内蒙古某地石英矿选矿工艺试验研究

2022-03-08裴业虎

中国非金属矿工业导刊 2022年1期

裴业虎

(1.江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州 341000；2.广东省佛山地质局，广东佛山 528000)

石英是地壳中最为常见和研究最多的一种矿物[1]。石英作为一种重要的工业矿物原料[2-6]，在现代工业产品中有近百种都需要用到石英矿物作为生产原料，其应用已不再仅仅局限于传统玻璃制品等领域，而开始应用于石英板材、光伏玻璃砂等领域[7-12]。石英板材是以石英矿物为主要骨料的新型装修装饰材料，具备生产过程低能耗、产品环保、无辐射、高硬度、耐高温、不渗油污等优点。随着国家能耗双控政策和碳达峰中和目标的提出，国家对高能耗的建筑材料生产会严格控制，石英石板材是一种符合国家可持续发展战略的装饰材料。近年随着石英板材生产消费的大幅增加，石英粉供不应求，石英粉市场价格也居高不下。本文就内蒙古某地的石英矿为原料，探索试验可以制成满足石英板材用石英粉要求的生产工艺。

1 原矿物化分析

对矿石进行XRD物相分析(图1)和在显微镜下鉴定，矿物成分较简单，主要为石英，极少量钾长石、白云母、辉石、磁铁矿等。

图1 石英矿石XRD分析图谱

矿石中主要化学组分为SiO2，次要化学组分CaO、Al2O3、Fe2O3等，MgO、K2O、Na2O、Cr2O3含量均较低(表1)。

表1 石英原矿化学分析结果 (单位：%)

2 试验设备及试剂

YHCP-180×150氧化锆锤式破碎机、WBS-1型白度仪、101A-1型数显电热鼓风干燥箱、GM-52型陶瓷球磨机、WQM-50L棒磨机、TLH-500T高梯度磁选机、ZNCL-TS-500型恒温搅拌器、草酸(分析纯)、氢氟酸(分析纯)。

3 工艺试验结果与讨论

3.1 破碎—筛分—陶瓷球磨工艺

把矿石放入YHCP-180×150型氧化锆锤式破碎机中破碎至小于4目(-4.75mm)，并进行筛分。筛分的粒级是4～16目，16～40目，40～120目，-120目四个粒级。分别把四个粒级的石英砂放进GM-52型陶瓷球磨机进行磨矿，磨矿粒度控制在-325目85%±2%通过，把磨好的石英粉进行白度测试和SiO2、Fe2O3含量测试(表2)，用于评估不同粒径石英砂硅、铁含量对石英粉白度指标的影响。结果表明，Fe2O3含量和白度指标呈现明显的负相关，铁含量越高，白度越低，而SiO2含量和白度的相关性不是很明显(图2)。

表2 四个粒级的石英砂、石英粉分析测试结果

图2 SiO2、Fe2O3和白度指标关系图

3.2 棒磨—强磁选—陶瓷球磨工艺

把小于4目(-4.75mm)的石英砂，放入WQM-50L棒磨机中湿法棒磨，棒磨后的物料过16目筛，筛上矿物返回再磨。筛下矿物再用120目筛筛分，120目筛下石英砂作为尾矿直接抛弃(图3)。接着把120目筛上石英砂脱水浓缩，进入TLH-500T立环高梯度磁选机强磁选，磁选强度设定为1.3T，磁选后石英精砂经过脱水，放入101A-1型数显电热鼓风干燥箱中烘干后测试化学指标。烘干后的石英精砂放入GM-52型陶瓷球磨机，进行磨粉测试白度(表3)。

图3 棒磨—磁选—磨粉工艺流程图

表3 石英精砂、石英粉分析测试结果

经过水磨和强磁选后，石英砂的SiO2含量提高了，Al、Fe含量降低比较明显。磁选精砂经过烘干磨粉后石英粉白度达到了92.9。

3.3 磁选精砂—酸洗—陶瓷球磨工艺

磁选精砂通过镜下观察，部分存在被铁浸染的黄褐色石英颗粒(图4)。为进一步提升石英粉的白度，采用酸洗工艺来进一步去除杂质。把磁选精砂200g加入到四氟乙烯烧杯中，然后加入150mL蒸馏水，再加入氢氟酸(化学纯)3mL，草酸(化学纯)3.0g，并放置于ZNCL-TS-500型恒温搅拌器上浸出，设定浸出温度为80℃，浸出时间4小时。浸出完成后，用蒸馏水洗涤至pH值至中性。再把石英砂烘干测试石英砂的铁含量，并放入GM-52型陶瓷球磨机中磨粉，测试白度(表4)。