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| 技術(shù) | 石英砂提純與深加工技術(shù)要點(diǎn)！ |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2018-07-27 15:00:34 瀏覽次數(shù)： |
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我國石英礦資源豐富，區(qū)域分布較廣，但雜質(zhì)種類多且賦存狀態(tài)復(fù)雜。近年來，石英砂提純及深加工技術(shù)研究主要圍繞選礦提純（物理法、化學(xué)法、生物法和聯(lián)合提純法）、硅微粉加工（超細(xì)粉碎、球形化處理）和表面改性等方面展開。
物理方法主要是通過水洗-分級脫泥、擦洗、磁選和浮選等方法除去石英砂中的雜質(zhì)，也可以聯(lián)合幾種工藝進(jìn)一步除雜。
（1）水洗-分級脫泥和擦洗
在石英砂選礦過程中，通常把粒度小于0.1mm的細(xì)粒級稱為礦泥。針對還有大量黏土及礦泥的石英砂，隨著粒度的變細(xì)，二氧化硅的品位逐漸降低，而鐵、鋁等雜質(zhì)反而上升。采用水洗-分級脫泥方法可有效提高其品位。
房廣華等對江蘇宿遷馬鞍山石英砂進(jìn)行水洗-分級脫泥，其鐵含量可降至0.49%，鋁含量降至6.79%。
對于石英砂表面的薄膜鐵和粘連性的雜質(zhì)，水洗-分級脫泥的效果較差，這就需要借助機(jī)械力和砂粒之間的磨剝力來去除適應(yīng)砂表面的薄膜鐵及粘連性雜質(zhì)，在經(jīng)過分級脫泥就可以實(shí)現(xiàn)較好地除雜效果。
研究表明：棒磨擦洗的效果最為理想，一般擦洗濃度在50%-60%，擦洗時(shí)間應(yīng)根據(jù)礦石的性質(zhì)來確定，以初步達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求，時(shí)間不宜過長，以避免能耗過多及對設(shè)備的過大磨損。
牛福生等對云南某地SiO2含量95%-97%的石英礦，采用加藥高效強(qiáng)力棒摩擦洗-分級脫泥工藝流程，可得到SiO2≥99.81%的精砂產(chǎn)品。
另外，在擦洗的過程中通過添加助擦劑（如水玻璃），可降低礦物顆粒表面能，提高顆粒之間的電斥力，產(chǎn)生對細(xì)粒之間的分散和顆粒的分裂作用，從而起到助擦洗的作用。
（2）超聲波除鐵法
天然石英砂的顆粒表面容易受到含鐵雜質(zhì)的溶液污染，在表面形成鐵質(zhì)薄膜，造成天然石英砂含鐵過高，難以除去的問題。在超聲波作用下，石英顆粒表面的鐵薄膜便會脫落下來，從而達(dá)到除鐵等雜質(zhì)的目的。
（3）重選、磁選和浮選
對于石英砂礦來說，常采用螺旋選礦機(jī)、溜槽、搖床等重選設(shè)備。
豆中磊等對海南某石英砂進(jìn)行擦洗后再搖床分選，SiO2含量可由99.3%提高到99.75%，但精礦產(chǎn)率相對較低。
磁選法可一定程度的去除赤鐵礦、褐鐵礦及黑云母等鐵鈦雜質(zhì)。
李宇宏等采用SLon（1.8T）立環(huán)脈動磁選機(jī)對江西某含鐵量0.012%的石英砂磁選，最終鐵含量可降至0.0077%。
對于一些賦存在鐵礦物顆粒中或賦存于黑云母、石榴石及角閃石等礦物顆粒中的鐵雜質(zhì)，以及賦存于長石中的鋁雜質(zhì)，最有效的去除方法是浮選法。目前浮選主要采用酸性條件，根據(jù)所使用的藥劑不同可分為有氟浮選和無氟浮選。
但從工業(yè)生產(chǎn)來看，有氟浮選仍是最主要的浮選方法，其優(yōu)勢是提純效果較好，技術(shù)成熟，但對設(shè)備的腐蝕作用較大，環(huán)境污染較為嚴(yán)重。
2、化學(xué)法提純
提純石英砂的化學(xué)方法主要為酸浸法，因其浸出效率高也是最常用的。相對于物理方法，化學(xué)法的成本要高，但是提純效果要好，特別是對石英砂純度要求較高的情況下，化學(xué)提純更有效。
酸浸中常用的酸有硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸、草酸等。稀酸對鐵、鋁、鎂等雜質(zhì)去除效果好，而濃的硫酸、氫氟酸對鈦、鉻雜質(zhì)去除效果好，因此在實(shí)際選礦中，混合酸對石英砂的提純效果最佳。
汪本高等對四川金口河石英砂做了提純試驗(yàn)研究，將樣品粉碎研磨至-0.074mm，水洗將比重小于水的雜質(zhì)除去；酸浸采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸，在溫度45℃，酸浸時(shí)間為5h的條件下，石英砂的SiO2含量提高到了99.66%，對鐵雜質(zhì)的去除作用明顯，由原礦的0.2441%降至71×10-6。
朱平華等對某地普通硅質(zhì)原料精制提純，先經(jīng)過破碎分選，又經(jīng)HF-HCl混合液酸洗過后，最終獲得SiO2含量為98.47%的精制石英砂，其鐵、鋁的雜質(zhì)含量分別降至0.019%和0.184%。
草酸屬于弱酸，對環(huán)境污染小，對設(shè)備的腐蝕作用少，且除鐵效果明顯。其反應(yīng)機(jī)理是草酸與石英砂顆粒表面的鐵等雜質(zhì)反應(yīng)生成幾種絡(luò)合物，從而脫離顆粒表面達(dá)到分離提純的目的。
張雪梅等通過草酸浸出試驗(yàn)研究了安徽鳳陽白云石廠的石英砂，石英砂中的鐵含量可由132.0g/t降低到8.5g/t，除鐵效率達(dá)到了93.6%。
此外，針對石英內(nèi)部的包裹體雜質(zhì)，通常采用高溫氯化煅燒法去除，其原理是將石英加熱到1000-1300℃，通入氯氣和氯化氫混合氣體，以去除氣液包裹體里面的堿金屬及堿土金屬、過渡金屬等雜質(zhì)，經(jīng)高溫氯化后的石英砂純度能達(dá)到99.99%以上。
3、微生物法提純
微生物浸出是一種利用微生物的生理機(jī)能及其代謝產(chǎn)物經(jīng)氧化、溶解及分解等作用使石英砂表面的雜質(zhì)成分與石英母體分離的新型提純方法。
由國外研究發(fā)現(xiàn)，使用黑曲霉、草分枝桿菌、青霉、多粘素桿菌等微生物浸出石英砂均有較好的提純效果。
孫茹秋等對某石英砂進(jìn)行了用黑曲霉浸出其雜質(zhì)的研究，最終使SiO2含量提高到93.44%。
楊慧芬等研究了草分枝桿菌、赤鐵礦、石英的表面電性及其相互作用力。在pH=5的條件下草分枝桿菌與赤鐵礦之間的作用力表現(xiàn)為吸引力，而與石英之間的作用力表現(xiàn)為斥力。利用這種差異性，草分枝桿菌可作為赤鐵礦的絮凝捕收劑使用。
雖然微生物浸出具有更環(huán)保，更節(jié)能的除雜優(yōu)勢，但是其浸出時(shí)間長，浸出效率低等缺點(diǎn)制約了在工業(yè)上的應(yīng)用。
4、聯(lián)合提純
由于不同地區(qū)的石英礦性質(zhì)不同，所含雜質(zhì)、嵌部粒度也不盡相同，因此，在對預(yù)處理后的石英砂進(jìn)行進(jìn)一步提純制備時(shí)，需要根據(jù)石英砂本身的礦石性質(zhì)采取不同的聯(lián)合工藝流程，才能有針對性地除雜，得到高純度的石英砂。
謝貞付等對湖南某地石英砂采用浮選-酸浸提純，最終將石英砂中的雜質(zhì)含量由205.475g/t降到62.9g/t，石英砂純度達(dá)到99.9936%。
劉理根等對湖北薪春某硅石礦進(jìn)行分級脫泥-強(qiáng)磁選-浮選-混合酸浸工藝，最終獲得SiO2含量為99.99%的高純石英砂。
袁學(xué)友等以安微霍山地區(qū)石英礦為原料，采用煅燒-水淬-浮選-酸洗-乙醇去離子水混合清洗的工藝，使K、Na元素的雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤1.5×10-6，Al雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤1.3×10-5，而SiO2含量提高到了99.99%以上。
茆令文等采用煅燒-水淬-水利分級-磁選-浮選-酸浸-超聲清洗-高溫氯化煅燒脫氣等工藝，將石英原礦中的雜質(zhì)總量由225.96g/t降至25.29g/t。
5、超細(xì)粉碎加工
隨著高技術(shù)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，高純石英粉作為填充材料已顯示出廣闊的應(yīng)用前景，在集成電路、催化劑、高級磨料、精細(xì)化工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
加工過程通常以高純石英砂為原料，經(jīng)熔融煅燒、超細(xì)磨、分級等工藝生產(chǎn)出合格的超細(xì)石英粉。
蔣述興等以SiO2含量為99.94%的石英粉作為原材料，采用以氧化鋯球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)、研磨桶內(nèi)壁和攪拌器襯以聚氨酷的攪拌磨，經(jīng)過12h的粉磨及沉降分級，獲得了SiO2含量99.91%，1μm以下的占11.65%的高純石英粉。
6、球形化處理
球形石英粉又稱球形硅微粉，是指顆粒個(gè)體呈球形，主要成分為二氧化硅的無定形石英粉體材料，其制備方法主要有火焰熔融法、等離子加熱爐法、化學(xué)合成法、水解法等。
目前，我國球形硅微粉產(chǎn)品的純度、粒度以及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性與國外產(chǎn)品比較還存在一定的差距。
李化健等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)碳極高溫電弧法在微粉球形化中是較理想的加熱方法，用機(jī)械整形機(jī)對顆粒預(yù)整形可提高微粉的球形化效果。
靳洪允等用氧氣-乙炔火焰法制備了高純度的球形石英粉，該方法工藝簡化、控制容易、產(chǎn)率高，具有大規(guī)模生產(chǎn)球形石英粉的潛力。
7、表面改性
天然石英粉與高分子材料的親和能力差，作為填料時(shí)往往分散不均勻，甚至成團(tuán)，對產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大，因此需對石英粉進(jìn)行表面改性處理，使之具有反應(yīng)活性。
石英砂表面化學(xué)改性常用的改性劑有硅烷偶聯(lián)劑（氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯基、三甲基、甲基和乙烯基）、鋁酸鹽偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、硬脂酸復(fù)合劑等，其中主要使用的是硅烷偶聯(lián)劑。
林金輝等利用干法機(jī)械力化學(xué)改性，選擇KH-570偶聯(lián)劑和鋁酸鹽兩種改性劑對石英粉進(jìn)行復(fù)合改性，制得了高品質(zhì)的球形石英粉。
王凡非等選擇KH-550偶聯(lián)劑作為表面改性劑，結(jié)果使超細(xì)石英粉的表面羥基數(shù)由原來的1.74個(gè)/nm2減少至0.42個(gè)/nm2，疏水性得到了提高，改性效果明顯。
隨著科學(xué)技術(shù)地不斷發(fā)展，下游應(yīng)用市場對石英砂的要求也越來越高，這不僅體現(xiàn)在純度和粒度上，還有向低結(jié)晶度、低放射性、球形化方向發(fā)展的趨勢，并根據(jù)不同用途逐步實(shí)現(xiàn)功能化、專用化和系列化，這對高純石英砂的提純和深加工技術(shù)來說，必將迎來更高的挑戰(zhàn)和發(fā)展空間。
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