石英砂提纯工艺｜人工分拣、擦洗、焙烧水淬、浮选磁选详解

      不同石英矿石中含有的杂质矿物种类、嵌布状态等皆有差异。一般而言，石英矿石内的杂质矿物主要有钾、钠长石，黑、白云母等。要制得精制或高纯石英砂，必须根据不同矿源的杂质矿物特征决定具体的制砂工艺对石英砂进行提纯。目前，工业上应用较为成熟的石英砂分选提纯工艺有人工分拣、棒磨擦洗、重选、磁选、浮选、焙烧-水淬、酸浸以及筛分等，深度提纯工艺有氯化焙烧、超导磁选、辐照色选、高温真空熔炼等。

石英矿人工分拣

      人工分拣就是利用人们眼睛的观察能力将内部含有较多难除杂质的石英矿石与乳白通透的石英矿石分开的工序。尽管现在各行各业都在推行工业生产的自动化，但是人工分拣仍然是人们利用石英矿物制备精制或高纯石英砂的必备工序之一。原矿进厂后先进行人工手选，分选出内部含有较多难除杂质的石英矿和乳白石英矿两种产品，内部含有较多难除杂质的石英矿可作为生产建筑玻璃的原料，乳白石英矿则可以作为人造石英石板材用的精制或高纯石英砂原料。

石英矿擦洗工艺

      擦洗是利用机械力和砂粒之间的磨剥力来去除石英砂表层含铁薄层、粘结物质和泥性杂质的提纯方法。它可以捻碎没有被磨成单体的聚集体，通过筛分产生二次破碎的效果。对板材砂的生产而言，该工艺可以有效去除砂中的风化石。擦洗的方法主要有机械擦洗、棒磨擦洗等。经验表明，相比于机械擦洗，棒磨擦洗的效果较为优异，擦洗浓度通常在50％~60％之间，为避免能耗过多及对设备的磨损过大，擦洗时间不宜过长，可根据矿石中杂质的性质来确定，以初步达到产品质量要求。

石英矿分级脱泥工艺

      在选矿中把粒度小于0.1mm的细砂称为矿泥。针对含有大量粘土及矿泥的石英砂，粒度越细，SiO₂的品位越低，相应地铁、铝等杂质矿物的品位越高，因此在磁选前采用水洗—分级脱泥工序可有效提高石英砂的品位。分级脱泥一般先选用100~160目的筛网进行湿法分离，然后利用不同直径的静压旋流器进行脱泥，最后用高压旋流器将矿泥分出。

石英矿焙烧水淬工艺

      焙烧/水淬是工业上大规模生产超高纯石英砂的必备工艺，其理论依据一是将石英矿物的温度加热至900℃的过程中，石英晶型会发生两次转变。第一次转变是在573℃时，石英晶型由α-石英转化为β-石英；第二次转变是在870℃时，石英晶型由β-石英再转变成β-鳞石英，在此过程中石英晶体机构会发生剧烈变化，导致较大的体积膨胀，由于热胀冷缩，当将焙烧过的石英矿石快速浸入冷却水中进行水淬时，石英颗粒将沿杂质与基体之间的界面爆碎，从而使大颗粒的石英砂破碎，同时使分布于矿物裂隙和晶界之间的杂质得以充分暴露。二是除了表面以外，石英矿物内的杂质主要分布于晶界和裂隙之间，随着温度的升高，杂质和石英晶粒由于具有不同的膨胀系数，在水淬过程中二者产生的形变不同就容易产生微小裂纹，对于晶体内的固态包裹体，也是因为与石英基体的膨胀系数不同而在水淬过程中产生开裂，从而促使晶内杂质进一步暴露，这样就可以利用后续的酸洗工艺进行提纯。

石英矿磁选工艺

      磁选是一种使用磁力来去除物料中带有磁性的金属或金属氧化物杂质的方法。磁选法可以最大限度的去除含有赤铁矿、褐铁矿和黑云母等弱磁性矿物以及磁铁矿等强磁性矿物的石英砂颗粒。

石英矿浮选工艺

      石英砂经磁选后，Fe、Al的含量仍然较高，它们主要来源于长石和残余的云母，这些矿物与石英性质相似，但晶体结构、表面性质有所不同。因此，弄清石英和杂质晶体结构的差异是分离石英与杂质成分的重要前提。浮选即利用这些矿物与石英的表面性质差异，实现对存在于云母、石榴石及角闪石等矿物颗粒中的铁杂质，以及赋存于长石中的铝、钠、钾等杂质与石英分离的有效选矿方法。