石英砂又称硅砂,是一种应用领域广泛的非金属矿物原料。石英砂中主要矿物为应时,常含有其他一些杂质矿物,其中有: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。这些含铁杂质要么嵌入应时粒子中,要么附着在应时表面。这些含铁杂质的存在,大大降低了石英砂的使用价值,影响产品质量。
石英砂除铁方法:
机械擦洗是通过机械外力和砂粒之间的碰撞摩擦,去除附着在石英砂表面的薄膜铁和含铁矿物,从而达到除铁的目的。目前擦洗技术主要有棒条擦洗和机械擦洗。对于机械擦洗,一般认为影响擦洗效果的主要因素是擦洗机的结构特点和配置,其次是工艺因素,包括擦洗时间和擦洗浓度。
石英砂中的主要矿物是——应时,是一种防磁物质,在磁场中不能磁化。而石英砂中的杂质矿物:赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、针铁矿多为可在磁场中磁化的磁性物质。在磁选过程中,石英砂中的这些含铁杂质矿物通过磁选去除。
超声波是由介质传播的一种高频(频率大于20000赫兹)声波。它具有机械能,在传播过程中会与介质相互作用,产生机械效应、热效应和空腔效应。当超声波在水中(或溶液中)发射时,会有许多压缩和膨胀的区域,导致无数微泡(空化泡)的形成和破裂,这就是所谓的空化现象。在空化过程中,液体内部压力发生突然变化,并伴有冲击波,其压力可达数千至数万个大气压。在这种冲击波的作用下,附着在颗粒表面的含铁杂质从颗粒表面脱落,进入液相,从而达到除铁的目的。超声波除铁主要是去除颗粒表面的二次生铁膜(“膜铁”)。铁膜结合牢固,选矿用机械擦洗法无法分离。超声波处理含“薄膜铁”的天然硅砂具有时间短、效率高的特点。
浮选主要用于从石英砂中分离长石,但也可用于去除石英砂中的云母、次生生铁等粘土矿物。最典型的工艺流程是使用氢氟酸作为活化剂,在强酸性条件(pH 2 ~ 3)下采用胺阳离子捕收剂浮选。
浮选方法可分为三种:第一种是氟酸法。该方法浮选效果好,易于控制,指标稳定,应用广泛。然而,氟离子对土地有很大的侵蚀作用,破坏了周围的生态环境。第二种是无氟酸法。这种方法最大的优点是避免使用对环境有破坏性的氟离子,生产指标稳定,但强酸对选矿设备的腐蚀作用也不容忽视。对浮选设备要求高。第三种方法是无氟无酸。在自然酸碱度条件下,通过合理配置阴阳离子捕收剂,创造了独特的高浓度矿浆浮选环境,达到了优先浮选杂质矿物的目的。但是这种方法对原砂处理和制浆环境要求严格,在生产中不易控制,所以目前还没有得到广泛应用。酸浸除铁是基于应时不溶于酸(HF除外),含铁杂质矿物可被酸液溶解的特点,从而从石英砂中去除含铁矿物。酸浸不仅可以去除石英砂中的含铁矿物,还可以去除应时的非金属杂质矿物。一般来说,使用硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸成本高,对环境影响大。草酸与矿石颗粒表面的Fe3反应形成络合物,然后溶解在水中除铁。然而,这种情况下铁的溶解机理与无机酸不同。草酸除铁的主要优点是在浸出过程中形成可溶性络合物,在微生物和阳光的作用下可以分解。
微生物浸出石英砂颗粒表面的薄膜铁或浸染铁是一种新开发的除铁技术,目前处于实验室和小规模实验研究阶段。根据国外的研究成果,黑曲霉、青霉、梨形毛霉等微生物在浸出应时表面氧化铁方面取得了较好的效果。细菌和霉菌预培养的培养液对铁的浸出效果更好。厌氧菌分解铁的速度比需氧菌慢。不同氧化铁矿物的细菌浸出敏感性不同。从褐铁矿中溶解铁比从针铁矿中慢,但比从赤铁矿中快得多。