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安徽科技学院学报,2008,22(2):35～38Journal of Anhui Science and Technol ogy University石英砂除铁方法的研究李 勇,王玉连,秦炎福,李 倩,官邦贵,吕跃凤(安徽科技学院 理学院,安徽 凤阳 233100)摘 要:通过介绍不同除铁方法的原理、效果及影响因素,并对比了各种除铁方法的优缺点,为生产企业选择什么的方法除去石英砂中的含铁杂质提供了参考意见。
其中,磁选法除铁和浮选法除铁应用的领域广泛,适用于大规模生产,除铁效果较好;超声波除铁和酸浸法除铁可获得高纯石英砂。
关键词:石英砂;含铁杂质;除铁中图分类号:T D873 文献标识码:A 文章编号:1673-8772(2008)02-0035-04 Study on M ethod of Re movi n g I ron fro m Sili ca SandL I Yong,WANG Yu-lian,Q IN Yan-fu,L IQ ian,G UANG Bang-gui,LV Yue-feng(College of Sciences,Anhui Science and Technol ogy University,Fengyang233100,China) Abstract:The article intr oduced p rinci p le,efficiency and influencing fact ors of many different ir on-re moval methods,and compared their advantage and disadvantage.The article gave the p r oducing enter p rise suggesti ons about which methods should take t o re move i m purity of ir on fr om silica sand.I n the all ir on-re moval methods, method of magnetic separati on and fl otati on were abr oad app lied t o ir on-re moval.The t w o methods were the sa me with mass p r oducti on,and the effect of ir on-re moval was very good.Ir on-re moval method of ultras onic and acid leaching can p r oduce high-purified silica sand.Key words:Silica sand;I m purity of ir on;Ir on-re moval石英砂又称硅砂,是一种应用领域十分广泛的非金属矿物原料。
石英砂除铁方案一：提纯工艺: 石英原矿—粗碎—手选—细碎—分级—磁选—浮选——酸浸——洗涤——脱水——干燥。
第一步：磁选，磁场强度最大的适宜为10000 Oe经本次选别后, + 40 目SiO2品位可达99.05 % ,Fe2O3含量为0.071 %; 40 ～ 80 目SiO2品位为99.09 % , Fe2O3 含量0.070 %; 80～140 目SiO2品位99.14 % , Fe2O3含量0.067 %; 140～200 目SiO2品位99.10 % , Fe2O3含量0.069 %。
第二步：浮选浮选工序主要是除去石英中的云母及Fe2O3。
用H2SO4作调整剂, pH = 2.5～3 , 石油磺酸钠作捕收剂, 松醇油作起泡剂。
经浮选后, 云母可除去70 %左右, Fe2O3含量可降至0.013 %以下。
捕收剂的用量为800g/t时效果最佳。
第三步：酸浸法可供选择的酸有HCl 、HNO3、H2SO4、HF4种,每种酸对杂质的脱除效果是不同的。
对脱除Ti ,用浓H2SO4、王水、HF 效果较好。
HF 能溶解SiO2,这对脱除石英表面的Fe 、Ti 尤其是各种裸露的包裹体有较好效果。
但应严格控制用量, 否则将使SiO2产率下降, 另外还造成环境污染。
对Fe 、Al 、Mg 的脱除, 上述酸均有效果。
采用混合酸浸出能使各种酸间产生协同效应, 这是单一一种酸的酸浸所不能比拟的。
适宜的加酸顺序以及酸浸流程为:混合酸Ⅰ浸→洗涤,混合酸Ⅱ浸→洗涤, 其中混合酸Ⅰ为HCl : H2SO4 = 1 ∶0.3 , 混合酸Ⅱ为HCl 、H2SO4、HNO3、HF , HF 浓度不能大于10 % , 并按以上顺序依次投酸入槽中。
酸液浓度：酸液浓度过低, 耗时长, 产量低且除杂效果不好。
酸液浓度过高, 不但会使成本增加, 对设备的腐蚀加剧, 而且同样会使SiO2产量降低。
较适宜的酸的浓度为:较适宜的酸的浓度为: 对混合酸Ⅰ, 石英∶混合酸∶水=100∶55∶45 ; 对混合酸Ⅱ, 石英∶混合酸∶水= 100∶60∶50 。
石英砂选矿提纯一般是以去除铁杂质为主要目的，铁杂质在石英矿中的赋存状态，决定了选矿法可否将它们去除以及去除的程度。
了解铁杂质是存在于哪些矿相中、是以何种形式存在、含量及其分布等情况，是拟定选矿提纯方案和预测分选指标的重要依据。
一、石英砂中铁杂质的存在形式石英砂中铁杂质赋存形式较为复杂多样，或存在于粘土或长石等矿相中，或以氧化铁、含铁矿形式附着于颗粒表面，或赋存于石英颗粒内部。
（1）存在于黏土矿物中在某些出露地表的沉积砂矿床中，含有较多的风化黏土。
这种黏土是由长石、石灰石、页岩等风化而成的，黏土的成分是含有云母、石英、褐铁矿、绿泥石、方解石和角闪石混合物的天然水成矾土硅酸盐。
其粒度很细，主要是由10μm以下的颗粒组成。
（2）存在于重矿物及磁性矿物中重矿物系指相对密度大于2.9的矿物。
这些矿物中大部分都具有磁性或弱磁性，铁是这些矿物中的基本组成元素。
所以我们也可以将它们称为是存在于单体矿物中，如磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、钛铁矿、铬铁矿、铁橄榄石、褐橄榄石、褐铁矿、等。
（3）存在于轻矿物中轻矿物主要指长石（通常为正长石或微斜长石）。
长石中的氧化铝有时被氧化铁取代，其量可达0.5%-0.7%。
此外，还有高岭石、白云母、方解石、白云石等。
在这些轻矿物中，铁是以类质同象形式进入晶格中，由于它们的密度与石英十分接近，所以分离它们相当困难。
（4）存在于薄膜铁中石英砂中的石英颗粒，在纯净的情况下呈白色，受到污染后呈现灰色、褐色、黄色甚至红色等。
例如黏土可使之呈灰色或黄色，金属矿物和其他暗色矿物能使之呈灰色，薄膜铁使之呈黄色或红色。
我们平常见到的大都是受到污染的石英砂。
从成分上说，石英颗粒的污染主要是铁质污染和泥质污染。
前者是指铁的氧化物或氢氧化物对石英颗粒的污染。
后者是指一系列层状构造的铝硅酸盐的黏土类矿物污染。
从成因上说，可分为原生污染和次生污染。
原生污染是指由矿染作用而导致的在某一矿物表面或内部被它种矿物污染的现象。
石英砂提纯工艺讨论现状、进展及趋势随着科学技术的进步,光电源、电子工业、光通讯、SiO2薄膜材料、大规模和超大规模集成电路、激光、航天、军工等高科技产业迅猛进展,对高品级的石英原材料的需求量很大。
但由于这些特种石英原材料对质量的要求很高,通常需求含量大于99.9%,甚至99.99%,而允许的杂质含量特别低。
只有高品级天然一、二级水晶能达到要求。
而天然水晶资源日趋枯竭,特别是高品级天然水晶资源更是稀缺,并且活着界各地分布极不平衡,95%的水晶集中在巴西和马达加斯加,使得除此以外的国家都在努力找寻替代品。
目前解决水晶替代原材料有三种途径:（1）人造水晶；（2）溶胶—凝胶及四氧化硅气相沉淀法等人工合成；（3）用天然硅石加工提纯后代替水晶。
由于人造水晶和人工合成法产量低、能耗大、成本高,故大规模生产有较大的困难。
用自然界大量存在的硅石（包括石英岩、石英砂岩、脉石英为重要矿物的岩石）,经提纯后来制备高纯或超高纯石英原材料,具有来源广泛,生产成本低,批量大等优点,是代替天然水晶的最为有效的途径。
一、国内外替代水晶的高纯石英原材料的加工现状我国从20世纪80时代末开始讨论（石英）玻璃的一般石英原材料的提纯方法和工艺,已经取得肯定进展,所讨论产品能够达到二、三、四级水晶的水平。
但由于水晶在我国的储量有限,价格昂贵,质地不均匀,有些矿物杂质和工艺过程中的混杂物质不可能除掉。
江苏连云港地区目前处于用水晶作原材料制取超纯石英砂的国内最高水平,但是大量的工业化生产,矿物组织的均匀性和内在品质的化学含量的不稳定。
只适合于中、低档石英玻璃,高纯、低羟基石英原材料的技术难关还未攻克,我国大口径石英管、高质量石英棒和石英锭以及光通信使用的石英玻璃仍需要大量进口。
北京矿冶讨论总院作为我国最早的讨论机构,代表了我国在该领域的最高水平,但是国外最高水平还有肯定差距。
该院从矿物成矿机理、矿物特性入手,特别是在浮选提纯技术等方面进行了较为深入的讨论。
石英砂中铁的赋存状态和除铁技术进展在（石英砂）的各种应用领域中，铁是其中最有害的杂质，石英砂的提纯一般以除铁为重要目的。
一、铁在石英砂中赋存状态铁杂质在石英砂中的赋存状态，决议了用什么方法可将其去除以及去除的程度。
石英砂中的铁含量会随粒度的降低而上升，这是由于粒度小的颗粒中含重矿物和长石较多，与石英相比，它们不耐风化。
由石英砂的实在情况，可以将铁的赋存状态分为5种形式：（1）黏土矿物中一般出露地表的矿床中，含有的风化黏土较多。
这种黏土是由石灰石、长石、页岩等风化而成，黏土的重要成分含有石英、云母、褐铁矿、方解石和绿泥石混合物的天然水成钒土硅酸盐，其颗粒粒度很小（10um以下）。
（2）重矿物及磁性矿物中重矿物是指其相对密度大于2.9的矿物。
这些矿物大多具有磁性或弱磁性，铁是这些矿物中的基本元素。
（3）轻矿物中轻矿物重要是指长石。
长石中的Al有时被Fe给取代，其含量可高达0.5%—0.7%。
此外，还有白云母、高岭石、白云石、方解石等，在这些矿物中，Fe是以类质同象形式存在晶格中，由于其密度与石英差不多，所以分别相当困难。
（4）薄膜铁中石英砂中颗粒在纯洁情形下，呈白色，受到污染后呈褐色、灰色、黄色甚至红色等。
石英颗粒的污染重要是铁质污染和泥质污染。
在成矿过程中，某种矿物以薄膜或微粒状产生于石英矿物内部或者表面，这种成矿过程造成的铁质污染比较难除去。
实际上，所谓的薄膜铁大多是指这种情况。
（5）连生体或晶格中石英砂中的不同矿物基本上处于单体解离的状态，但石英砂中颗粒与其他含铁矿物连生在一起的情形依旧存在，这种连生体多数是暗色矿物，有的包裹在其颗粒的内部，有的镶嵌在颗粒的边缘，成为矿物集合体，这就是所谓的包裹铁。
二石英砂的除铁提纯方法对于铁的几种赋存状态，包裹铁是无法分别的。
假如要去除，需进一步降低其粒度，使呈单体解离状态，这与石英砂应用的粒级要求不一致。
从石英砂中除铁提纯有很多方法，但有一些目前只在试验室范围获得成功，尚未应用于工业生产。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
