硅石，是一種常見的非金屬礦藏質(zhì)料，其運(yùn)用范疇十分廣泛。我國的硅石選礦提純及深加工開發(fā)運(yùn)用的比較晚，并且首要用于建筑工業(yè)，玻璃制作，陶瓷工業(yè)和鑄造工業(yè)，這些范疇的一個(gè)共同點(diǎn)就是硅石的需求量大，質(zhì)料質(zhì)量要求低。

　　現(xiàn)在，國外以美國的硅石選礦提純技能最為先進(jìn)，特色是工業(yè)化產(chǎn)量大、配備專業(yè)化和出產(chǎn)自動(dòng)化程度高，其產(chǎn)品已發(fā)展到第六代(雜質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于8×10-6，透明度為光學(xué)級)。經(jīng)過選礦提純制成的高純和超高純石英砂已廣泛運(yùn)用于航空航天、原子能技能、激光、光纜通訊、軍工等高科技范疇。跟著科學(xué)技能的前進(jìn)，高科技用硅的需求量也將許多添加，而天然水晶資源的日趨干涸使得人們不得不將目光轉(zhuǎn)向天然水晶的替代品—高純和超高純硅石。因而，活躍探求和推進(jìn)硅石選礦提純技能的前進(jìn)，完成精制硅石、高純和超高純硅石的本錢、大批量工業(yè)化出產(chǎn)、對補(bǔ)償天然水晶資源的缺乏，滿意高科技用硅需求具有重要的現(xiàn)實(shí)含義。
 

　　二、硅石選礦提純辦法

　　硅石砂提純是除掉硅石中少數(shù)或微量雜質(zhì)，取得精制硅石砂或高純硅石的高難度別離技能，近年來，國內(nèi)外對石英提純工藝研討首要環(huán)繞以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

　　(一)水洗、分級脫泥

　　硅石中的SiO2的檔次跟著硅石粒度的變細(xì)而下降，鐵質(zhì)和鋁制等雜志礦藏的檔次則正好相反，這種現(xiàn)象在含有許多粘土性質(zhì)礦藏石英中尤為顯著。所以在當(dāng)選前對硅石原礦進(jìn)行水選，分級脫泥是十分必要的，并且效果也是較為顯著的。如江蘇宿遷馬陵山礦石英原礦化學(xué)組成為：SiO279.38%、Fe2O31.68%、AL2O311.28%，其粒度組成中-0.1mm粒級含量為27.65%。在對原礦進(jìn)行預(yù)選水洗、分級脫泥后，SiO2的檔次上升到86.36%，F(xiàn)e2O3下降至0.49%，AL2O3下降至6.79%，除雜提純效果較為明顯。水洗、分級脫泥作為一種礦石當(dāng)選前的預(yù)處理辦法，運(yùn)用的較早也很遍及，但關(guān)于存在于硅石表面的薄膜鐵和粘連性雜質(zhì)礦藏，其脫除效果尚不明顯。

　　(二)擦拭

　　擦拭是憑借機(jī)械力和砂粒間的磨剝力來除掉石英砂表面的薄膜鐵、粘結(jié)及泥性雜質(zhì)礦藏和進(jìn)一步擦碎未成單體的礦藏集合體，再經(jīng)分級作業(yè)到達(dá)硅石砂進(jìn)一步提純的效果，現(xiàn)在，首要有棒摩擦拭和機(jī)械擦拭兩種辦法，關(guān)于機(jī)械擦拭，一般以為影響擦拭效果的要素首要是來自擦拭機(jī)的結(jié)構(gòu)特色和裝備方式，其次為工藝要素，包含擦拭時(shí)刻和擦拭濃度，研討標(biāo)明，砂礦擦拭濃度在50%-60%之間效果最好，并且在必定程度上反而加大了硅石提純的難度;擦拭時(shí)刻原則上以開端到達(dá)產(chǎn)品質(zhì)量要求為基準(zhǔn)，不宜過長，因時(shí)刻過長，會加大設(shè)備磨損，進(jìn)步能耗和構(gòu)成選礦提純本錢的添加。因?yàn)殛P(guān)于某些硅石礦，機(jī)械擦拭擦除效果不太抱負(fù)，因而，在我國棒磨擦拭工業(yè)運(yùn)用較為遍及和相對老練。如對某地硅石原礦經(jīng)水洗、分級脫泥后+0.3mm以上的硅石砂進(jìn)行棒磨擦拭，成果標(biāo)明，經(jīng)磨礦擦拭后，F(xiàn)e2O3從0.19%下降到0.10%，鐵的去除率達(dá)47.4%。咱們在對云南某地硅石選用加藥高效強(qiáng)力擦拭，合作恰當(dāng)?shù)墓に嚭驮O(shè)備，成果發(fā)現(xiàn)比選用棒磨擦拭效果好，棒磨擦拭后收率為49%，而加藥高效強(qiáng)力擦拭回收率為73%。加藥的意圖是增大雜質(zhì)礦藏和石英顆粒表面的電斥力，增強(qiáng)雜質(zhì)礦藏與石英顆粒相互間的別離效果。

　　(三)磁選

　　磁選工藝的選用，能夠最大極限的鏟除包含連生體顆粒在內(nèi)的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦藏。強(qiáng)磁選一般選用濕式強(qiáng)磁選機(jī)或高梯度磁選機(jī)。一般來說，對雜質(zhì)以褐鐵礦、赤鐵礦、黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦藏為主的硅石，運(yùn)用濕式強(qiáng)磁機(jī)在10000奧斯特以上能夠選出;對含雜以磁鐵礦為主的強(qiáng)磁性礦藏，則選用弱磁機(jī)對或中磁機(jī)進(jìn)行選別效果比較好，上村宏﹒田淵平次選用強(qiáng)磁機(jī)對瀨戶石英砂進(jìn)行了試驗(yàn)條件研討，成果標(biāo)明，磁選數(shù)和磁場強(qiáng)度選除鐵效果有重要影響，隨磁選次數(shù)的添加，含鐵量逐步削減，而必定的磁場強(qiáng)度下可除掉大部分的鐵質(zhì)，但爾后磁場強(qiáng)度即便進(jìn)步許多，除鐵率也無多大改變。別的，硅石砂粒度越細(xì)，除鐵效果越好，其原因是細(xì)粒石英砂中含鐵雜質(zhì)礦藏量高的原因。當(dāng)硅石砂原砂中含雜質(zhì)礦藏較多時(shí)，僅選用擦拭、脫泥和磁選是不能將硅石砂提純成高純砂的，為了進(jìn)一步進(jìn)步硅石的純度和降除雜質(zhì)

　　(四)浮選

　　考慮到含氟廢水對環(huán)境的嚴(yán)重影響，國外于70年代呈現(xiàn)了“無氟有酸浮洗法”如日本在完成長石與石英的別離中，選用硫酸或(PH=2)調(diào)漿，加高檔脂肪族胺鹽和石油磺酸鈉混合捕收劑浮選取得成功，無氟無酸浮選法是近年來大力開發(fā)的石英長石浮選別離新工藝，唐甲瑩等從1984年開端研討陰陽離子混合捕收劑浮選別離新工藝，該辦法是在天然中性介質(zhì)中，運(yùn)用石英、長石結(jié)構(gòu)組成的差異，合理分配陰陽離子捕收劑的配比，優(yōu)先浮選出長石，完成二者的別離。但無氟無酸浮選法不如HF法和酸法老練，現(xiàn)在沒有見到工業(yè)出產(chǎn)的運(yùn)用的報(bào)導(dǎo)，云母與石英的等電點(diǎn)附近，分選難度大，選用酸性條件下陰離子捕收劑，或在堿性條件下陰-陽離子捕收劑兩種辦法浮選，可取得很好的效果。一般來說，經(jīng)過擦拭、脫泥、磁選和浮選后，石英的純度可到達(dá)99.3%-99.9%，基本上滿意工業(yè)用砂的需求。

　　(五)酸浸

　　酸浸是運(yùn)用石英不溶于酸(HF在外)，其他雜質(zhì)礦藏能被酸液溶解的特色，然后能夠完成對石英的進(jìn)一步提純。酸浸常用酸類有硫酸、、硝酸和等;還原劑有及其鹽類等。研討發(fā)現(xiàn)，上述酸類對石英中的非金屬雜質(zhì)礦藏均有杰出的去除效果，但對不同的金屬雜質(zhì)，酸的品種及其濃度影響較為明顯，一般以為各種稀酸對Fe和Al的去除均有明顯效果，而對Ti和Cr的去除效果則選用較濃的硫酸、或HF進(jìn)行酸浸處理。一般運(yùn)用上述酸類組成的混合酸進(jìn)行雜質(zhì)礦藏的酸浸脫除，考慮到HF對石英的溶解效果，故HF濃度一般不超越10%。除酸的濃度外，酸的用量、酸浸時(shí)刻、溫度及礦漿拌和均能夠影響石英酸浸效果。酸浸各種要素的操控應(yīng)依據(jù)石英終究檔次要求，盡量下降酸的濃度，溫度和用量，削減酸浸時(shí)刻，以完成在較低的選礦本錢下進(jìn)行石英提純。在一些歐美國家因?yàn)閷κ�英中鐵的要求比較嚴(yán)厲，故比較體系的研討了石英酸浸提純處理，并建立了酸浸的石英選礦提純廠。經(jīng)過酸浸處理后的石英，可取得純度達(dá)99.99%的高純石英。

　　(六)微生物浸出

　　用微生物浸除石英顆粒表面的薄膜鐵或浸染鐵是新近發(fā)展起來的一種除鐵技能，據(jù)國外研討成果標(biāo)明，用黑曲霉素、青霉、假單胞菌、多粘菌素、桿菌等微生物對石英表面薄膜鐵進(jìn)行浸除時(shí)，均取得了杰出的效果，其間以黑曲霉素浸除鐵效果最佳，F(xiàn)e2O3的去除率多在75%以上，精礦Fe2O3的檔次低達(dá)0.007%。并且，發(fā)現(xiàn)用大多細(xì)菌和霉菌預(yù)先培養(yǎng)好的培養(yǎng)液浸出鐵的效果更好，就像其他菌種相同是因?yàn)樗麄兊目扇苄源�謝物的效果。現(xiàn)在微生物除鐵處于試驗(yàn)室研討階段，規(guī)劃化工業(yè)的出產(chǎn)需求作進(jìn)一步的試驗(yàn)研討。

　　(七)其他提純辦法

　　因?yàn)椴煌�石英制品對雜質(zhì)礦藏含量的不同要求，有時(shí)也選用一些其他的提純辦法作進(jìn)一步提純?nèi)珉娺x運(yùn)用石英與雜質(zhì)礦藏在電性上細(xì)微的不同，可選出微量金屬雜質(zhì)礦藏;熱氯化辦法可除掉石英中的氣、液相雜質(zhì)和雜質(zhì)礦藏、金屬包裹體對工藝進(jìn)程中的表面污染，到達(dá)對石英砂進(jìn)一步提純。

　　三、硅石砂選礦提純工藝流程研討

　　硅石選礦提純工藝流程許多，一般視硅石中雜質(zhì)的品種、含量、賦存狀況以及產(chǎn)品質(zhì)量要求等斷定，常見的硅石砂選礦提純工藝流程如下:

　　(一)擦拭---分級、脫泥

　　石英砂在風(fēng)化堆積成礦進(jìn)程中，許多粘土性礦藏和鐵質(zhì)在石英表面構(gòu)成膠結(jié)物或粘連礦藏。選用擦拭---分級、脫泥工藝去除粘土雜質(zhì)礦藏、泥質(zhì)鐵及部分薄膜鐵則是這類石英提純常用的工藝流程。如四川江津石英巖礦選用該工藝降除-0.1mm細(xì)泥和鐵質(zhì)，使得二氧化硅從85.4%進(jìn)步到97.4%，三氧化二鐵由本來的0.63%下降到0.165%。該工藝一般作為原礦當(dāng)選前的預(yù)處理工藝，對泥質(zhì)性雜質(zhì)礦藏進(jìn)行有用脫除。

　　(二)擦拭—脫泥—磁選

　　一般來說，硅石常見雜質(zhì)礦藏，如褐鐵礦、電氣石、赤鐵礦和黑云母等弱磁性礦機(jī)磁鐵礦等強(qiáng)磁性礦只要選用磁選工藝才可降除、實(shí)踐出產(chǎn)中，多選用濕式強(qiáng)磁機(jī)進(jìn)行選別，磁場強(qiáng)度約在13000奧斯特左右。某地湖湘堆積硅砂在經(jīng)擦拭脫泥后，砂中含三氧化二鐵為0.36%，運(yùn)用SHP-500型濕式強(qiáng)磁機(jī)對上述擦拭脫泥砂進(jìn)行提純，能夠取得三氧化二鐵含量為0.16%。

　　(三)棒磨擦拭—脫泥---磁選—浮選---酸浸

　　硅石砂原礦在經(jīng)擦拭、磁選和浮選別離后，賦存較低的雜質(zhì)礦藏顆粒(包含單體、集合體)已基本上被鏟除潔凈，二氧化硅純度一般能夠到達(dá)99.5%-99.9%，基本上能夠滿意石英砂大多數(shù)工業(yè)用處。但要求進(jìn)一步作為超高純石英，就必須對以斑駁和包裹體方式連生在石英顆粒表面上的雜質(zhì)做酸浸處理，依據(jù)其不同的工業(yè)用處對硅石不同雜質(zhì)礦藏(Fe、AL、Ti、Cr)的要求，進(jìn)行不同濃度、配比的混合酸酸浸處理，如蘄春某石英巖礦的二氧化硅含量為99.76%，含細(xì)微包裹體，首要雜質(zhì)礦藏Fe、AL、Ti等以粘土礦藏和鐵的氧化物形狀存在。在經(jīng)過棒磨擦拭—脫泥---磁選---浮選---酸浸工藝后，取得二氧化硅含量為99.99%以上的高純石英。

　　(四)加藥高效強(qiáng)力擦拭—分級脫泥---磁選

　　經(jīng)過對云南某石英提純做了具體深化的試驗(yàn)研討之后，咱們首要?jiǎng)?chuàng)造性的運(yùn)用加藥高效強(qiáng)力擦拭—分級脫泥—磁選這一新的提純工藝，并取得成功。該工藝是對現(xiàn)有擦拭設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改善，優(yōu)化了技能參數(shù)，經(jīng)過加藥高效強(qiáng)力擦拭和分級脫泥可除掉80%以上的雜質(zhì)鐵和鋁礦，磁選首要是除掉含鐵雜質(zhì)礦藏。經(jīng)過該流程處理后，可取得二氧化硅≥99.8%，三氧化二鐵≤0.023%，三氧化二鋁≤0.05%，二氧化鈦≤0.02%的優(yōu)質(zhì)精制石英砂，到達(dá)了一級光學(xué)玻璃用砂的要求，并且精砂的產(chǎn)率高達(dá)73%，而棒磨擦拭產(chǎn)率僅為49%，二氧化硅回收率為72.8%。再進(jìn)跋涉一步的復(fù)選和酸浸處理，能取得二氧化硅≥99.9%，三氧化二鐵≤0.005%，三氧化二鋁≤0.05%，二氧化鈦≤0.02%的高純石英，這一工藝的選用，克服了棒磨擦拭帶來的鐵質(zhì)二次污染，產(chǎn)率低一級缺陷。

　　四、結(jié)束語

　　(一)硅石選礦提純辦法和工藝流程一般由以下幾點(diǎn)斷定：a原砂中雜質(zhì)礦藏的賦存狀況;b提純工藝的選礦本錢;c精砂制品的工業(yè)用處。

　　(二)對一般工業(yè)用處的精砂硅石，盡可能挑選為簡略的工藝流程以下降提純本錢。引薦選用擦拭—脫泥—磁選工藝，即可滿意精力的質(zhì)量要求。

　　(三)對作為高科技用的高純和超高純硅石，則需求進(jìn)一步選用浮選和酸浸等工藝對硅石再次提純。高純和超高純石英的質(zhì)量要求一般為二氧化硅≥99.99%，三氧化二鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1×10-5，其提純進(jìn)程不只要嚴(yán)厲操控選別條件，并且對相應(yīng)提純設(shè)備要求也比較嚴(yán)厲，以避免二次污染。

　　(四)咱們初次運(yùn)用加藥高效強(qiáng)力擦拭—分級—磁選這一新的提純工藝，并在云南某地硅石砂巖的選礦提純中取得成功，克服了棒磨擦拭帶來的鐵質(zhì)二次污染，產(chǎn)率低一級缺陷。該工藝對完成硅石在低本錢，高效提純除雜方面很有含義。