石英砂選礦提純一般是以去除鐵雜質(zhì)為主要目的，鐵雜質(zhì)在石英礦中的賦存狀態(tài)，決定了選礦法可否將它們去除以及去除的程度。了解鐵雜質(zhì)是存在于哪些礦相中、是以何種形式存在、含量及其分布等情況，是擬定選礦提純方案和預測分選指標的重要依據。

1.石英砂中鐵雜質(zhì)的存在形式

　　石英砂中鐵雜質(zhì)賦存形式較為復雜多樣，或存在于粘土或長(cháng)石等礦相中，或以氧化鐵、含鐵礦形式附著(zhù)于顆粒表面，或賦存于石英顆粒內部。
 
（1）存在于黏土礦物中
 
　　在某些出露地表的沉積砂礦床中，含有較多的風(fēng)化黏土。這種黏土是由長(cháng)石、石灰石、頁(yè)巖等風(fēng)化而成的，黏土的成分是含有云母、石英、褐鐵礦、綠泥石、方解石和角閃石混合物的天然水成礬土硅酸鹽。其粒度很細，主要是由10μm以下的顆粒組成。
 
（2）存在于重礦物及磁性礦物中
 
　　重礦物系指相對密度大于2.9的礦物。這些礦物中大部分都具有磁性或弱磁性，鐵是這些礦物中的基本組成元素。所以我們也可以將它們稱(chēng)為是存在于單體礦物中，如磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、鈦鐵礦、鉻鐵礦、鐵橄欖石、褐橄欖石、褐鐵礦、等。
 
（3）存在于輕礦物中
 
　　輕礦物主要指長(cháng)石（通常為正長(cháng)石或微斜長(cháng)石）。長(cháng)石中的氧化鋁有時(shí)被氧化鐵取代，其量可達0.5%-0.7%。此外，還有高嶺石、白云母、方解石、白云石等。在這些輕礦物中，鐵是以類(lèi)質(zhì)同象形式進(jìn)入晶格中，由于它們的密度與石英十分接近，所以分離它們相當困難。
 
（4）存在于薄膜鐵中
 
　　石英砂中的石英顆粒，在純凈的情況下呈白色，受到污染后呈現灰色、褐色、黃色甚至紅色等。例如黏土可使之呈灰色或黃色，金屬礦物和其他暗色礦物能使之呈灰色，薄膜鐵使之呈黃色或紅色。我們平常見(jiàn)到的大都是受到污染的石英砂。
　　從成分上說(shuō)，石英顆粒的污染主要是鐵質(zhì)污染和泥質(zhì)污染。前者是指鐵的氧化物或氫氧化物對石英顆粒的污染。后者是指一系列層狀構造的鋁硅酸鹽的黏土類(lèi)礦物污染。
　　從成因上說(shuō)，可分為原生污染和次生污染。原生污染是指由礦染作用而導致的在某一礦物表面或內部被它種礦物污染的現象。礦染作用是在成礦過(guò)程中某種礦物以微?；虮∧町a(chǎn)于它種礦物內部或表面的現象，是與成礦過(guò)程密切相關(guān)的。還有因吸附作用而導致的在石英顆粒表面被它種礦物（或離子）污染的現象，稱(chēng)為次生污染。
　　石英顆粒受黏土礦物污染是與石英表面凹陷及縫隙以及黏土的可塑性相關(guān)的。這種附于石英顆粒表面的黏土質(zhì)比較容易去除，因為它們黏結并不牢固。而石英顆粒表面氧化鐵薄膜卻很難消除，這是因成礦作用造成的。實(shí)際上，所謂薄膜鐵主要是指這種情況。
 
（5）存在于連生體或晶格中
 
　　石英砂中的各種礦物基本上可以認為已經(jīng)處于單體解離狀態(tài)，故無(wú)需再施破碎，但石英顆粒與其他含鐵礦物連生在一起的情況仍然存在。這些連生體多數是暗色礦物，它們有的包裹在石英顆粒內部，有的鍍嵌在石英顆粒的邊緣，成為礦物集合體，所謂包裹鐵主要是指這種情況。
 
2.石英砂除鐵方法及選擇原則
 
　　石英砂的除鐵方法一般可分為三大類(lèi)：
 
第一類(lèi)：物理-機械方法，如磁選、重選、浮選、超聲波選礦和水洗等，這些方法適用于處理粗粒雜質(zhì)；
 
第二類(lèi)：化學(xué)方法，是以無(wú)機酸進(jìn)行浸取，通過(guò)化學(xué)反應去除細粒鐵鈦礦物或石英顆粒上的氧化鐵薄膜。這種方法雖然效率較高，但成本也較高，技術(shù)條件苛刻并對環(huán)境產(chǎn)生危害；
 
第三類(lèi)：是微生物選礦法，是以各種細菌分離氧化礦中的鐵，其過(guò)程較慢，目前工業(yè)化還有一定的難度。
 

▼常用的石英砂除鐵方法

 
（1）水洗脫泥
 
　　從石英砂中去除黏土礦物及細粒礦物是十分簡(jiǎn)單的。因為二者的粒度存在明顯差別，一般石英砂粒度范圍為0.075-1.0mm，而黏土礦物粒度小于50μm，一般小于20μm。因此，簡(jiǎn)單的水洗就可以去除黏土礦物。
　　洗礦一般是選礦中的準備作業(yè)。但對于石英砂來(lái)說(shuō)，幾乎都離不開(kāi)洗礦作業(yè)，這是因為石英砂礦中往往含有較多的風(fēng)化黏土。這些黏土甚至將石英顆粒包裹起來(lái)形成膠結塊。因此可以說(shuō)洗礦作業(yè)在石英砂選礦中是一個(gè)獨立的選別作業(yè)。有時(shí)經(jīng)過(guò)洗礦之后，就可以得到合格的石英砂。
　　清洗之前，通常要進(jìn)行粗篩（如孔徑5cm）以除去沙礫，然后用0.5-1.0mm的濕篩除去有礙于玻璃生產(chǎn)的粗砂粒。由于在篩上設有噴水裝置以助篩分，所以篩下物中，石英砂和黏土礦物就可以在水介質(zhì)中相互分離。
　　清洗可用不同的設備，如清洗槽、旋流器、上升水流水力分級機等。目前應用較多的是上升水流水力分級機。細粒礦物以泥漿方式由頂部溢流中排出，較粗和較重的顆粒由底部排出。
　　需要指出的是，石英砂的水洗脫泥，不僅是去除黏土礦物，而且還除去0.1mm以下的細粒礦物。它們主要還是石英，但長(cháng)石及重礦物含量更高一些，除去它們可以大幅度降低含鐵量，同時(shí)其粒度范圍更加符合玻璃工業(yè)的要求。
 
（2）重選
 
　　當石英砂中的鐵主要是以重礦物（相對密度大于2.9的礦物）形式存在時(shí)，應考慮用重選。重選往往能有效地用在石英砂全部粒級范圍內；而浮選往往對粒級范圍的上限是無(wú)效的，相反，對于混合顆粒、片狀顆粒、輕礦物顆粒及中等密度礦物，重選就變得困難。
　　重選的判斷準則是：E=（重礦物密度-介質(zhì)密度）/（輕礦物密度-介質(zhì)密度），當E大于2.5時(shí)，易于重選分離，該值減小則重選效率降低，當該值小于1.25時(shí)，則不適于重選法。
 
（3）磁選
 
　　磁選的優(yōu)點(diǎn)是選擇性強，在保持有效地去除雜質(zhì)礦物的同時(shí)，還能獲得很高的石英砂產(chǎn)量。石英砂中的強磁性礦物（如磁鐵礦）含量是很少的。幾乎沒(méi)有哪一個(gè)砂礦可以用弱磁場(chǎng)磁選機降低鐵量。
　　所以，適用于石英砂選礦的主要是強磁場(chǎng)選機。磁選的投資額是比較高的，但操作很簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低。
 
（4）浮選
 
　　為了去除含鐵的重礦物，浮選是比較簡(jiǎn)單的。對含鐵氧化物用的普通捕收劑是石油磺酸鈉。石油磺酸鹽也可以用脂肪酸代替。
　　如果要進(jìn)行石英和長(cháng)石的分離，浮選則比較困難。從石英中分離出長(cháng)石，主要是為了降低氧化鋁含量。鐵含量通常是伴隨著(zhù)鋁的降低而降低。過(guò)去采用的都是有氟浮選，即用氫氟酸（HF）作調整劑，用胺做捕收劑進(jìn)行浮選。但由于含氟物對環(huán)境的巨大危害，以及環(huán)境保護的標準不斷提高，現在已沒(méi)有理由再發(fā)展這種方法了。因而無(wú)氟浮選工藝得到了很大發(fā)展。這種方法是在用鹽酸或硫酸調節的酸性條件下，用十二烷基丙撐二胺（簡(jiǎn)稱(chēng)十二胺）作捕收劑進(jìn)行浮選的。
　　用浮選去除礦物中的鐵，可以達到比其他方法更好的結果。因為它不僅可以去除單體的含鐵礦物，也可以去除帶有鐵質(zhì)薄膜的石英顆粒，以及黏土礦物。所以，國外很多石英砂選礦廠(chǎng)都采用了浮選法。
　　浮選法的缺點(diǎn)是，要想去除鐵雜質(zhì)，就需要進(jìn)一步降低石英砂的粒度，使之呈單體解離狀態(tài)，因此，浮選對于粗粒來(lái)說(shuō)適應性差，而石英砂的粒度范圍對浮選來(lái)說(shuō)是較粗的。此外，還要特別考慮浮選藥劑對周?chē)h(huán)境污染的問(wèn)題。
 
（5）薄膜鐵的去除方法
 
　　由于薄膜鐵的存在，往往經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的水洗及重磁選流程仍然不能滿(mǎn)足生產(chǎn)合格砂的要求。因此，去除薄膜鐵是一個(gè)很普遍的問(wèn)題。去除薄膜鐵的方法，主要有攪拌式擦洗、超聲波清洗及酸洗等方法。
 
①攪拌擦洗
 
　　這種方法一般可以去除那些黏附于石英表面的黏土礦物以及部分較為疏松的氧化物，但由于氧化鐵薄膜很薄，也很牢固，所以這種方法不太可能去除它們。必要時(shí)可采取添加化學(xué)劑的方法。
 
②超聲波清洗
 
　　原理是清洗液中引入超聲波，使清洗液中產(chǎn)生強烈的空化作用，由空化作用產(chǎn)生強大的機械力，將礦物表面黏附的雜質(zhì)剝落。超聲振動(dòng)的頻率和礦物在超聲波作用區停留的時(shí)間，取決于表面礦物的性質(zhì)以及它們與主要礦物結合的牢固程度。在超聲波的作用下，礦物表面的薄膜及其他雜質(zhì)解離下來(lái)，并以細泥的形式進(jìn)入液相，通過(guò)洗滌和脫水使之除去。
　　該方法法不僅可以清除石英表面的雜質(zhì)，而且也可清除不均勻處及微小縫隙處和雜質(zhì)，這就保證了獲得高純度的清洗效果。為了提高超聲清洗效果，可以添加少量的試劑（如碳酸鈉）、表面活性劑（如水玻璃）。
 
③化學(xué)處理
 
　　化學(xué)處理石英砂的除鐵效果較好，但其成本較為昂貴，技術(shù)條件要求比較苛刻，對環(huán)境有危害。但為了獲得更高純度的石英砂，今后采用化學(xué)方法處理，也將是不可避免的。
　　酸浸及酸洗是普通化學(xué)處理方法，可分為冷酸處理和熱酸處理。在靜態(tài)條件下，靠酸對礦物的溶解作用進(jìn)行的處理叫做酸浸；在酸性介質(zhì)中進(jìn)行擦洗的作業(yè)可稱(chēng)為酸洗。酸浸需要相當長(cháng)的時(shí)間，特別是冷酸溶解需要的時(shí)間很長(cháng)。
　　堿處理法：常用的堿性藥劑有NaOH和Na2CO3。其作用原理是使不溶性的有價(jià)金屬轉化為可溶性的金屬鈉鹽，從而達到硅砂凈化的目的。
　　氯化法：將氯氣.、氯化鈉、氯化銨與石英砂一起加熱，使砂中的鐵成為FeCl3氣體揮發(fā)，也可達到除鐵的目的。
　　需要指出的是，化學(xué)處理并不僅僅限于處理氧化鐵薄膜，它們對薄膜鐵及細粒黏土中的鐵有效，對其他含鐵的礦物也都具有部分溶解的作用。
 
（6）微生物法
 
　　研究表明：黑曲霉菌株能除去石英砂中的鐵，但處理時(shí)間較長(cháng)?？梢詥为毣蚵?lián)合使用各種物理機械方法和化學(xué)方法除去石英砂中的鐵，它們的效率在很大程度上取決于處理礦物原料的性質(zhì)。
 
（7）石英砂選礦提純工藝的選擇原則
 
　　在實(shí)際應用中，只單獨使用一種方法就可以生產(chǎn)合格砂的情況是少見(jiàn)的。一般都需要多種方法配合使用。
　　對于某一種石英砂來(lái)說(shuō)，選礦流程的確定要考慮下列因素：
 
（1）待處理石英砂的原始成分及鐵的賦存狀態(tài)；
（2）用戶(hù)對石英砂精礦的質(zhì)量要求；
（3）選礦廠(chǎng)的投資和生產(chǎn)成本的限度；
（4）對周?chē)h(huán)境的污染問(wèn)題。
 

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編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
 

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