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石英砂除铁方法
时间:2017-03-24     阅读次数:2285

由于含铁杂质的存在大大降低了石英砂的使用价值,影响产品的质量,例如在玻璃生产中,含铁杂质对玻璃的生产和质量都会产生较大的危害,特别是对玻璃熔制过程中的热力学性质和玻璃成品的透光性。因此在生产过程中提高石英砂的品位降低铁元素的含量就显得非常重要。在现实生产中先把原料进行水洗脱泥,再采用机械擦洗、磁选、浮选、超声波清洗、酸浸等工艺来除去石英砂中的铁元素,提高石英砂的使用价值。

一、机械擦洗除铁

机械擦洗是借助机械外力和砂粒问的碰撞与摩擦来除去石英砂表面的薄膜铁及粘附在石英砂表面的含铁矿物。目前,擦洗技术主要是棒磨擦洗和机械擦洗。对于机械擦洗,一般认为影响擦洗效果因素主要是擦洗机的结构特点和配置形式,其次为工艺因素,包括擦洗时间和擦洗浓度。机械擦洗的效率随矿浆浓度增加而提高,原因是增加矿浆浓度可以使颗粒之间碰撞的几率增加。研究表明,砂矿擦洗浓度在50%~60%之间效果好。擦洗时间原则上以初步达到产品质量要求为基准,不宜过长.因为时间过长,会加大设备磨损,提高能耗和造成选矿提纯成本的增加。如果采用加药强力擦洗,配合适当的工艺和设备,采用棒磨擦洗效果会更好,因为加药可以增大杂质矿物和石英颗粒表面的电斥力,增强杂质矿物与石英颗粒相互间的分离效果。

二、磁选除铁

石英砂中主要矿物—石英,是反磁性物质,在磁场中不能被磁化。而石英砂中含铁的杂质矿物:赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、针铁矿等,大部分都是磁性物质在磁场中可以被磁化。在磁选工艺上就是利用这一性质上的差异,通过磁选除去石英砂中的这些含铁杂质矿物。为了达到除去含铁矿物目的,使磁性矿物与非磁性矿物分离,作用在磁性矿物上的磁力满足如下条件:作用于磁性矿粒上的磁力大于作用于磁性矿粒上的所有机械力的合力。

三、超声波除铁

超声波是一种依靠媒质来传播的高频率(频率大于20000Hz)声波,它具有机械能,在传播的过程中会与媒质发生相互作用,产生机械效应、热效应及空穴效应。当超声波在水(或溶液)中发出时,会产生许多压缩、膨胀区域,导致了无数微气泡(空化泡)的形成和破裂,这种情况被称为空化现象。在空化过程中,液体内部压强发生突变,从而伴有冲击波,其压力可达几千至几万个大气压。在这种冲击波的作用下,粘附在颗粒表面的含铁杂质便从颗粒表面脱落下来进人液相,从而达到除铁的目的。

四、浮选除铁

浮选法主要是用来分离石英砂中的长石,也可用来除去石英砂中的云母等粘土矿物以及次生铁。典型工艺是以氢氟酸为活化剂,在强酸性下(pH 2~3)采用胺类阳离子捕收剂进行浮选。浮选铁时,NaOH可用来抑制被金属离子活化的石英;浮选长石、云母等粘土矿时,H2SO4不仅可以在被浮的长石表面产生定位吸附,降低表面负龟性,而且可活化长石和云母。

五、酸浸除铁

酸浸除铁是利用石英不溶于酸(HF除外),含Fe的杂质矿物能被酸液溶解的特点,从而可以实现从石英砂中除去含铁矿物的目的。酸浸法不仅可以从石英砂中除去含铁矿物,对石英中的非金属杂质矿物均有良好的去除效果。

浮选后的石英颗粒其有害成分以斑点或包裹体形态连体在表面。要脱除这部分杂质,进行酸浸处理。酸浸法常用酸类有硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸等。对Fe、AI、Mg的脱除,上述酸均有效果。研究发现盐酸对铁的去除效果比硫酸要好。在石英砂巾由于有害成分是以矿物集合体而不是以纯矿物形态存在,采用混合酸浸出比单一酸的酸浸效果好。各种酸的配比以及加入顺序对杂质矿物的去除也有较大影响。酸液浓度要适合,酸液浓度过低,耗时长,产量低且除杂效果不好;酸液浓度过高,不但会使成本增加,对设备的腐蚀加剧,而且同样会使SiO2产量降低。酸浸温度对石英中杂质的除去率影响较大。温度越低,反应速度越慢,需时越长;温度越高,酸的挥发随之加快,从而使酸的用量增加。另外,酸浸时间、矿物粒度及矿浆搅拌均对去除效果产生影响。当经一次酸浸后产品中杂质含量达不到要求还可以进行二次酸浸和多次酸浸,直到杂质铁的含量达到要求为止。

六、生物除铁

用微生物浸除石英砂颗粒表面的薄膜铁或浸染铁是新近发展起来的一种除铁技术,目前处于实验室和小型试验的研究阶段。据国外研究结果表明,黑曲霉菌、青霉菌、梨形毛菌、假单胞菌类、杆菌类、多粘芽胞杆菌、乳酸小球菌等微生物对石英表面氧化铁进行浸除时,均取得了较好的效果,其中以黑曲霉素菌浸除铁效果好,Fe2O3的去除率高达88.8%,石英砂中Fe2O3的品位低达0.008%。研究还发现用细菌和霉菌预先栽培好的培养液浸出铁的效果更好。厌氧菌种分解铁的速率比需氧菌种要慢些。不同氧化铁矿物的细菌浸出灵敏性不同,从褐铁矿中溶解铁比从针铁矿中要慢,但是比从赤铁矿中要快得多。

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