CN100435967C - 石英砾石分选及矿物解离提纯工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了石英砾石分选及矿物解离提纯工艺，具体是一种脉石英风化型残积、坡积石英砾石的分矿提纯工艺，将高纯度的脉石英砾石通过肉眼或者现有超声波探测技术容易识别的判别标志从混杂的砾石中挑选出来，再经过破碎、筛分、自磨、煅烧水碎、发泡漂浮法、酸碱处理和超声波清洗生产出SiO2含量达到99.98%的石英砂，该石英砂能够满足石英玻璃和优质石英粉等工业生产对原料的要求，生产成本低，提纯效率高，环境污染小。
Description
技术领域
本发明涉及一种对脉石英被地质运动破坏、搬运后堆积形成的残积、坡积石英砾石进行组合分选提纯的工艺，尤其是针对江苏省东海县一带的脉石英风化型残积、坡积石英砾石，具体涉及石英砾石分选及矿物解离提纯工艺。
背景技术
脉石英的SiO2含量普遍在98％以上，江苏省东海县一带的部分原生优质脉石英SiO2含量更是高达99％以上，优质脉石英是高档硅工业产品的基础原料。在同一地区产出的原生脉石英可能是在不同时期的地质作用中形成的，他们的矿物组成和化学成分也会有所差异。当这些脉石英被后期的地质运动破坏、搬运并堆积在一起，即形成了类似江苏省东海县出产的脉石英风化型残积、坡积石英砾石层，俗称石棚。这种石英砾石是多个脉石英的碎块混杂在一起，受到了一定程度的污染，为了满足石英玻璃和优质石英粉等工业生产对原料SiO2含量达到99.95％以上的要求，需对上述石英砾石进行分选提纯。现有的提纯不仅生产成本高，提纯效率低，环境污染严重，最重要的是无法将石英砾石加工到满足石英玻璃和优质石英粉等工业生产对原料SiO2含量高达99.95以上的要求。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种石英砾石分选及矿物解离提纯工艺，采用该分选提纯工艺对石英砾石进行分选提纯，生产SiO2含量达到99.98％以上的石英砂，替代优质脉石英作为高档硅工业产品的基础原料。
本发明的技术解决方案是：首先，将高纯度的脉石英砾石通过肉眼容易识别的矿物学判别标志或者现有超声波探测技术可以识别的分辨方法从混杂的砾石中分选出来，再经过破碎、筛分、自磨、煅烧水碎、发泡漂浮、酸碱处理和超声波清洗，生产出SiO2含量达到99.98％以上的石英砂。
具体过程如下：
1、根据肉眼容易识别的矿物学判别标志或者超声波探测识别配合手工或机械分拣将高纯度的脉石英砾石从混杂的砾石中挑选出来，肉眼容易识别的矿物学判别标志是：矿物结晶明显，具有较好的糖粒状结构，晶体颗料透明，断口粗糙，常有云母和长石矿物伴生；超声波探测识别的原理是：优质脉石英砾石结晶明显，较好的糖粒状结构对超声波产生显著的漫射作用，导致反射波明显微弱，与普通脉石英砾石结构致密、对超声波有较好的反射形成显著差异；
2、将挑选出来的高纯度脉石英砾石破碎至5厘米以下，用5毫米孔径的筛机进行筛分，5毫米筛下物废弃；
3、将粒径5毫米至5厘米的石英碎块置入球磨机中自磨10-12小时，脱除表面常见的泥、铁杂质；
4、将自磨、洗净后的石英碎块置入电炉中，在900-1200℃下煅烧3-4小时，取出后迅速投入10倍以上的冷水中水淬，冷却烘干后用石英对辊机粉碎至80目以下；
5、将粉碎后的石英砂在浮选槽中用“发泡漂浮法”进行浮选，从而将石英与长石、云母等主要的伴生矿物分离；所用捕搜剂选用适于中性至偏碱性介质条件下的MD系列两性捕搜剂，以减轻生产中对环境的污染；
6、将经过浮选处理后的石英砂再用常见的酸法除铁技术进行处理，将残存的铁质分解溶出；石英砂用混合酸液浸泡并加温搅拌2小时；其中，混合酸由浓度20％的硫酸、浓度20％的盐酸和浓度5％的氢氟酸混合组成，体积配比为：5∶2-4∶1，酸处理时混合酸与石英砂的液固体积比为5∶2左右，温度保持在80-100℃；
7、酸法处理后的石英砂用碱法处理，即用氢氧化钠等碱性溶液溶蚀分解细小的含铝硅酸盐矿物；将石英砂用浓度25％的氢氧化钠溶液浸泡并加温搅拌1小时；碱处理时碱液与石英砂的液固体积比5∶2左右，温度保持在80-100℃；
8、在水槽中以纯净水为介质，用超声波清洗机对石英砂反复清洗3-4遍，再沥水、烘干后即可获得SiO2含量达到99.98％以上的优质石英砂，超声波清洗时石英砂与纯净水的固液体积比为1∶5。
酸的浓度、浸泡时间、液固体积比、温度等均可以在所述数值附近有所变化，超声波清洗机的型号、功率、清洗遍数、液固体积比均可以有所变化。
本发明具有以下优点：1、根据不同品质石英砾石之间容易识别的矿物学差异，进行简单高效率的手工或机械分选，奠定了石英砾石替代优质脉石英作为高档硅工业原料的基础；2、在石英砂的提纯中引入中性“发泡漂浮法”和“超声波清洗”新工艺，大幅度提高了选矿提纯效率，减轻了环境污染，降低了生产成本；3、我国江苏省东海县一带残积、坡积型脉石英砾石资源丰富，加工业发达，2004年被科技部认定为国家重点硅材料工业基地，本发明用砾石代替高档脉石英生产高纯石英砂，大大提升了砾石资源的利用价值，缓解了高档硅工业原料优质脉石英日趋紧缺的矛盾，具有重要的实用性。
具体实施方式
实施例1：本实施例以江苏省东海县产出的残积、坡积型脉石英砾石为原料，按以下程序加工：
1、通过手工或者超声波探测识别配合手工或机械分拣将高纯度的脉石英砾石从混杂的砾石中挑选出来；
2、将挑选出来的高纯度脉石英砾石用锤式破碎机带水破碎至5厘米以下，用5毫米孔径的筛机进行筛分，5毫米筛下物废弃；
3、将粒径5毫米至5厘米的石英碎块置入球磨机中自磨10小时，脱除表面常见的泥、铁杂质；
4、将自磨洗净后的石英碎块置入电炉中，在900℃下煅烧3小时，取出后迅速投入10倍以上的冷水中水淬，冷却烘干后用石英对辊机粉碎至80目以下；
5、将粉碎后的石英砂在浮选槽中用“发泡漂浮法”进行浮选，所用捕搜剂为MD系列两性捕搜剂；
6、将经过浮选处理后的石英砂用混合酸液浸泡并加温搅拌2小时，其中，混合液中浓度20％的硫酸、浓度20％的盐酸和浓度5％的氢氟酸混合组成，体积配比为：5∶2∶1，酸处理时混合酸与石英砂的液固体积比为5∶2左右，温度保持在80℃；
7、将石英砂用浓度25％的氢氧化钠溶液浸泡并加温搅拌1小时；碱处理时碱液与石英砂的液固体积比为5∶2左右，温度保持在80℃；
8、在水槽中以纯净水为介质，用超声波清洗机对石英砂反复清洗3遍，再沥水、烘干后即可获得高纯石英砂；超声波清洗时石英砂与纯净水的固液体积比为1∶5；测试结果，按此方法生产的石英砂SiO2含量达到99.98％。
实施例2：本实施例以江苏省东海县产出的残积、坡积型脉石英砾石为原料，按以下程序加工：
1、通过手工或者超声波探测识别配合手工或机械分拣将高纯度的脉石英砾石从混杂的砾石中挑选出来；
2、将挑选出来的高纯度脉石英砾石用锤式破碎机带水破碎至5厘米以下，用5毫米孔径的筛机进行筛分，5毫米筛下物废弃；
3、将粒径5毫米至5厘米的石英碎块置入球磨机中自磨11小时，脱除表面常见的泥、铁杂质；
4、将自磨洗净后的石英碎块置入电炉中，在1100℃下煅烧3.5小时，取出后迅速投入10倍以上的冷水中水淬，冷却烘干后用石英对辊机粉碎至80目以下；
5、将粉碎后的石英砂在浮选槽中用“发泡漂浮法”进行浮选，所用捕搜剂为MD系列两性捕搜剂；
6、将经过浮选处理后的石英砂用混合酸液浸泡并加温搅拌2小时；其中，混合酸由浓度20％的硫酸、浓度20％的盐酸和浓度5％的氢氟酸混合组成，体积配比为：5∶3∶1；酸处理时混合酸与石英砂的液固体积比为5∶2左右，温度保持在90℃；
7、将石英砂用浓度25％的氢氧化钠溶液浸泡并加温搅拌1小时，碱处理时碱液与石英砂的液固体积比为5∶2左右，温度保持在90℃；
8、在水槽中以纯净水为介质，用超声波清洗机对石英砂反复清洗3遍，再沥水、烘干后即可获得高纯石英砂；超声波清洗时石英砂与纯净水的固液体积比为1∶5；测试结果，按此方法生产的石英砂SiO2含量达到99.98％。
实施例3：本实施例以江苏省东海县产出的残积、坡积型脉石英砾石为原料，按以下程序加工：
1、通过手工或者超声波探测识别配合手工或机械分拣将高纯度的脉石英砾石从混杂的砾石中挑选出来；
2、将挑选出来的高纯度脉石英砾石用锤式破碎机带水破碎至5厘米以下，用5毫米孔径的筛机进行筛分，5毫米筛下物废弃；
3、将粒径5毫米至5厘米的石英碎块置入球磨机中自磨12小时，脱除表面常见的泥、铁杂质；
4、将自磨洗净后的石英碎块置入电炉中，在1200℃下煅烧4小时，取出后迅速投入10倍以上的冷水中水淬，冷却烘干后用石英对辊机粉碎至80目以下；
5、将粉碎后的石英砂在浮选槽中用“发泡漂浮法”进行浮选，所用捕搜剂为MD系列两性捕搜剂；
6、将经过浮选处理后的石英砂用混合酸液浸泡并加温搅拌2小时；其中，混合液中浓度20％的硫酸、浓度20％的盐酸和浓度5％的氢氟酸混合组成，体积配比为：5∶4∶1；酸处理时混合酸的石英砂的液固体积比为5∶2左右，温度保持在100℃；
7、将石英砂用浓度25％的氢氧化钠溶液浸泡并加温搅拌1小时；碱处理时碱液与石英砂的液固体积比为5∶2左右，温度保持在100℃；
8、在水槽中以纯净水为介质，用超声波清洗机对石英砂反复清洗4遍，再沥水、烘干后即可获得高纯石英砂；超声波清洗时石英砂与纯净水的固液体积比为1∶5；测试结果，按此方法生产的石英砂SiO2含量达到99.99％。
Claims (7)
1、石英砾石分选及矿物解离提纯工艺，其特征在于：首先，将高纯度的脉石英砾石通过肉眼或者现有超声波探测技术可以识别的分辨方法从混杂的砾石中分选出来，再经过破碎、筛分、自磨、煅烧水碎、发泡漂浮法、酸碱处理和超声波清洗，生产出SiO2含量达到99.98％以上的石英砂；其中，A、根据肉眼容易识别的矿物学判别标志或者超声波探测识别配合手工或机械分拣，将高纯度的脉石英砾石从混杂的砾石中挑选出来；B、将挑选出来的高纯度脉石英砾石破碎至5厘米以下，用5毫米孔径的筛机进行筛分，5毫米筛下物废弃；C、将粒径5毫米到5厘米的石英碎块置入自磨机中自磨10-12小时，脱除石英砾石表面常见的泥、铁杂质；D、将自磨洗净后的石英碎块置入电炉中，在900-1200℃下煅烧3-4小时，取出后迅速投入10倍以上的冷水中水淬，冷却烘干后用石英对辊机粉碎至80目以下；E、将粉碎后的石英砂在浮选槽中进行浮选，所用捕搜剂选用适用于中性至偏碱性介质条件下的MD系列两性捕搜剂，用以分离云母、长石等副矿物；F、将经过浮选处理后的石英砂用混合酸酸法处理；G、酸处理后的石英砂用碱法处理；H、在水槽中以纯净水为介质，用超声波清洗机对石英砂反复清洗，沥水、烘干后获得优质石英砂。
2.根据权利要求1所述的石英砾石分选及矿物解离提纯工艺，其特征在于：肉眼容易识别的矿物学判别标志是：矿物结晶明显，具有较好的糖粒状结构，晶体颗粒透明，断口粗糙，常有云母和长石矿物伴生。
3.根据权利要求1所述的石英砾石分选及矿物解离提纯工艺，其特征在于：超声波探测识别的原理是：优质脉石英砾石结晶明显，较好的糖粒状结构对超声波产生显著的漫射作用，导致反射波明显微弱，与普通脉石英砾石结构致密、对超声波有较好的反射形成显著差异。
4.根据权利要求1所述的石英砾石分选及矿物解离提纯工艺，其特征在于：混合酸由浓度20％的硫酸、浓度20％的盐酸和浓度5％的氢氟酸混合组成，体积配比为：5∶2-4∶1。
5.根据权利要求4所述的石英砾石分选及矿物解离提纯工艺，其特征在于：酸处理时混合液与石英砂的液固体积比为5∶2，温度80-100℃，时间2小时。
6.根据权利要求1所述的石英砾石分选及矿物解离提纯工艺，其特征在于：碱处理时石英砂与浓度25％的氢氧化钠碱液的固液体积比为2∶5，温度80-100℃，时间1小时。
7.根据权利要求1所述的石英砾石分选及矿物解离提纯工艺，其特征在于：超声波清洗时石英砂与纯净水的固液体积比为1∶5。
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