CN110976069A - 一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法 - Google Patents

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郁正飞
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侯军发
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Abstract

本发明涉及一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法，a.深层海相沉积型石英砂进行窄粒级分级，得到粗粒级分级沉砂进入闭路磨剥作业，细粒级石英砂直接作为浮法玻璃用石英砂；b.将分级沉砂在砂磨机剥离石英砂表面伴生的脉石矿物，随后进行分级选出粒级0.105mm‑0.35mm的磨剥精砂；c.将磨剥精砂经多段磁选工艺处理，分离出云母、钛铁矿等含铁脉石矿物，得到石英精砂。本发明实现深层海相沉积型石英砂表面脉石矿物的研磨剥离，提升石英砂品质，减少石英细粉的产生，资源最大化利用。本发明不同于传统的酸碱提纯工艺，不添加任何化学药剂，对环境的影响更小；石英精砂不仅满足生产超白玻璃，也满足生产医药玻璃，提高了产品的附加值。

Description

一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法
技术领域
本发明属非金属矿物深加工技术领域，具体涉及一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法。
背景技术
石英砂是制造玻璃的主要原料，天然石英砂在成矿过程中会共生或伴生有Fe2O3、TiO2等杂质矿物，这些含有有害金属元素的杂质矿物存在直接影响了石英砂工业品质和使用价值。优质浮法玻璃一般要求石英砂中Fe2O3含量小于600ppm，超白玻璃则要求石英砂中Fe2O3含量在100ppm以下，因此超白玻璃对石英砂的原料、生产工艺等提出了更高的要求。
相较于石英岩矿，海相沉积砂具有易开采、粒度天然合格、工艺流程简单、运输快捷等优点。近年来，福建、海南等沿海地区利用表层海相沉积砂为原料，采用“筛分—分级—擦洗—重选—磁选”工艺流程生产超白玻璃用石英砂。但随着国内市场好转、开采日益加剧，目前品质较好的表层砂资源已日渐枯竭，而深层海相沉积砂由于脉石矿物含量高、嵌布粒度细，采用“筛分—分级—擦洗—重选—磁选”工艺流程生产的石英精砂铁含量为0.015～0.02%，虽然能满足当前市场优质浮法玻璃砂的要求，但已无法满足超白玻璃用石英砂的要求。研究开发品质较差的深层海相沉积型石英砂提纯工艺技术迫在眉睫。
发明内容
本发明目的在于解决深层海相沉积型石英砂脉石矿物含量高且嵌布特性细、现有工艺技术无法达到超白玻璃用石英砂指标要求的问题，并提供一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法，其特征在于包括以下步骤：
a.以深层海相沉积型石英砂原砂为原料，采用包括除杂、脱泥、多段连续重选的现有技术去除杂草、砾石、细泥以及含锆、钛比重大的脉石矿物后，得到深层海相沉积型石英砂初砂；
b.将来自步骤a的石英砂初砂，采用分级设备进行窄粒级分级，得到粗粒级分级沉砂和细粒级石英砂，其中粗粒级分级沉砂进入闭路磨剥作业，细粒级石英砂直接作为浮法玻璃用石英砂；
c. 将来自步骤b的分级沉砂进行“砂磨-分级”联合的窄粒级闭路磨剥作业，采用砂磨机进行磨剥，剥离分级沉砂表面伴生的脉石矿物，得到磨剥初砂，随后进入分级设备进行分级；分级后的磨剥初砂脱除粒度小于0.105mm的石英微粒和单体解离的脉石矿物，得到合格粒级的磨剥精砂进入磁选作业，石英微粒作为制备硅微粉的原料；
d. 将来自步骤c合格粒级的的磨剥精砂经多段磁选工艺处理，根据石英砂实际含铁脉石矿物的含量进行工艺配制，多段磁选磁场强度为10000～16000Gs，经多段磁选工艺，分离出云母、钛铁矿等含铁脉石矿物，得到石英精砂。
在上述技术方案的基础上，有以下进一步的技术方案：
所述步骤a中石英砂初砂粒度范围为0~0.71mm，其中-0.105mm粒级含量≤5%。
步骤b中粗粒级分级沉砂粒度范围为X~0.71mm，细粒级石英砂粒度范围为0~X mm，根据不同来源的石英砂初砂不同粒级脉石矿物含量差异进行分级粒度控制选择，X的取值范围为0.15~0.3mm。
所述步骤c中砂磨机为内衬磨机，内衬材质为氧化铝或氧化锆，磨矿介质球直径为8～15mm，磨矿介质球材料为氧化铝或氧化锆。
所述步骤c中粗粒级分级沉砂经砂磨机磨剥，得到的磨剥初砂中-Y mm（即小于Ymm）粒级含量为80~95%，控制磨剥返砂粒度范围为Y~0.71mm，形成闭路磨剥作业；磨剥初砂中脱除粒度小于0.105mm细粒级石英微粒后，得到磨剥精砂， Y值根据分级沉砂不同粒级脉石矿物含量及嵌布特性进行磨矿控制选择，Y的取值范围为0.3~0.5mm。
所述步骤d中石英精砂粒度范围为0.105mm~Y mm，其中Y的取值范围为0.3~0.5mm，SiO2含量≥99.2%，Fe2O3含量≤0.01%，Al2O3含量≤0.2%。
在上述技术方案中：
深层海相沉积型石英砂原砂，主要包括石英、蒙脱石、云母、锆石、钛铁矿、黄铁矿、角闪石、电气石、金红石等，原砂脉石矿物含量高且嵌布特性复杂，粒度分布集中，分选困难，提纯工艺难度大。采用除杂、脱泥、多段连续重选等手段去除杂草、砾石、细泥以及含锆、钛等比重较大的脉石矿物，得到深层海相沉积型石英砂初砂。
所述窄粒级分级作业，突破现有方法制备玻璃用石英砂的粒度范围为0.105～0.71mm，同时解决了深层海相沉积型石英砂因粒度范围集中而难以分选，产品质量差等问题，提高了产品的附加值。
所述“砂磨-分级”联合的窄粒级闭路磨剥作业，砂磨机与多级分级设备联合使用，实现磨剥作业的闭路循环，不同于传统磨矿作业使石英砂磨碎，“砂磨-分级”作业主要使石英砂表面的脉石矿物研磨剥离，从而达到脉石矿物单体解离。
本发明上述所有步骤中均未添加任何化学药剂，对环境影响小；石英精砂粒度指标高于玻璃用石英砂粒度要求，降低玻璃熔制能耗，提高石英砂熔融效率；同时，石英精砂不仅满足超白玻璃用石英砂原料，也满足医药玻璃用石英砂原料，提高了产品的附加值。
附图说明
图1是本发明的工艺流程简图。
具体实施方式
实施例一，参考图1：
a.来自海南的深层海相沉积型石英砂SiO2含量为99.09%，Fe2O3含量为0.08%，Al2O3含量为0.45%。原矿中+0.3mm（即大于0.3mm）粒级含量38.50%，-0.3mm至+0.105mm粒级含量60%，-0.105mm粒级含量为1.5%。
b.经筛网（筛网尺寸0.71mm）去除杂草、砾石，脱泥，φ800螺旋溜槽3段连续重选（水量依次为900L/h，800L/h，700L/h）去除含锆、钛等比重较大的脉石矿物，得到石英砂初砂，粒度范围为0~0.71mm，其中-0.105mm粒级含量≤5%；
c.将来自步骤b的石英砂初砂经φ75水力分级机进行分级，水量为400L/h，控制分级粒度为0.3mm，得到的分级沉砂进入闭路磨剥作业；
d.将来自步骤c的分级沉砂经100AJP砂磨机和MRS0408高频筛进行“砂磨-分级”闭路磨剥作业，内衬和介质球为氧化铝材质，介质球直径为12mm，石英砂和水重量比为1:1，石英砂和介质球重量比1:8，磨剥时间为9min。
经磨剥作业后得到的磨剥初砂+0.3mm粒级含量为5.21%，-0.3mm至+0.105mm粒级含量为78.76%，-0.105mm粒级含量为16.03%，经分级作业后得到磨剥精砂，磨剥精砂中+0.3mm粒级含量为0.48%，-0.3mm至+0.105mm粒级含量为94.58%，-0.105mm粒级含量为4.94%。
e.将来自步骤d中的磨剥精砂，经SSS-I-φ145高梯度强磁选机进行2段磁选工艺处理，磁场强度分别为10000Gs、13000Gs，分离含铁脉石矿物，即得到一种石英精砂，石英精砂SiO2含量为99.68%，Fe2O3含量为0.0076%，Al2O3含量为0.12%。
实施例二：
a.来自海南的深层海相沉积型石英砂SiO2含量为99.21%，Fe2O3含量为0.098%，Al2O3含量为0.43%。原矿中+0.4mm粒级含量45%，-0.4+0.105mm粒级含量53%，-0.105mm粒级含量为2.0%。
b.经手筛（筛网尺寸0.71mm）去除杂草、砾石，脱泥，φ800螺旋溜槽2段连续重选（水量依次为900L/h，800L/h）去除含锆、钛等比重较大的脉石矿物，得到石英砂初砂；
c.将来自步骤b的石英砂初砂经φ75水力分级机进行分级，水量为300L/h，控制分级粒度为0.2mm，得到分级沉砂进入闭路磨剥作业；
d.将来自步骤c的分级沉砂经100AJP砂磨机和MRS0408高频筛进行“砂磨-分级”闭路磨剥作业，内衬和介质球为氧化铝材质，介质球直径为15mm，石英砂和水重量比为1:1，石英砂和介质球重量比1:6，磨剥时间为12min，经磨剥作业后磨剥初砂中+0.4mm粒级含量为8.24%，-0.3mm至+0.105mm粒级含量为85.45%，-0.105mm粒级含量为6.31%，经分级作业后得到磨剥精砂，磨剥精砂中+0.3mm粒级含量为2.35%，-0.3mm至+0.105mm粒级含量为94.89%，-0.105mm粒级含量为2.76%。
e.将来自步骤d的磨剥精砂经SSS-I-φ145高梯度强磁选机进行1段磁选工艺处理，磁场强度为13000Gs，分离含铁脉石矿物，即得到一种石英精砂，石英精砂SiO2含量为99.60%，Fe2O3含量为0.0084%，Al2O3含量为0.13%，
实施例三：
a.来自马来西亚的深层海相沉积型石英砂SiO2含量为99.18%，Fe2O3含量为0.075%，Al2O3含量为0.50%。原矿中+0.4mm粒级含量22.5%，-0.4+0.105mm粒级含量73.4%，-0.105mm粒级含量为4.1%。
b.经手筛（筛网尺寸0.71mm）去除杂草、砾石，脱泥，φ800螺旋溜槽2段连续重选（水量依次为900L/h，800L/h）去除含锆、钛等比重较大的脉石矿物；
c.将来自步骤b的石英砂初砂经φ75水力分级机进行分级，水量为200L/h，控制分级粒度为0.15mm，分级沉砂进入闭路磨剥作业；
d.将来自步骤c的分级沉砂经100AJP砂磨机和MRS0408高频筛进行“砂磨-分级”闭路磨剥作业，内衬和介质球为氧化铝材质，介质球直径为15mm，石英砂和水重量比为1:1，石英砂和介质球重量比1:8，磨剥时间为9min，经磨剥作业后的磨剥初砂+0.3mm粒级含量为10.21%，-0.3+0.105mm粒级含量为80.45%，-0.105mm粒级含量为9.34%，经分级作业后得到磨剥精砂，磨剥精砂中+0.3mm粒级含量为0.99%，-0.3mm至+0.105mm粒级含量为95.02%，-0.105mm粒级含量为3.99%。
e.将来自步骤d的磨剥精砂经SSS-I-φ145高梯度强磁选机进行2段磁选工艺处理，磁场强度分别为10000Gs、14000Gs，分离含铁脉石矿物，即得到一种石英精砂，石英精砂SiO2含量为99.50%，Fe2O3含量为0.0086%，Al2O3含量为0.18%。
表1 实施结果
Figure 483944DEST_PATH_IMAGE002
根据实施结果显示，所得一种利用深层海相沉积型石英砂制备超白玻璃原料均能满足超白玻璃、药用玻璃用石英原料的化学指标要求。
以上实施例仅是对本发明的优选实例进行描述，并未对本发明的范围进行限定；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可以利用上述方法和技术内容对本发明技术方案做变动、修改或等同替换。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实例所做任何修改、等同替换、等效变化和修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法，其特征在于包括以下步骤：
a.以深层海相沉积型石英砂原砂为原料，采用包括除杂、脱泥、多段连续重选的现有技术去除杂草、砾石、细泥以及含锆、钛比重大的脉石矿物后，得到深层海相沉积型石英砂初砂；
b.将来自步骤a的石英砂初砂，采用分级设备进行窄粒级分级，得到粗粒级分级沉砂和细粒级石英砂，其中粗粒级分级沉砂进入闭路磨剥作业，细粒级石英砂直接作为浮法玻璃用石英砂；
c. 将来自步骤b的分级沉砂进行“砂磨-分级”联合的窄粒级闭路磨剥作业，采用砂磨机进行磨剥，剥离分级沉砂表面伴生的脉石矿物，得到磨剥初砂，随后进入分级设备进行分级；分级后的磨剥初砂脱除粒度小于0.105mm的石英微粒和单体解离的脉石矿物，得到合格粒级的磨剥精砂进入磁选作业，石英微粒作为制备硅微粉的原料；
d. 将来自步骤c合格粒级的的磨剥精砂经多段磁选工艺处理，根据石英砂实际含铁脉石矿物的含量进行工艺配制，多段磁选磁场强度为10000～16000Gs，经多段磁选工艺，分离出云母、钛铁矿等含铁脉石矿物，得到石英精砂。
2.根据权利要求1所述一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法，其特征在于：所述步骤a中石英砂初砂粒度范围为0~0.71mm，其中-0.105mm粒级含量≤5%。
3.根据权利要求1或2所述一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法，其特征在于：步骤b中粗粒级分级沉砂粒度范围为X~0.71mm，细粒级石英砂粒度范围为0~X mm，根据不同来源的石英砂初砂不同粒级脉石矿物含量差异进行分级粒度控制选择，X的取值范围为0.15~0.3mm。
4.根据权利要求3所述一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法，其特征在于：所述步骤c中砂磨机为内衬磨机，内衬材质为氧化铝或氧化锆，磨矿介质球直径为8～15mm，磨矿介质球材料为氧化铝或氧化锆。
5.根据权利要求1或2所述一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法，其特征在于：所述步骤c中粗粒级分级沉砂经砂磨机磨剥，得到的磨剥初砂中-Y mm粒级含量为80~95%，控制磨剥返砂粒度范围为Y~0.71mm，形成闭路磨剥作业；磨剥初砂中脱除粒度小于0.105mm细粒级石英微粒后，得到磨剥精砂，Y值根据分级沉砂不同粒级脉石矿物含量及嵌布特性进行磨矿控制选择，Y的取值范围为0.3~0.5mm。
6.根据权利要求4所述一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法，其特征在于：所述步骤c中粗粒级分级沉砂经砂磨机磨剥，得到的磨剥初砂中-Y mm粒级含量为80~95%，控制磨剥返砂粒度范围为Y~0.71mm，形成闭路磨剥作业；磨剥初砂中脱除粒度小于0.105mm细粒级石英微粒后，得到磨剥精砂， Y值根据分级沉砂不同粒级脉石矿物含量及嵌布特性进行磨矿控制选择，Y的取值范围为0.3~0.5mm。
7.根据权利要求1或2所述一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法，其特征在于：所述步骤d中石英精砂粒度范围为0.105mm~Y mm，其中Y的取值范围为0.3~0.5mm，SiO2含量≥99.2%，Fe2O3含量≤0.01%，Al2O3含量≤0.2%。
8.根据权利要求6所述一种深层海相沉积型石英砂的无害化提纯方法，其特征在于：所述步骤d中石英精砂粒度范围为0.105mm~Y mm，其中Y的取值范围为0.3~0.5mm， SiO2含量≥99.2%，Fe2O3含量≤0.01%，Al2O3含量≤0.2%。
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