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石英浮选技术研究进展

   日期:2018-10-25     浏览:239    评论:0    
          石英的主要成分为二氧化硅,化学式为SiO2,属于氧化矿物,是一种亲水性矿物。根据硅氧四面体连结方式不同,石英可分为岛状、架状、环状、链状及层状五种结构类型。石英包括低温石英(α-石英)、高温石英(β-石英),低温石英是石英族中分布最广的矿物种,因此通常所说的石英为低温石英。
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二氧化硅相图


 

石英矿中的杂质


 

石英矿中杂质大致分两大类:结构性杂质与非结构性杂质。其中结构性杂质也被称为元素杂质、晶格杂质;非结构性杂质,则包括矿物杂质(固体包裹体)和气液包裹体(流体包裹体)。在众多杂质之中,元素杂质最难去除,气液包裹体次之。


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石英晶格内的结构杂质


 

石英矿中常见的矿物杂质为与石英共生的含铝的硅酸盐矿物如长石、云母,它们之间的物理、化学性质类似,用重选、酸洗、磁选不能分离,行之有效的方法一般是浮选分离工艺。


 

石英矿浮选与浮选机理


 

浮选主要是通过利用各矿物密度的不同以及各矿物表面润湿性的差异来实现的。浮选可以除去大多数的除石英以外的矿物颗粒,并实现富集石英的目的。


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浮选机理流程图


 

不同矿物表面对水润湿性的差异性是浮选的基础。疏水的颗粒倾向于与气泡粘附,颗粒依附气泡浮升至液面,而亲水的颗粒与气泡碰撞后,仍然会脱离悬浮或沉入在水中,如此一来,根据矿物颗粒亲疏水的差异就能起到分选不同矿物的作用。


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疏水颗粒被气泡捕收


 

浮选法主要用于除去与石英矿共生的云母、长石类矿物,也能浮选含磷、含铁矿物,另外用浮选也可脱除破碎和研磨时混入的次生铁。


 

影响浮选的因素


 

浮选是一项会被很多因素影响的技术,主要有三类影响因素:第一类是机械因素,如浮选机类型、空气流动状态、矿浆流动状态及槽列组成等;第二类因素是人为操作因素,如给矿速度和温度等;第三类因素则是化学因素,即浮选药剂。


 

粒度控制


当矿物的颗粒太大,伴随浮选药剂产生的气泡承载矿物颗粒的能力不足,即表现为气泡的承载能力弱。当矿物颗粒粒度太小,气泡对颗粒承载能力是足够了,但是对矿物的品位会造成影响,使得品位降低,即目标矿物在浮选出来的矿物中的含量比降低,同样也达不到好的浮选效果。


浮选温度


调节浮选温度主要来自两个方面:第一是给药剂一个适宜的作用与反应环境,因为不同的药剂需要的适宜温度是不同的;第二是由于矿物浮选分离需要在适宜的温度下进行。一般来说,当矿浆温度设置为40~45℃时,石英浮选效果最佳。


水质因素


一般采用去离子水和软水较好,因为硬水中含有所溶的矿物质(如Ca2+、Mg2+、Fe3+)较多,这些金属离子会破坏或者消耗某些浮选药剂。


浮选机


石英的浮选一般是在机械搅拌式浮选机中进行,机械搅拌式浮选机是外气自吸式的浮选机,机器不仅可以对矿浆充气,而且还可以同时搅拌,这对多级浮选有较大的优越性,同时也能让浮选达到好的效果。


浮选药剂


捕收剂:其效果主要是使得目的矿物或者待去除的矿物表面疏水,增加其可浮性,从而使得被选物由气泡附着并浮出矿浆。

调整剂:其效果主要是调整捕收剂的作用反应环境即矿浆介质的条件,以及对捕收剂与矿物作用的调节。

起泡剂:其效果主要是促使矿浆中气泡产生的更多,从而使得泡沫对矿物的承载能力更强,从而结合矿物的粒度,更好的从矿浆中浮出矿物。


 

浮选药剂分类

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石英与长石浮选分离


 

石英和长石是两种常见的硅酸盐矿物,两者的晶体结构非常相似。目前,分离石英与长石最有效的方法是浮选法。


氢氟酸法


 “氢氟酸法”是一种分离石英与长石的传统方法。氢氟酸溶液是一种强酸性溶液,可以用作浮选矿浆中的 pH 调整剂,同时也可作为长石的活化剂,并采用胺类捕收剂(阳离子捕收剂),组合药剂可以从矿浆中优先浮选出长石,从而实现石英与长石的浮选分离。


着人们环保意识以及国家对环境的保护力度均不断加强,同时氟离子对环境会造成严重的危害,所以从 70 年代开始,美国、日本等国家开始对矿物的“无氟”浮选法进行研究。


无氟有酸法


 所谓无氟有酸法是指在 pH =2~3 的条件下,以烷基丙撑二胺醋酸盐和石油磺酸盐为捕收剂优先浮选长石,达到长石与石英的分离。


强酸性介质会导致严重的设备腐蚀,给实际操作带来了诸多不便。为了排除强酸性条件的影响,人们开始专注于中性条件下或碱性条件下石英长石浮选分离新工艺的研究,通常称为无氟无酸法。


无氟无酸法


 “无氟无酸法”顾名思义就是进行矿物浮选时不引入对环境造成危害的氟离子,以及浮选时矿浆不显酸性(中性或碱性)。


(1)中性浮长石法

在自然的中性介质条件下,不引入氟离子,仅采用阴阳离子混合捕收剂并添加长石活化剂及石英抑制剂,即可优先浮选出长石,实现石英和长石的有效分离。


(2)碱性浮石英法

 在碱性的介质条件下,不引入氟离子,通过金属离子作为活化剂活化石英,再采用阴离子捕收剂优选浮选出石英,实现石英与长石的有效分离。


 

结语


 

随着石英原料矿—天然水晶资源日渐枯竭,探索替代水晶的石英原料矿种迫在眉睫。通常在特殊自然条件下形成的石英和长石共生矿物,更有可能通过浮选提纯生产出高纯石英砂,从而替代天然水晶。石英与长石结构相似,利用浮选法可实现两者分离。由于氟离子会对环境造成污染,强酸性条件对设备腐蚀也是非常严重,因此无氟浮选是石英和长石浮选分离的重要研究方向。


 




 
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