貴州砂型輔料為您介紹石英砂主要除鐵方法有哪些？

由于含鐵雜質(zhì)的存在大大降低了石英砂的使用價(jià)值，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，例如在玻璃生產(chǎn)中，含鐵雜質(zhì)對(duì)玻璃的生產(chǎn)和質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生較大的危害，特別是對(duì)玻璃熔制過(guò)程中的熱力學(xué)性質(zhì)和玻璃成品的透光性。因此在生產(chǎn)過(guò)程中提高石英砂的品位降低鐵元素的含量就顯得非常重要。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中先把原料進(jìn)行水洗脫泥，再采用機(jī)械擦洗、磁選、浮選、超聲波清洗、酸浸等工藝來(lái)除去石英砂中的鐵元素，提高石英砂的使用價(jià)值。

一、機(jī)械擦洗除鐵

機(jī)械擦洗是借助機(jī)械外力和砂粒問(wèn)的碰撞與摩擦來(lái)除去石英砂表面的薄膜鐵及粘附在石英砂表面的含鐵礦物。目前，擦洗技術(shù)主要是棒磨擦洗和機(jī)械擦洗。對(duì)于機(jī)械擦洗，一般認(rèn)為影響擦洗效果因素主要是擦洗機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和配置形式，其次為工藝因素，包括擦洗時(shí)間和擦洗濃度。機(jī)械擦洗的效率隨礦漿濃度增加而提高，原因是增加礦漿濃度可以使顆粒之間碰撞的幾率增加。

研究表明，砂礦擦洗濃度在50%～60%之間效果最好。擦洗時(shí)間原則上以初步達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求為基準(zhǔn)，不宜過(guò)長(zhǎng).因?yàn)闀r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)加大設(shè)備磨損，提高能耗和造成選礦提純成本的增加。如果采用加藥高效強(qiáng)力擦洗，配合適當(dāng)?shù)墓に嚭驮O(shè)備，采用棒磨擦洗效果會(huì)更好，因?yàn)榧铀幙梢栽龃箅s質(zhì)礦物和石英顆粒表面的電斥力，增強(qiáng)雜質(zhì)礦物與石英顆粒相互間的分離效果。對(duì)某地原礦+0.3mm?以上的石英砂進(jìn)行棒磨擦洗試驗(yàn)，F(xiàn)e2O3從0.19%降低到0.10%，鐵的去除率達(dá)47.4%。

與其它除鐵工藝相比較該LT藝具有以下特點(diǎn)：1)產(chǎn)品質(zhì)量好、可以達(dá)到浮法玻璃對(duì)優(yōu)質(zhì)硅砂的質(zhì)量要求;2)產(chǎn)量大?，F(xiàn)在一些小規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)和加工企業(yè)使用這種方法除鐵的較多，因?yàn)樗杀镜筒僮骱?jiǎn)單，但除鐵率相對(duì)較低。

二、磁選除鐵

石英砂中主要礦物—石英，是反磁性物質(zhì)，在磁場(chǎng)中不能被磁化。而石英砂中含鐵的雜質(zhì)礦物：赤鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦、針鐵礦等，大部分都是磁性物質(zhì)在磁場(chǎng)中可以被磁化。在磁選工藝上就是利用這一性質(zhì)上的差異，通過(guò)磁選除去石英砂中的這些含鐵雜質(zhì)礦物。為了達(dá)到除去含鐵礦物目的，使磁性礦物與非磁性礦物分離，作用在磁性礦物上的磁力必須滿足如下條件：作用于磁性礦粒上的磁力大于作用于磁性礦粒上的所有機(jī)械力的合力。

磁選分為干選和濕選。以海南義昌石英砂礦生產(chǎn)工藝流程為例，把干選和濕選兩種工藝進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，濕式強(qiáng)磁選存在磁選機(jī)耗電量大、介質(zhì)易磨損、生產(chǎn)用水量大、運(yùn)行和維修成本高等缺陷。干式強(qiáng)磁選工藝操作方便，運(yùn)行和維修成本比濕式低。

在磁選工藝中，濕式強(qiáng)磁選機(jī)可以最大限度地清除包括連生體顆粒在內(nèi)的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦物。一般而言，對(duì)含雜以弱磁性雜質(zhì)礦物為主的石英砂，利用濕式強(qiáng)磁機(jī)在10000奧斯特以上可以選出;對(duì)含雜質(zhì)以磁鐵礦為主的強(qiáng)磁性礦物，則采用弱磁機(jī)或中磁機(jī)進(jìn)行選取效果比較好。在生產(chǎn)中采用濕式強(qiáng)磁選機(jī)最佳可獲得Fe2O3為0.036%的優(yōu)質(zhì)石英砂精礦。濕式強(qiáng)磁選機(jī)除鐵效果受給料量、沖洗水量、磁場(chǎng)強(qiáng)度等參數(shù)影響，其中以磁場(chǎng)強(qiáng)度影響最大。另外，磁選次數(shù)越多，石英砂粒度越細(xì)，除鐵效果越好。

三、超聲波除鐵

超聲波是一種依靠媒質(zhì)來(lái)傳播的高頻率(頻率大于20000Hz)聲波，它具有機(jī)械能，在傳播的過(guò)程中會(huì)與媒質(zhì)發(fā)生相互作用，產(chǎn)生機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)及空穴效應(yīng)。當(dāng)超聲波在水(或溶液)中發(fā)出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生許多壓縮、膨脹區(qū)域，導(dǎo)致了無(wú)數(shù)微氣泡(空化泡)的形成和破裂，這種情況被稱為空化現(xiàn)象。在空化過(guò)程中，液體內(nèi)部壓強(qiáng)發(fā)生突變，從而伴有沖擊波，其壓力可達(dá)幾千至幾萬(wàn)個(gè)大氣壓。在這種沖擊波的作用下，粘附在顆粒表面的含鐵雜質(zhì)便從顆粒表面脫落下來(lái)進(jìn)人液相，從而達(dá)到除鐵的目的。

超聲波除鐵主要是除去顆粒表面的次生鐵薄膜(即“薄膜鐵”)。鐵質(zhì)薄膜結(jié)合牢固，貴州砂型輔料在選礦中使用的機(jī)械擦洗方法不能使其分離出來(lái)。用超聲波技術(shù)處理含“薄膜鐵”的天然硅砂具有時(shí)間短效率高的特點(diǎn)。當(dāng)處理時(shí)間10min時(shí)，除鐵率一般可達(dá)46%～70%。在采用超聲波除鐵應(yīng)注意及時(shí)排除廢液，防止因二次粘附而降低除鐵效果。超聲波清洗與化學(xué)藥劑(分散劑)相結(jié)合，除鐵率可以提高5%～30%。超聲波對(duì)藥劑的強(qiáng)化作用主要原因是空化作用的存在既有助于藥劑的分散，增加其與礦粒表面的作用幾率，又有助于藥劑在顆粒表面進(jìn)行的溶解和分散作用。采用超聲波除鐵時(shí)，礦漿濃度不宜過(guò)大。因?yàn)楫?dāng)濃度太大時(shí)，因解吸下來(lái)的雜質(zhì)太多不能及時(shí)排走，便會(huì)再次吸附在顆粒表面，使除鐵效果反而下降。超聲波的強(qiáng)度對(duì)石英砂的除鐵效果也有一定的影響，超聲波的強(qiáng)度越強(qiáng)除鐵效率越高。

超聲波除鐵與機(jī)械擦洗相比此法不僅可消除礦物表面雜質(zhì)，而且可以清除顆粒解理縫隙處的雜質(zhì)，因而，其除鐵效果更好。超聲波除鐵對(duì)于硅砂這種廉價(jià)資源來(lái)說(shuō)，目前還顯得比較昂貴，在大型選礦廠應(yīng)用仍有困難，但用于那些要求純度高、用量少的生產(chǎn)領(lǐng)域是可能的。

四、浮選除鐵

浮選法主要是用來(lái)分離石英砂中的長(zhǎng)石，也可用來(lái)除去石英砂中的云母等粘土礦物以及次生鐵。最典型工藝是以氫氟酸為活化劑，在強(qiáng)酸性下(pH?2～3)采用胺類陽(yáng)離子捕收劑進(jìn)行浮選。浮選鐵時(shí)，NaOH可用來(lái)抑制被金屬離子活化的石英;浮選長(zhǎng)石、云母等粘土礦時(shí)，H2SO4不僅可以在被浮的長(zhǎng)石表面產(chǎn)生定位吸附，降低表面負(fù)龜性，而且可活化長(zhǎng)石和云母。

浮選法可分為3種：第一種是有氟有酸法。這種方法因其浮選效果好、容易控制、指標(biāo)穩(wěn)定而被廣泛采用。但氟離子對(duì)土地的侵蝕作用及對(duì)周同生態(tài)環(huán)境的破壞很大。第二種是無(wú)氟有酸法。這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是避免使用對(duì)環(huán)境有破壞性作用的氟離子，生產(chǎn)指標(biāo)穩(wěn)定，但強(qiáng)酸對(duì)選礦設(shè)備的腐蝕作用不容忽視。對(duì)浮選設(shè)備有較高要求。第三種是無(wú)氟無(wú)酸法。在自然pH條件下，通過(guò)對(duì)陰陽(yáng)離子捕收劑的合理調(diào)配，創(chuàng)造一個(gè)獨(dú)特的高濃度礦漿浮選環(huán)境，達(dá)到優(yōu)先浮選雜質(zhì)礦物的目的。但由于這種方法對(duì)原砂處理及礦漿環(huán)境有較嚴(yán)格的要求，生產(chǎn)上不容易控制，目前未能得到廣泛應(yīng)用。浮選法對(duì)去除賦存于重礦物中的鐵效果很好，美國(guó)硅砂選礦廠采用在酸性條件下，以石油磺酸鈉、煤油為捕收劑，分離出黑云母及含鐵礦，使Fe2O3含量從0.12%～0.18%降至0.06%～0.065%。浮選法除鐵工藝簡(jiǎn)單、成本低、效果好。該工藝對(duì)擴(kuò)大我國(guó)石英砂資源的利用范圍起到了積極的作用。

五、酸浸除鐵

酸浸除鐵是利用石英不溶于酸(HF除外)，含F(xiàn)e的雜質(zhì)礦物能被酸液溶解的特點(diǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)從石英砂中除去含鐵礦物的目的。酸浸法不僅可以從石英砂中除去含鐵礦物，對(duì)石英中的非金屬雜質(zhì)礦物均有良好的去除效果。

浮選后的石英顆粒其有害成分以斑點(diǎn)或包裹體形態(tài)連體在表面。要脫除這部分雜質(zhì)，必須進(jìn)行酸浸處理。酸浸法常用酸類有硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸等。對(duì)Fe、AI、Mg的脫除，上述酸均有效果。研究發(fā)現(xiàn)鹽酸對(duì)鐵的去除效果比硫酸要好。在石英砂巾由于有害成分是以礦物集合體而不是以純礦物形態(tài)存在，采用混合酸浸出比單一酸的酸浸效果好。各種酸的配比以及加入順序?qū)﹄s質(zhì)礦物的去除也有較大影響。酸液濃度要適合，酸液濃度過(guò)低，耗時(shí)長(zhǎng)，產(chǎn)量低且除雜效果不好;酸液濃度過(guò)高，不但會(huì)使成本增加，對(duì)設(shè)備的腐蝕加劇，而且同樣會(huì)使SiO2產(chǎn)量降低。酸浸溫度對(duì)石英中雜質(zhì)的除去率影響較大。溫度越低，反應(yīng)速度越慢，需時(shí)越長(zhǎng);溫度越高，酸的揮發(fā)隨之加快，從而使酸的用量增加。另外，酸浸時(shí)間、礦物粒度及礦漿攪拌均對(duì)去除效果產(chǎn)生影響。當(dāng)經(jīng)一次酸浸后產(chǎn)品中雜質(zhì)含量達(dá)不到要求還可以進(jìn)行二次酸浸和多次酸浸，直到雜質(zhì)鐵的含量達(dá)到要求為止。

一般來(lái)說(shuō)使用硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸費(fèi)用高，而且對(duì)環(huán)境影響大。外國(guó)學(xué)者F·維格里奧等人使用草酸作浸出劑除去石英砂礦物中的鐵。這種方法是利用革酸與礦粒表面的Fe3+反應(yīng)生成絡(luò)合物再溶于水達(dá)到除鐵目的，但這種情況下鐵的溶解機(jī)理有別于無(wú)機(jī)酸對(duì)鐵礦物的溶解。使用草酸除鐵優(yōu)點(diǎn)在于，浸出時(shí)形成了可溶性絡(luò)合物(例如，三草酸鐵(III)絡(luò)合陰離子)，該絡(luò)合物在微生物和日光作用下均可被分解。另外用草酸除鐵對(duì)礦石的粒度有一定的要求，一般要求把礦石磨細(xì)到平均粒徑20um左右，在處理礦石3?h以上，除鐵率可達(dá)80%～100%。經(jīng)過(guò)酸浸處理后，可獲得SiO2純度達(dá)99.99%，F(xiàn)e含量<235ppm的高純石英砂。

六、生物除鐵

用微生物浸除石英砂顆粒表面的薄膜鐵或浸染鐵是新近發(fā)展起來(lái)的一種除鐵技術(shù)，目前處于實(shí)驗(yàn)室和小型試驗(yàn)的研究階段。據(jù)國(guó)外研究結(jié)果表明，黑曲霉菌、青霉菌、梨形毛菌、假單胞菌類、桿菌類、多粘芽胞桿菌、乳酸小球菌等微生物對(duì)石英表面氧化鐵進(jìn)行浸除時(shí)，均取得了較好的效果，其中以黑曲霉素菌浸除鐵效果最佳，F(xiàn)e2O3的去除率最高達(dá)88.8%，石英砂中Fe2O3的品位低達(dá)0.008%。研究還發(fā)現(xiàn)用細(xì)菌和霉菌預(yù)先栽培好的培養(yǎng)液浸出鐵的效果更好。厭氧菌種分解鐵的速率比需氧菌種要慢些。不同氧化鐵礦物的細(xì)菌浸出靈敏性不同，從褐鐵礦中溶解鐵比從針鐵礦中要慢，但是比從赤鐵礦中要快得多。值得指出的是，浸出后的最終鐵含量與浸出前最初的鐵含量無(wú)關(guān)，貴州砂型輔料而與鐵在礦物原料中的存在形式有關(guān)。只有不位于礦物晶格點(diǎn)陣中的鐵才能通過(guò)此方法除掉。