石英砂除铁方式一般可分为三类:
类:磁选、重选、浮选、超声选矿、水洗等物理机械方式,适用于粗粒杂质的处理;
第二类:从无机酸中提取化学方式,通过化学反应除去细铁钛矿物或石英颗粒物上的氧化铁膜。该方式虽然效率高,但成本高,技术条件恶劣,对环境有害;
第三类:微生物选矿法,是以各种细菌分离氧化矿中的铁,其过程较慢,目前仍难以工业化。
常用石英砂除铁方式图片。
(1)水洗脱泥。
从石英砂中除去粘土矿物和细粒矿物非常简单。由于两者粒度差异明显,一般石英砂粒度区域为0.075-1.0mm,而粘土矿物粒度小于50μm,一般小于20μm。所以,简单的清洗可以除去粘土矿物。
洗矿一般是选矿的准备工作。但对于石英砂来说,几乎都离不开洗矿作业,由于石英砂矿往往含有更多的风化粘土。这些粘土甚至包裹石英颗粒物形成胶结块。所以,可以说洗矿作业是石英砂选矿中的独立选矿作业。有时洗矿后可以得到达标的石英砂。
清洗前,粗筛(如孔径5cm)通常用于除去砾石,然后用0.5-1.0mm的湿筛除去玻璃产生的粗砂颗粒物。由于筛子上有喷水装置,石英砂和粘土矿物可以在水介质中分离。
清洗可以使用不同的设备,如清洗槽、旋流器、上升水流水力分级机等。目前,上升水流水力分级机运用广泛。细粒矿物通过泥浆从顶部溢流排出,较厚、较重的颗粒物从底部排出。
需要指出的是,石英砂水洗脱泥不仅是为了更好地除去粘土矿物,也是为了更好地除去0.1mm以下的细粒矿物。它们主要是石英,但长石和重矿物含量较高。除去它们可以大大降低铁含量,其粒度区域更符合玻璃工业的要求。
(2)重选
精致石英砂中的铁主要以重矿物(相对密度大于2.9的矿物)的方式存在时,应充分考虑重选。重选往往能有效地运用于石英砂的全部粒度区域;浮选往往对粒度区域的上限无效。相反,混合颗粒物、片状颗粒物、轻矿物颗粒物和中密度矿物很难重选。
重选的判断标准是:E=(重矿物密度-介质密度)/(轻矿物密度-介质密度)。当E大于2.5时,容易重选分离,当该值降低时,重选效果降低。当该值小于1.25时,不适合重选。
(3)磁选
磁选的优点是选择性强,既能有效除去杂质矿物,又能获得较高的石英砂产量。石英砂中的强带磁矿物(如磁铁矿物)含量很少。几乎没有一个砂矿可以用弱磁场磁选机来减少铁量。
所以,适用于石英砂选矿的主要是强磁场选机。磁选投资较高,但操作简单,生产成本较低。
(4)浮选
为了更好地除去含铁的重矿物,浮选比较简单。含铁氧化物的普通捕获剂是石油磺酸钠。石油磺酸盐也可以用脂肪酸代替。
如果你想把石英和长石分开,浮选就更难了。长石从石英中分离出来,主要是为了更好地降低氧化铝的含量。铁的含量通常随着铝的减少而减少。过去,氟浮选是用氢氟酸(HF)作为调节剂,胺作为捕获剂。然而,由于氟对环境的巨大影响和环境保护标准的不断提高,没理由开发这种方式。所以,无氟浮选技术得到了很大的发展。该方式以十二烷基丙二胺(以下简称十二胺)基丙二胺(以下简称十二胺)作为捕获剂。
用浮选除去矿物中的铁可以比其他方式取得更好的效果。因为它不仅可以除去单体含铁矿物,还可以除去带有铁膜的石英颗粒物和粘土矿物。所以,国外很多石英砂选矿厂都采用了浮选法。
浮选法的缺点是除去铁杂质,需要进一步降低石英砂的粒度,使其处于单一的分离状态。所以,浮选对粗粒的适应性较差,而石英砂的粒度区域较粗。此外,还应特别充分考虑浮选剂对周围环境的污染。
(5)除去薄膜铁的方式。
由于薄膜铁的存在,经过简单的清洗和重磁选择工艺,仍不能满足达标砂生产的要求。所以,除去薄膜铁是一个非常常见的问题。除去薄膜铁的方式主要包括搅拌擦洗、超声波清洗和酸洗。
①搅拌擦洗
这种方式通常可以除去粘附在石英表面的粘土矿物和一些松散的氧化物,但由于氧化铁膜非常薄和牢固,它们不大可能被除去。必要时可以添加化学物质。
②超声波清洗。
原理是将超声波引入清洗液,使清洗液空化效果强,机械力强,剥离附着在矿物表面的杂质。超声波振动的频率和矿物在超声波作用区的停留的时间取决于表面矿物的性质及其与主要矿物融合的牢固性。在超声波的作用下,矿物表面的薄膜和其他杂质被除去,并以泥浆的方式进入液相,通过洗涤和脱水除去。
该方式不仅能除去石英表面的杂质,还能除去不均匀、小间隙和杂质,确保高纯度的清洗效果。为了更好地提升超声波清洗效果,可以添加少量试剂(如碳酸钠)和表面活性剂(如水玻璃)。
③化学处理
石英砂厂家化学除铁效果好,但成本比较昂贵,技术条件比较恶劣,对环境有害。但为了更好地获得更高纯度的石英砂,未来的化学处理将不可避免。
酸浸泡和酸洗是这种常见的化学处理方式,可分为冷酸处理和热酸处理。在静态条件下,酸对矿物的融解称为酸浸泡;酸介质中的擦洗可称为酸洗。酸浸泡需要很长时间,特别是冷酸融解需要很长时间。
碱处理:常用的碱性剂有NaOH和Na2CO3。其作用原理是将不溶性有价金属材料转化为可溶性金属材料钠盐,从而达到硅砂净化的目的。
氯化法:将氯、氯化钠、氯化铵与石英砂一起加热,使砂中的铁挥发成FeCl3气体,也能达到除铁的目的。
需要指出的是,化学处理不仅限于氧化铁膜的处理,而且对薄膜铁和细颗粒物粘土中的铁有效,并部分融解其他含铁矿物。
(6)微生物法。
研究表明,黑曲霉菌株可以除去石英砂中的铁,但需要很长时间。石英砂中的铁可以单独或联合使用各种物理、机械和化学方式,其效果在很大程度上取决于矿物原料的性质。