張振杰,王 康,邵 輝
(中國建材國際工程集團有限公司海南分公司,???570125)
石英砂因其化學性能穩(wěn)定、高耐腐蝕性、高硬度等性質(zhì)被廣泛應用于玻璃、鑄造、耐火材料、光伏、軍工等工業(yè)領域[1,2]。隨著太陽能、光纖通信、半導體、電子信息等技術的快速發(fā)展,我國對石英原料的需求量和質(zhì)量要求不斷提高[3]。脈石英SiO2含量高,一般在98%以上,是高質(zhì)量石英的理想原料之一[4]。我國脈石英資源存在較多天然缺陷,大部分礦需選礦提純才能利用[5,6],因此提高選礦技術是解決我國高品質(zhì)石英砂資源短缺問題的主要手段之一。該文對廣東某脈石英進行多元素分析,通過選礦試驗研究,精砂指標達到超白光伏玻璃原料的指標要求。
原礦經(jīng)過自然曬干、采用多次堆錐均勻混合,然后縮分制備試驗樣品。
對試樣進行化學多元素分析,分析結果見表1。
由表1可知,試樣中SiO2含量為98.52%,雜質(zhì)Al2O3、Fe2O3含量分別為0.69%、0.084%,未達到超白光伏玻璃原料指標要求(SiO2含量≥99.2%,Al2O3≤0.3%,F(xiàn)e2O3≤0.01%),該試驗研究需進一步提高SiO2含量,降低Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)含量。
表1 原礦多元素分析
對試樣進行粒度篩析,結果見表2。
表2 試樣粒度篩析結果
由表2可知,試樣粒度較粗,需要磨礦處理才能達到超白光伏玻璃原料的粒度指標要求。
1) 磨礦設備:XMB-φ200×240。
2) 水力分級設備:φ250水力分級機。
3) 磁選設備:SSS-1型周期式高梯度磁選機。
4) 擦洗設備:GCX-3L。
1)磨礦時間研究
試樣粒度過粗,需進行磨礦處理,磨礦時間可合理控制硅砂粒度,同時在保證試樣未過磨的條件下實現(xiàn)硅砂與脈石礦物的單體解離,從而為后續(xù)選礦工藝提供條件。為研究不同磨礦時間對硅砂粒度組成的影響,控制磨礦濃度為50%,鋼棒填充率為45%,調(diào)整磨礦時間分別為6 min、7 min、8 min、9 min進行試驗研究,磨礦時間對粒度的影響見圖1。
由圖1可知,當磨礦時間由7 min增加至8 min時,-0.105 mm粒級含量相差不大,但合格粒級產(chǎn)率增加。當磨礦時間由8 min增加至9 min時,合格粒級產(chǎn)率增加,但-0.105 mm粒級產(chǎn)率急劇增加,出現(xiàn)過磨現(xiàn)象,綜合考慮,最佳磨礦時間為8 min。
2)強磁磁場強度研究
鑒于破碎與磨礦作業(yè)會引入部分機械鐵,需采用中磁去除該部分機械鐵,試驗不對中磁磁場強度做研究,磁場強度選擇0.4 T。強磁作業(yè)可有效去除試樣中磁性礦物,降低試樣中Fe2O3含量,為探究不同強磁磁場強度對Fe2O3含量的影響,保持其他試驗條件不變,調(diào)整強磁磁場強度分別為0.8 T、1.0 T、1.2 T、1.4 T進行試驗研究,結果見圖2。
由圖2可知,隨著磁場強度的增加,磁選精砂產(chǎn)率緩慢降低,當磁場強度增加至1.0 T時,增加磁場強度,磁選精砂Fe2O3含量變化不大,綜合考慮,強磁磁場強度選擇1.0T。
3)分級水量研究
在磨礦過程中,會產(chǎn)生少量泥質(zhì),為保證試樣中合格粒級的產(chǎn)率,達到超白光伏玻璃原料粒度指標的要求,采用水力分級機對試樣進行分級。為研究上升水水量對粒度指標的影響,保持其他試驗條件不變,調(diào)整分級上升水量分別為70 L/h、80 L/h、90 L/h、100 L/h進行試驗研究,結果見圖3。
由圖3可知,隨著分級水量的增加,分級沉砂中-0.105 mm粒級含量持續(xù)降低,分級沉砂產(chǎn)率緩慢降低,當分級水量大于90 L/h時,分級沉砂產(chǎn)率下降幅度較大。綜合考慮,分級水量選擇90 L/h較為合適。
4)擦洗酸介質(zhì)用量研究
酸擦作業(yè)可有效去除磁選精砂中浸染的鐵雜質(zhì)及其他雜質(zhì)礦物。為探究酸介質(zhì)用量對精礦Fe2O3含量的影響,保持其他試驗條件不變,調(diào)整酸介質(zhì)用量分別為0 kg/t、10 kg/t、20 kg/t、30 kg/t進行試驗研究,結果見圖4。
由圖4可知,隨著硫酸用量的增加,精砂產(chǎn)率基本保持不變,精砂Fe2O3含量持續(xù)降低,當硫酸用量增加至20 kg/t時,再增加硫酸用量,F(xiàn)e2O3含量變化不大。綜合考慮,硫酸用量選擇20 kg/t較為合適。
5)組合工藝試驗結果
通過條件試驗研究,確定該試樣的選礦工藝流程,工藝流程見圖5,即“棒磨-磁選-水力分級-擦洗”,磨礦時間確定為8 min,中磁磁場強度為0.4 T,強磁磁場強度為1.0 T,分級上升水量為90 L/h,擦洗酸介質(zhì)用量為20 kg/t,組合工藝流程試驗結果見表3,精礦篩選結果見表4。
由表3可知,試樣經(jīng)“棒磨-磁選-水力分級-擦洗”工藝流程選別后,獲得的精礦產(chǎn)率為71.85%、SiO2含量為99.57%、Al2O3含量為0.11%、Fe2O3含量為0.007 5%、TiO2含量為0.002 1%;由表4可知,+0.71 mm含量為0、-0.1 mm含量為2.37%,精礦粒度組成與化學指標均滿足超白光伏玻璃原料的指標要求。
表3 組合工藝流程試樣結果
表4 試樣粒度篩析結果
a.試樣中SiO2含量為98.52%,雜質(zhì)Al2O3、Fe2O3含量分別為0.69%、0.084%,需選礦工藝處理,進一步提高SiO2含量,降低Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)含量。
b.試樣粒度較粗,需進行磨礦處理才能滿足超白光伏玻璃原料的粒度指標要求。
c.試樣經(jīng)“棒磨-磁選-水力分級-擦洗”工藝流程選別后,獲得的精礦產(chǎn)率為71.85%、SiO2含量為99.57%、Al2O3含量為0.11%、Fe2O3含量為0.007 5%、TiO2含量為0.002 1%,滿足超白光伏玻璃原料的指標要求。