遼寧某石英巖選礦提純工藝試驗(yàn)研究

邵 坤，劉 敏，程 亮，胡志剛

(1.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110032；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

石英主要成分為SiO2，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于玻璃制品、耐火材料、陶瓷釉面等行業(yè)[1-4]。在石英巖礦中褐鐵礦、磁鐵礦等含鐵礦物主要以包裹體及氧化薄膜形式賦存于石英粒中[5-6]，影響玻璃熔制過程中的熱力學(xué)性質(zhì)和玻璃成品的透光性，磁選可有效降低硅石精礦中Fe2O3含量[7-9]。本試驗(yàn)研究的遼寧某石英巖礦以石英為主，伴生礦物主要為長石、泥質(zhì)、含鐵礦物等，礦物共生關(guān)系復(fù)雜，試驗(yàn)采用脫泥—磁選—浮選聯(lián)合工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究，取得較好的技術(shù)指標(biāo)，為該類石英巖礦的開發(fā)利用提供技術(shù)依據(jù)。

1 原礦性質(zhì)

本試驗(yàn)礦樣取自遼寧省某地石英巖礦，主要化學(xué)成分SiO294.40%，有害雜質(zhì)Fe2O30.78%，Al2O33.59%(表1)。顯微鏡下礦物組成(圖1)分析表明，礦石中主要礦物為石英，顆粒較為粗大，為花崗偉晶巖及石英脈巖，粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，部分細(xì)粒石英分布于條紋長石顆粒中；其次為條紋長石、斜長石及部分絹云母等礦物。礦石中金屬礦物含量很少，主要為褐鐵礦、磁鐵礦等，以氧化鐵薄膜形式存在于石英及硅酸鹽礦物裂隙中，部分磁鐵礦以包裹體形式存在于石英顆粒中。

表1 石英巖原礦化學(xué)成分分析結(jié)果

2 選礦提純工藝試驗(yàn)研究

該石英巖礦的有用礦物為石英，雜質(zhì)礦物為含鐵礦物、褐鐵礦、長石和泥質(zhì)礦物等。為獲得高純度的硅石精礦，需要通過選礦工藝進(jìn)行除雜?？梢岳煤F礦物的磁性去除鐵，泥質(zhì)礦物一般可用脫泥的方法去除，長石與石英的分離一般采用浮選工藝流程[10]，因此本試驗(yàn)的基本工藝流程為脫泥—弱磁—強(qiáng)磁—浮選。

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

礦物單體解離是實(shí)現(xiàn)礦物分選的前提條件，適宜的磨礦細(xì)度可以使目的礦物單體解離，不產(chǎn)生過磨現(xiàn)象，并節(jié)省磨礦功耗[11]。因此為確定最佳的磨礦細(xì)度，進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)(圖2)。

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程圖

不同磨礦細(xì)度下產(chǎn)品的SiO2、TFe2O3含量及回收率試驗(yàn)結(jié)果見表2。隨著磨礦細(xì)度的增加，粗精礦中SiO2含量逐漸升高，TFe2O3含量逐漸降低，SiO2回收率逐漸降低。當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074mm占65.70%時，粗精礦中SiO2含量為96.57%、TFe2O3為0.042%，回收率達(dá)到最大值為71.19%，因此確定磨礦細(xì)度為-0.074mm占65.70%。

表2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 (單位：%)

2.2 浮選試驗(yàn)

磁選—脫泥后的石英精礦可達(dá)到SiO296.57%，為進(jìn)一步提高石英精礦品位，必須利用浮選將其中的長石去除。由于石英與長石可浮性接近，兩者分離較為困難，但Al-O鍵比Si-O鍵鍵強(qiáng)低，破碎時Al-O更易于斷裂，使長石表面暴露大量Al3+化學(xué)活性區(qū)。這些差異導(dǎo)致石英和長石的可浮性略有不同，為石英與長石分離提供了依據(jù)。同時，為提高石英與長石的可浮性差異，試驗(yàn)采用陰離子與陽離子混合捕收劑浮選長石。

2.2.1 浮選pH值試驗(yàn)

由于石英的零電點(diǎn)為pH值2～3，長石的零電點(diǎn)為pH值更低，一般情況下在酸性礦漿中實(shí)現(xiàn)石英與長石的分離，尤其是正浮選長石[12]。本次試驗(yàn)以硫酸為礦漿pH值調(diào)整劑(圖3)，調(diào)整劑試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖3 pH值用量試驗(yàn)流程圖

表3 硫酸用量試驗(yàn)結(jié)果

隨著硫酸用量的增加，精礦中SiO2含量逐漸減小，回收率逐漸提高。當(dāng)硫酸用量為1 600g/t時，精礦達(dá)到品位要求，繼續(xù)增大硫酸用量時SiO2回收率有所增加，但品位隨之下降。因此，確定硫酸用量為1 600g/t時最佳。

2.2.2 捕收劑用量試驗(yàn)

長石浮選中常用陰陽離子混合捕收劑作為捕收劑[11-12]，為了考查捕收劑對礦樣選別指標(biāo)的影響，采用硫酸為調(diào)整劑(1 600g/t)，進(jìn)行了浮選試驗(yàn)，捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 捕收劑用量對試驗(yàn)結(jié)果的影響

隨著捕收劑用量的增加，精礦的產(chǎn)率逐漸降低，SiO2含量逐漸增高。當(dāng)捕收劑用量達(dá)到100g/t時，精礦中SiO2含量為99.22%，并且在用量為140g/t時，SiO2含量有所下降。因此，綜合考慮，捕收劑的用量為100g/t較合適。

2.3 聯(lián)合流程開路試驗(yàn)

當(dāng)磨礦細(xì)度及磁選、浮選條件等參數(shù)基本確定之后，通過脫泥、弱磁、強(qiáng)磁和浮選試驗(yàn)進(jìn)行聯(lián)合流程開路試驗(yàn)(圖4)，聯(lián)合流程開路試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖4 聯(lián)合流程試驗(yàn)流程圖

表5 聯(lián)合流程試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)脫泥—弱磁—強(qiáng)磁—浮選聯(lián)合流程，可得到SiO2含 量 為99.46%、TFe2O3為0.062%，產(chǎn) 率為58.44%，回收率為61.33%的石英精礦。長石中K2O+Na2O為7.46%，今后生產(chǎn)中如產(chǎn)生大量長石，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行長石精選研究，從而使該石英巖礦石中的長石得到綜合利用。

2.4 石英精礦質(zhì)量分析

通過脫泥—弱磁—強(qiáng)磁—浮選聯(lián)合流程的石英精礦符合牌號GSN99A耐火材料、鐵合金與工業(yè)硅用的硅質(zhì)原料礦石的精礦品質(zhì)要求(表6)。

表6 石英精礦質(zhì)量分析結(jié)果

3 結(jié)論

(1)遼寧某地的石英巖礦中的石英表現(xiàn)為花崗偉晶結(jié)構(gòu)及粒狀結(jié)構(gòu)，集合體為致密塊狀構(gòu)造，少量石英分布在條紋長石顆粒之中。雜質(zhì)鐵以氧化薄膜及包裹體形式存在石英粒間。

(2)本試驗(yàn)經(jīng)脫泥—弱磁—強(qiáng)磁流程—浮選聯(lián)合流程，可得到SiO299.46%、TFe2O30.062%，產(chǎn)率為58.44%，回收率為61.33%的石英精礦，符合牌號GSN99A耐火材料、鐵合金與工業(yè)硅用的硅質(zhì)原料礦石的精礦品質(zhì)要求。

(3)試驗(yàn)浮選過程中采用陰陽離子混合捕收劑浮選工藝，能夠使石英的SiO296.44%提升到99.46%，從而得到更廣泛的應(yīng)用。