▲年產1萬噸高純石英砂生產工藝
工藝概述：
1. 水洗脫泥
將小于3cm的石英塊礦在儲存于堆場前，為減少起塵先用水噴淋礦石，然后儲存于堆場用篷布遮蓋。
生產時首先對礦石進行深度水洗脫泥，表面潮濕的原料礦石在轉運過程不會產生粉塵，由手動液壓叉車轉運至洗礦機，加水攪拌清洗，洗凈礦放入內表面用尼龍板覆蓋和打孔的翻斗小推車，由壓縮空氣對小車內塊礦鼓風加速水分流出，水分含量極少、自然揮發(fā)，待無明顯滴水后，推至進料斗，皮帶輸送至洗凈容量60t內襯微晶玻璃的塊礦料倉進行儲存，等待下一步煅燒水淬處理。
2. 煅燒水淬
石英礦煅燒電爐為臺車式，加熱元件為硅碳棒，石英由不銹鋼托盤盛裝，由取料叉放入煅燒爐內煅燒，煅燒溫度950~1100℃，保溫3小時由取料叉迅速出爐，以最快速度傾倒進準備好的冷水箱進行水淬，在石英砂沒有完全冷卻的時候，把水槽排水孔打開，石英砂的余熱溫度還會超過200℃，利用余溫把剩余的水分蒸發(fā)，裝袋備用。
硅碳棒是用高純度綠色六方碳化硅為主要原料，按一定料比加工制坯，經2200℃高溫硅化再結晶燒結而制成的棒狀、管狀非金屬高溫電熱元件。氧化性氣氛中正常使用溫度可達1450℃，連續(xù)使用可達2000小時，本工藝煅燒溫度950~1100℃，硅碳棒不會出現氣化現象，故煅燒電爐工作時僅有少量水蒸氣排出。
3. 兩級粗破
粗破采用氧化鋯顎式破碎機兩級破碎，水洗脫泥小塊料倉內的礦石由電磁振動給料機給一級破碎機進料斗供料，經過一級破碎后，通過下料溜槽進入二級破碎機進料斗，粗碎后的礦石進圓振篩，6mm以上顆粒返回二級顎式破碎機進一步破碎，1mm以下硅微粉分袋包裝后入細料倉庫暫存，合格粒度1~6mm的石英顆粒通過皮帶輸送至內襯PP板的60t料倉，等待下一工序處理。
4. 搖床重選
1~6mm小顆粒料倉底部配有振動給料機，下料口輸送至搖床進料斗，通過振動給料機給礦漿斗供料，礦漿斗邊進料邊進水同時不停攪拌，礦漿連續(xù)流入搖床礦漿槽，進行搖床重選，用搖床加適當水流可以有效減少云母含量。
5. 離心脫水
搖床重選結束的含水合格砂顆粒裝蛇皮袋，每袋裝50斤左右，扎上袋口裝入轉運托盤，由手動液壓叉車轉運到離心脫水處，人工裝到離心式脫水機進行甩干脫水，每次可甩6袋，盡量均勻放置，袋內水分含量極少、自然揮發(fā)，甩干的顆粒砂裝袋扎口，每袋50kg，手動液壓叉車運轉入庫等待進行下一步色選。
6. 電腦色選
色選采用德國SBS的色選機，利用高感光的CCD傳感器對石英顆粒進行分辨，對有顏色或雜色的石英顆粒，采用氣動噴嘴去除，經色選后的石英顆粒質量要求無肉眼可見雜質和帶顏色顆粒，裝袋，登記編號，入庫。
7. 細碎制粉
細碎制粉選用一臺內襯聚氨酯的粉碎機，石英加入后，先在粉碎機的破碎腔周圍形成厚厚的積料，后續(xù)原料通過離心力的加速，在瞬間獲得巨大的動能沖向積料，實現石英與石英的自我碰撞而達到粉碎目的，石英在自我劇烈的碰撞中，伴隨著高速的對流、湍流，使原料產生自我磨擦，邊、角、棱均被磨掉、針狀被磨斷、片狀被磨碎，產生顆粒度規(guī)則的石英砂，粉碎的顆粒經直線振動篩分得40~160目產品，先經永磁選再經電磁選后包裝入庫等待下一步的浮選。
8. 浮選
將磁選精砂運至提純樓三樓進行浮選，浮選采用波輪式浮選機，浮選劑選用十二胺和石油磺酸鈉，浮選完畢，將浮選機內礦漿直接放入酸洗反應釜進行酸洗。
石英砂浮選工段主要去除云母、長石、含鐵礦物雜質。云母的可浮性很好，其零電點為0.4，石英零電點為1.3~3.7，云母表面荷負電，石英表面少量荷正電或不帶電荷，胺類陽離子捕收劑能夠吸附云母隨氣泡上浮排出。以陰離子石油磺酸鈉為捕收劑，含鐵礦物在弱酸性條件下疏水上浮排出。石英與長石礦物物化性質相當，僅長石解離后暴露出來的鋁離子使其與石英表面性質產生差異。長石表面荷負電，并且利用活化劑與鋁離子結合，形成沉淀物覆蓋在長石表面，使其疏水。在胺類陽離子捕收劑吸附作用下疏水上浮排出。
9. 酸洗
采用鹽酸、硝酸、氫氟酸的混酸進行酸洗，最大限度的去除石英顆粒里面的雜質，酸洗完畢再用去離子水洗，直至清洗干凈，整個酸洗過程不與外界接觸，避免雜質的引入。
酸洗原理：利用37%鹽酸、65%硝酸、40%氫氟酸三種混合酸的酸性，與石英砂中的金屬氧化物發(fā)生反應，生成相應的鹽類。
而氫氟酸在酸洗過程中的作用，主要是與石英發(fā)生發(fā)應，打開石英間的裂隙與晶格，使鹽酸與硝酸能充分與金屬氧化物發(fā)生反應。
10. 氯化提純
酸洗后的石英砂，由上料電梯提升至四樓儲存，由手動液壓叉車運轉至提純爐進料間，利用四樓樓板間高差直接給提純爐進料斗給料，通過料斗下方的電磁振動給料機給提純爐系統(tǒng)給料，在提純爐內完成高溫氯化等一系列提純綜合處理，再由水淋石英管對石英砂進行冷卻，冷卻石英砂由振動給料機下料，紙桶包裝，按批次取樣檢測，出庫。
氯化提純原理：高純石英砂氯化工藝采用的是沸騰氯化，又稱流態(tài)化氯化，是利用氯化氫、氯氣等流體的作用將石英砂顆粒懸浮起來，使石英砂顆粒具有流體的某些表觀特征，強化了氣-固、液-固、氣-液-固間的接觸，在特定的條件下完成化學反應，金屬氯化物所具有的低熔點、高揮發(fā)性，是氯化可以實現提純的關鍵。
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2019年3月23-25日 | 中國地質大學（北京）
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