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石英砂除铁工艺方法及设备

发表于:2023-03-20 15:58:01 作者:Lynn 浏览次数:1323
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铁是石英砂的主要杂质之一,若想提高纯度,石英砂除铁是非常重要的一环。石英砂除了应用于玻璃制造、建筑材料等传统行业外,近年来在高新技术产业也得到广泛应用,这就对石英砂的SiO2含量提出了更高的要求。那么如何去除石英砂中的铁呢?常用的除铁方法有机械擦洗法、重力分离法、磁选法、浮选法、酸浸法、超声波擦洗法等。本文主要为您介绍这些石英砂除铁工艺方法及设备。

石英砂擦洗机

1、机械擦洗法

石英砂的表面会附着一些薄膜铁,或粘附一些含铁物质。这种表面的粘附物质可以借助机械的外力及矿物间的碰撞、摩擦的方法去除。一些氧化铁薄膜附着坚固,需要加入化学试剂。常用的方法有机械擦洗法和棒磨擦洗法。

机械擦洗法的优势:操作简单、成本低、产量大,适合一些小型企业用于去除石英砂表面的薄膜铁,最终产品达到浮法玻璃对优质硅砂的质量要求。

机械擦洗法用到的设备:

(1)搅拌擦洗机

适用于矿物粒度为0-6mm的天然或人工砂、各种松散泥质粒结矿或物料,进行颗粒擦洗净化和泥质物料分散解离、分离,能有效地清除胶附在矿物或物料表面的溶剂和泥土。

石英砂棒磨机

(2)棒磨机

棒磨机擦洗法需采用加药高效强力擦洗,搭配合理的工艺及设备,效果较好。其中药剂能够增大杂质矿与石英表面的电斥力,进而强化了两者间的分离。

石英砂的提纯难度大,主要是因为其中含有一些杂质矿物,其中有些含有铁,如针铁矿、赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、电气石、角闪石、黑云母等。这些杂质大大降低了石英砂的使用价值,因此从石英砂中除铁非常重要。下面介绍7种石英砂除铁的方法和设备。

2、重力除铁法

重力除铁法适用于石英砂中的铁以重矿物形式存在时(相对密度>2.9),应优先考虑重力分离。但对于片状颗粒、轻矿物颗粒和中密度矿物,不适用于重选。

重选标准:E=(重矿物密度-中密度)/(轻矿物密度-中密度)。当E>2.5时,重力除铁法效果较好;当E值降低时,可采用重力除铁,但效率降低。当E<1.25时,重力选矿将不适合。

重力除铁法常用设备:重力选矿机、螺旋溜槽和振动台。

采用螺旋溜槽进行选矿时,石英砂浆可分为三部分:粒状重矿物区、粒状石英砂区、片状和轻质石英砂区。这样,螺旋溜槽不仅可以去除石英砂中的重矿物,还可以部分去除云母矿物。

石英砂磁选设备

3、磁选法除铁

磁选法是常用的石英砂除铁方法。磁选法的工艺原理是利用石英的抗磁性和铁的磁性差异,去除石英砂中的铁。磁选除铁工艺优势:

(1)更大限度地去除赤铁矿、褐铁矿、黑云母等弱磁性矿物(包括连体颗粒);

(2)多次磁选后,石英砂颗粒越来越细,磁选除铁效果更好;

(3)精矿品位更高。

磁选除铁工艺用到的设备:

湿式磁选法:用到的设备包括高梯度磁选机、但湿式强磁选机的耗电量大、易磨损、成本高,且生产过程中用水量较大。

干式磁选法:多采用干式强磁机进行除杂,其工艺操作方便,运行和维修成本比湿式磁选机低。

石英砂浮选机

4、浮选除铁工艺

石英砂浮选除铁工艺是以氢氟酸为活化剂,在强酸性条件下(pH2~3)采用胺类阳离子捕收剂进行浮选。浮选铁时可用NaOH抑制被金属离子活化的石英。方法可分为有氟有酸法、无氟有酸法和无氟无酸法。

浮选除铁工艺优势:除铁效果明显,不仅可以去除铁矿物,还可以去除带有铁膜的颗粒和粘土矿物。

浮选除铁设备:浮选机、搅拌槽。

5、酸浸除铁工艺

酸浸除铁法利用的是石英砂不溶于酸(氟化氢除外)、而铁杂质能被算溶解的特性。酸浸法不仅能有效去除铁杂质,还能去除使用中的非金属杂质。酸浸法常见的酸类有硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸等。

酸浸除铁工艺的优势:在石英砂中存在的有害成分是以矿物集合体形式存在,单一酸浸出效果不好,多采用混合酸浸出法。

酸浸除铁设备:浸出搅拌槽、石英砂酸洗罐(锥底、平底)。

6、超声波除铁工艺

超声波除铁主要是去除颗粒表面的二次铁膜。用超声波技术处理10分钟后,其除铁率一般可达到46%~70%。为提高清洗效果,可加入适量碳酸钠试剂碳酸钠和表面活性剂。超声波除铁目前用于石英砂的选矿成本相对较高,在大型选矿厂应用还比较困难,但对于纯度要求高的,低产是可能的。

7、微生物除铁工艺

在石英砂颗粒表面微生物浸出薄膜铁或浸铁是一种新的除铁技术,目前处于实验室和小规模实验研究阶段。

微生物黑曲霉浸出对除铁效果好。氧化铁去除率高达88.8%,石英砂中氧化铁品位低至0.008%。

石英砂的纯度决定着它的价值,要将石英砂中铁的含量控制在一定范围之内,才能达到质量要求,应用到各个工业领域。例如光伏用高纯石英砂要求SiO2含量>99.99%,铁含量<0.5。通过上述7种工艺方法可以完成石英砂除铁,达到工业标准。