的分選。

    在實際應用中,只單獨使用一種方法就可以達到生產合格石英砂的情況是很少的,往往是物理方法和化學方法相結合,從而達到提純標準。


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