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| 國內外硅藻土選礦提純技術(shù)研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-12-19 10:16:12 瀏覽次數： |
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硅藻土的主要化學(xué)成分為無(wú)定型SiO2，是一種天然多孔的硅質(zhì)礦物。硅藻土原礦中，大多伴生粘土類(lèi)礦物及有機質(zhì)，其中賦存于硅藻顆?？紫秲鹊恼惩令?lèi)雜質(zhì)由于粒度細、比表面積大，很難用常規選礦方法除去。除有機質(zhì)外，根據化學(xué)成分的不同，硅藻土原礦中的雜質(zhì)可分為鋁雜質(zhì)和鐵雜質(zhì)。鋁雜質(zhì)通常以長(cháng)石、云母和蒙脫石等粘土礦物為主。鐵雜質(zhì)包括：以氧化膜的形態(tài)包覆在硅藻顆粒表面；以鐵礦物或含鐵礦物的形式存在于原礦中；以細顆粒狀態(tài)存在于粘土或高嶺土化的長(cháng)石中和以固溶體的狀態(tài)存在于硅藻顆粒內部。
硅藻土選礦提純的目的就是要除去硅藻土中的鋁、鐵雜質(zhì)、碎屑及有機質(zhì)，實(shí)現碎屑礦物、粘土礦物、有機質(zhì)等與硅藻顆粒的分離，常見(jiàn)的選礦提純方法有干法或濕法分級、重力沉降、擦洗、浮選、磁選、化學(xué)選礦等。
各種硅藻土選礦提純工藝優(yōu)缺點(diǎn)對比
1 干法或濕法分級
干法或濕法分級是根據硅藻與脈石密度（相對密度）的差異，采用空氣分離器、旋轉式干燥機或水力旋流器等進(jìn)行硅藻土分選。
G. Goll]探討了采用干法分級處理低品位硅藻土的可能性，提出了通過(guò)選擇性破碎-空氣分級的選礦工藝用于生產(chǎn)不同硅藻土產(chǎn)品；Suzan S. Ibrahim 等研究了一種用水力旋流器分級分選中品位硅藻土的提純工藝，結果表明，經(jīng)過(guò)提純硅藻土純度得到了明顯提高。
王慶中采用了一種物理濕干法選礦工藝，原土通過(guò)低轉速攪拌機制成濃漿，稀釋時(shí)加入茶堿分散劑，經(jīng)初分離器、二次分離器分離石英砂和碎屑礦物后，在精分離器中分離粘土和富集硅藻，獲得濕硅藻精土，經(jīng)真空泵吸水、熱風(fēng)烘干后進(jìn)入干法分級機，通過(guò)分級獲得硅藻精土。雖然分級選礦工藝成本較低、無(wú)污染，但由于硅藻本身吸附能力強，單純的分級分選，無(wú)法除去硅藻表面及孔內的粘結性雜質(zhì)和薄膜鐵。
2 重力沉降分選
重力沉降分選是分散預先脫去粗砂后，根據硅藻原礦中硅藻與雜質(zhì)礦物粒度、密度的差異，在水介質(zhì)中沉降速度的不同進(jìn)行分選的一種物理選礦方法。
艾顯盛等采用擦洗分散-重力沉降分選工藝，對內蒙赤峰某低品位硅藻土進(jìn)行了提純工藝研究，原礦SiO2 含量從74.90%提高至81.24%；王慶中發(fā)明了一種通過(guò)擦洗制漿-重磁水沉降分離的工藝，通過(guò)負壓爆破機進(jìn)行負壓爆破分離后，再采用超聲波振蕩裝置進(jìn)行分離的方法，使硅藻與其它礦物分離；鄭水林等采用擦洗-磨礦-沉降分離工藝，成功制備出SiO2 含量大于90%的硅藻精土，但此工藝由于引入磨礦工藝，一定程度上會(huì )破壞硅藻殼體完整性；
楊德修等采用搗漿-分級-快速沉降-懸浮工藝，結合藥劑的分散作用，利用硅藻與雜質(zhì)在懸浮液中沉降性的不同，達到硅藻與粘土礦物分散的目的；Mohamed I. Al-Wakeel采用重力沉降法，對尼羅河中的硅藻土礦進(jìn)行了選礦研究，精土硅藻含量達到80%以上。
重選的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單。重力沉降主要是利用地球萬(wàn)有引力場(chǎng)，只有顆粒較大或者顆粒與流體密度差異明顯的情況下，重力沉降作用才明顯。由于硅藻本身顆粒小，密度小，常規重力選礦往往分選效率較低，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，且由于硅藻與粘土顆粒分散不充分，加之兩者沉降性質(zhì)差異不明顯，沉降過(guò)程中，難免發(fā)生硅藻與粘土顆粒之間彼此夾雜沉降的問(wèn)題，因此對于粘土含量較高的硅藻土礦很少得到高純度硅藻精土。
3 擦洗法
擦洗是利用水流以及顆粒之間的機械剪切力使硅藻殼表面的鐵質(zhì)薄膜以及與硅藻顆粒粘結的粘土雜質(zhì)和有機質(zhì)與其解離。目前，主要的擦洗方式有機械擦洗、棒磨擦洗、加藥擦洗等。一般來(lái)說(shuō)，擦洗的次數越多，精選的效果越好，特別是對粘土礦物含量較高的硅藻土原礦。
王澤民等對吉林長(cháng)白、臨江Ⅱ級硅藻土進(jìn)行了多次擦洗提純研究，最終選礦精土質(zhì)量達到一級土指標。但擦洗時(shí)間過(guò)長(cháng)會(huì )使設備磨損加重，造成過(guò)多的能源消耗，同時(shí)增加提純的成本。擦洗過(guò)程中，往往還需要添加分散劑，以保持擦洗礦漿中顆粒良好的分散性，從而提高后續分級分選的選擇性。
丁浩研究了組合分散劑在某低品位硅藻土物理提純中的分散作用，結果表明混合分散劑比單一藥劑的分散效果更為明顯；艾顯盛等以?xún)让沙喾宓推肺还柙逋翞樵?，研究了擦洗濃度、擦洗時(shí)間、擦洗次數、分散劑等對其物理提純效果的影響。
擦洗的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，但是單一的常規擦洗，只能實(shí)現硅藻顆粒與粘土類(lèi)雜質(zhì)的解離，不能將硅藻與細粒粘土類(lèi)雜質(zhì)實(shí)現分選，一般還需結合其它分選工藝。
4 酸浸法
酸浸提純硅藻土是利用硅藻不溶于酸(HF除外)，而其它的礦物雜質(zhì)能夠遇酸溶解的特性來(lái)實(shí)現硅藻土的提純。酸浸法是目前制備釩催化劑載體及精細化工產(chǎn)品應用比較多的一種方法，常用的酸為硫酸或鹽酸。
王澤民等以擦洗-重選提純的粗選精土為原料，研究了固液比、反應時(shí)間、溫度等影響因素對酸法提純效果的影響，并進(jìn)行了廢酸液綜合利用試驗；谷晉川等研究了微波作用下硅藻土酸浸提純的影響因素及工藝條件，結果表明，微波的作用可以強化酸浸提純的進(jìn)行，有利于提高酸浸效率及選礦效果；
孟憲毅采用重選預處理-酸浸工藝，以物理選礦所得的粗精礦為原料，進(jìn)行了酸浸選礦試驗，得到了SiO2 含量接近90%的硅藻精土；鄭水林等采用焙燒-酸浸聯(lián)用工藝對硅藻土進(jìn)行了提純處理，得到了SiO2 含量在90%以上的硅藻精土；
艾顯盛等采用擦洗-酸浸工藝提純赤峰含粘土硅藻土，可制備出含SiO2 含量在90%以上的優(yōu)質(zhì)硅藻土精土；Guilong Zhang 等研究了酸浸對于硅藻孔結構的修飾作用，認為酸浸法不僅可以提高硅藻含量，還可以對硅藻孔結構進(jìn)行修飾；OsmanSan 等研究了酸浸對硅藻土過(guò)濾性能及孔隙率的影響，并利用酸浸硅藻土制備硅藻土過(guò)濾材料與多孔陶瓷材料。
5 焙燒法
焙燒法是目前硅藻土提純比較經(jīng)濟、有效的一種方法，尤其是對于高燒失量的硅藻原礦，通過(guò)煅燒（煅燒溫度一般為600℃～1000℃），硅藻土原礦中的有機質(zhì)及其它低沸點(diǎn)雜質(zhì)被除去，SiO2 含量顯著(zhù)提高，同時(shí)表面酸強度得到增加。
硅藻土的比表面積隨焙燒溫度的提高而變大，450℃焙燒后達到最大值；此后隨焙燒溫度的升高而變小，焙燒溫度達到900℃以上以后，焙燒就會(huì )對硅藻殼體孔結構有破壞作用。
吳仙花等采用焙燒工藝，通過(guò)添入NH4HSO4，可以快速清除硅藻土中的部分Al2O3、Fe2O3雜質(zhì)；趙以辛等采用水洗－焙燒工藝對內蒙高燒失量低品位硅藻土進(jìn)行了提純研究，結果表明，精土SiO2 含量達到80%以上；
Nezahat Ediz 等研究了焙燒工藝對硅藻土過(guò)濾性能的影響，結果表明，煅燒溫度1000℃煅燒1h 條件下制得的煅燒硅藻土較原礦過(guò)濾性能明顯提高；BulentY?lmaz 等研究了煅燒工藝對硅藻土在水泥添加劑應用領(lǐng)域的影響，結果表明，煅燒后的硅藻土與原礦相比能夠顯著(zhù)提高水泥的機械性能。焙燒法具有一定的適用局限性，只適合高燒失量硅藻土，對粘土類(lèi)雜質(zhì)無(wú)去除效果，一般需要與其它方法配合使用。
6 熱浮選法
熱浮選法是根據硅藻殼體與粘土礦物、有機質(zhì)吸水、吸熱性能的不同，利用了在65℃以上硅藻活性很強而易與粘土和炭質(zhì)分離的特點(diǎn)，硅藻土礦經(jīng)陳化、破碎、制漿、通蒸汽，經(jīng)40~50min 的浮沉，料漿分成四層，自上而下，其中第二層即為硅藻含量最高的精土。將其分流后，精土料漿用板框壓濾機脫水、干燥得到最終精土產(chǎn)品。顯然，這種方法雖實(shí)用但很難控制，難以得到質(zhì)量穩定的硅藻精土產(chǎn)品。
7 選擇性絮凝法
選擇性絮凝法指的是通過(guò)添加選擇性絮凝劑，使微粒狀粘土礦物，絮凝為較粗的團塊，從而使硅藻殼與粘土礦物分離。
袁鵬等研究了表面活性劑、pH等因素對硅藻土中單礦物分散性的影響，采用選擇性絮凝-沉降工藝，包括擦洗預先除砂、超聲分散、選擇性絮凝等過(guò)程，降低了硅藻土原礦中的粘土含量；
石道民等采用選擇性絮凝-磁選流程，將硅藻土原礦中的粘土質(zhì)礦物及Fe2O3絮凝成聚團，然后通過(guò)磁選除去，得到SiO2含量大于86%的硅藻精土。選擇性絮凝工藝的選礦效果影響因素主要包括絮凝劑種類(lèi)、絮凝劑用量、絮凝時(shí)間、攪拌強度、濃度、溫度等，由于影響因素較多，選礦條件較為苛刻，實(shí)際生產(chǎn)中難以實(shí)施。
8 綜合提純法
由于低品位硅藻土復雜的理化特性，單一的選礦提純工藝往往得不到高純度硅藻精土，因此有較多綜合多種選礦提純工藝的報道。
張蘭英等采用熱浮選-磁選-酸煮提純工藝，對吉林某低品位硅藻土進(jìn)行了提純研究；魏存弟]采用熱浮選-磁選-酸煮法提純工藝，對吉林某中低品位硅藻土進(jìn)行了提純研究；
王澤民等采用擦洗-酸浸法，通過(guò)多次擦洗后酸浸，對吉林某中低品位硅藻土進(jìn)行了提純試驗研究；王寶嫻等采用搗漿分散-沉降分離-酸處理-焙燒的方法，將四川某低品位硅藻土SiO2含量由70.92%提高至81.74%；
蔡懷智等采用擦洗-沉降-強磁選-酸浸-焙燒聯(lián)合工藝，將四川米易某低品位硅藻土SiO2 含量從68.17%提高到85.38%；谷晉川等采用擦洗分散-分級除雜-酸浸除鐵-焙燒工藝，將四川某硅藻土礦提純?yōu)楹细竦闹鸀V劑。
展望：
過(guò)去20 年中，雖然國內外有大量硅藻土選礦提純技術(shù)研究的報道，但目前、為止大部分硅藻土選礦技術(shù)仍停留在實(shí)驗室研究階段。
美國Imerys FiltrationMinerals Inc.作為世界上硅藻土產(chǎn)品主要供應商之一，其藥品、食品級硅藻土產(chǎn)品主要采用煅燒-酸洗工藝。溝槽式重力沉降分選是一種半機械化的生產(chǎn)工藝，選礦區占地面積大，生產(chǎn)效率與回收率低，而且受氣候限制明顯。在云南和廣東雷州半島由于冬天氣候溫暖，沉降溝槽可露天建造，投資較少，然而在北方地區，尤其是吉林、內蒙等北方硅藻土礦區，這種方法不具有可行性。隨著(zhù)優(yōu)質(zhì)硅藻土資源的逐年減少及國內市場(chǎng)對硅藻土產(chǎn)品需求量的增加，低品位硅藻土產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及綜合利用將成為未來(lái)硅藻土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
硅藻土物理選礦的難點(diǎn)在于如何解決硅藻顆粒與微細粒雜質(zhì)礦物的分散、分離以及如何提高分選效率問(wèn)題上。首先，由于微細粒礦物分散后容易發(fā)生二次團聚，將會(huì )影響后續選礦作業(yè)的選擇性，因此，微細粒礦粒高效分散技術(shù)的開(kāi)發(fā)是提高后續硅藻土選礦選擇性和分選精度的前提；其次，由于常規重力沉降選礦僅僅依靠地球萬(wàn)有引力，分選精度和效率較低，而且不能連續進(jìn)行，選礦廠(chǎng)占地面積大，分選精度與分選效率低。因此，低品位硅藻土選礦必須提高分選精度和分選效率。層流離心分選是在離心力場(chǎng)中進(jìn)行，可以強化細粒礦物的分離效果，提高分選的選擇性、分選精度及分選效率。目前國內采用的工業(yè)化選礦技術(shù)主要就\是在云南、廣東等南方地區有所應用的溝槽式重力沉降工藝以及北方小規模的酸洗工藝，尚無(wú)采用層流離心分選方法進(jìn)行硅藻土選礦的報道。
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