CN102641775A - 一种伴生黄铁矿石英砂岩的清洁提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伴生黄铁矿的石英砂岩的清洁提纯方法，采用伴生黄铁矿的石英砂岩为原料，对石英砂原料分别进行了擦洗、脱泥、分级、磁选及重选作业，主要去除伴生黄铁矿的石英砂岩中伴生的黄铁矿等比重大的矿物以及含铁质的薄膜、泥质铁及其他弱磁性矿物，产品经脱水、晾干使水分达到要求后，即为合格的浮法砂。本工艺易于实现，通过本发明工艺，提高了伴生黄铁矿的石英砂岩的利用价值，并大大降低了生产浮法砂的成本。与现有化学方法相比，本发明具有工艺成熟简单，不使用化学药剂，流程稳定，资源利用率高，建设费用低，工业上易于实施，有利于环境保护的特点。

Description

一种伴生黄铁矿石英砂岩的清洁提纯方法

技术领域

本发明涉及浮法玻璃生产原料的加工领域，具体涉及一种以伴生黄铁矿石英砂岩的清洁提纯工艺，采用无介质擦洗工艺和螺旋重选提纯工艺，对伴生黄铁矿的石英砂岩进行提纯加工，可以满足用伴生黄铁矿的石英砂岩加工浮法玻璃用石英砂的工艺要求。

背景技术

石英砂岩是源区岩石经风化、剥蚀、搬运在盆地中堆积形成。石英砂岩由石英碎屑和填隙物两部分构成，其石英碎屑含量达95％以上，来源于各种岩浆岩、沉积岩和变质岩，伴生矿物为长石、云母和粘土矿物，胶结物主要为硅质胶结。石英砂岩是玻璃、陶瓷、铸造和其它工业用石英砂硅质矿物原料的主要来源。由于石英砂岩含伴生矿物和胶结物等杂质，一般须经过选矿提纯后才能为工业所利用。近年来，玻璃工业和新能源产业发展很快，石英砂用量不断增加，生产的浮法玻璃用石英砂存在很大缺口，远不能满足经济社会发展及战略性新兴产业的需要。

1、伴生黄铁矿的石英砂岩矿特点 

伴生黄铁矿的石英砂岩矿床的矿石储量十分巨大，由于缺乏有效提纯技术，从上世纪60年代发现以来，一直未能得到开发利用。为此，我们首先开展了该矿的工艺矿物学研究，结果表明：该矿是一种硅泥质中粒含长石石英砂岩；原矿以石英为主，粒径范围0.154～0.6mm(28目～100目)；同时含少量或微量其它杂质矿物，主要是黄铁矿等；对矿石质量影响较大是黄铁矿和粘土矿物，它们以粒间填隙物无序散布于石英颗粒之间；原矿SiO₂含量为94.38％，Al₂O₃含量为2.68％等有害成分赋存于蒙脱石、伊利石、高岭石等矿物中；Fe₂O₃含量为0.23％主要来源于黄铁矿，也有部分来源于粘土矿物。

2、黄铁矿的性质

黄铁矿是铁的二硫化物，化学成分是FeS₂。纯黄铁矿中含有46.67%的铁和53.33%的硫。其晶体属等轴晶系。常有Co、Ni类质同像代替Fe，形成FeS₂—CoS₂和FeS₂—NiS₂系列。晶体完好，常呈立方体和五角十二面体，较少为八面体晶形。主要单形：立方体，五角十二面体，八面体及偏方复十二面体。晶面上常见三组互相垂直的条纹，为立方体和五角十二面体的聚形纹。双晶主要依(110)和(111)形成，依(110)形成穿插双晶。集合体呈粒状、致密块状、浸染状或球状。

黄铁矿颜色为浅黄铜黄色，表面常具黄褐色锖色，条痕绿黑或褐黑，强金属光泽，不透明，无解理，参差状断口。摩氏硬度较大，达到6~6.5。比重4.9~5.2。性脆。黄铁矿是半导体矿物，具有弱导电性。在热的作用下，所捕获的电子易于流动，并有方向性，形成电子流，产生热电动势而具热电性。黄铁矿可经由岩浆分结作用、热水溶液或升华作用中生成，也可产于火成岩、沉积岩中。在地表条件下易风化为褐铁矿。

黄铁矿分布广泛，在很多矿石和岩石中包括煤中都可以容易发现黄铁矿。一般呈黄铜色立方体。黄铁矿风化后会变成褐铁矿或黄钾铁矾。我国一般将黄铁矿作为生产硫磺和硫酸的原料。但当黄铁矿以微量形式存在时就是有害的，对矿石的品质有较大的影响。因此，怎样清洁去除黄铁矿的研究具有重要的经济和社会意义。

3、黄铁矿的选矿提纯技术

采用伴生黄铁矿的石英砂岩矿作为原料加工浮法玻璃用砂中，清洁去除黄铁矿是一份很艰苦的工作。结合以前选矿界的经验可知，去除黄铁矿是比较困难的。根据黄铁矿的物理性质可知，黄铁矿是弱磁性，通过磁选不能有效地去除。根据黄铁矿的化学性质可知，采用酸碱法并不太合适，会造成环境的污染及污水的处理问题。还有浮选和重选等方法：（1）浮选，根据资料记载，有乙基黄药、丁基黄药等多种试剂作为黄铁矿的捕收剂，与2#油等发泡剂配合使用，可以将黄铁矿从石英砂岩原料中浮选出来，但是浮选后的后续处理作业十分复杂，而且浮选作业必须在酸性条件下完成，不但增加了生产成本且对环境影响较大，不易采用；（2）重选，黄铁矿比重为4.9~5.2，比石英砂的比重大，可以通过重选的工艺将其去除。重选作业可以采用塔式螺旋溜槽进行选别。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有提纯方法存在的效果差的缺陷，提供一种伴生黄铁矿的石英砂岩的清洁提纯方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：

1、一种伴生黄铁矿石英砂岩的清洁提纯方法，采用以伴生黄铁矿的石英砂岩为原料，其特征在于包括以下步骤：

（1）破碎筛分：采用颚式破碎机和筛分设备对原料进行加工，使物料的粒度在3mm以下，得物料A；

（2）磨矿筛分：采用湿式棒磨机和筛分设备对物料A进行加工，使物料A的粒度在0.71mm以下，得物料B；

（3）脱泥：利用脱泥斗去除物料B中的泥质和水分，得物料C；

（4）擦洗：采用擦洗设备对物料C进行高浓度无介质擦洗作业，去除物料C中石英砂粒表面的铁质薄膜，得物料D；

（5）分级：利用水力分级机将物料D根据粒度范围的不同进行分级，控制粒度在0.71mm~0.125mm，得物料E；

（6）磁选：选用高梯度强磁选选矿设备，去除物料E本身具有的弱磁性矿物和操作过程中带入的磁性物质，得物料F；

（7）重选：采用螺旋重选设备进行多级重选，将物料F中重矿物分离去除，得物料H；

（8）脱水晾干：采用脱水设备脱去物料H中的石英砂中的水分，待晾干使水分达到要求后，即为合格的石英砂成品，其Fe₂O₃含量可达到0.041%

~0.080%。

在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：

所述步骤（4）是不加入任何助剂进行擦洗，擦洗时间15~30min，擦洗浓度50%；

所述步骤（5）采取分级作业，分级粒度控制在0.71mm~0.125mm；

所述步骤（6）是采用高梯度强磁选机，磁选场强为10000~12000高斯；

所述步骤（7）是采用塔式螺旋溜槽进行2~3级重选，实现石英砂中含铁重矿物的分离，进一步提高伴生黄铁矿的石英精砂的质量。

本发明的技术方案中所使用的各种设备，如：颚式破碎机和筛分设备、湿式棒磨机、脱泥斗、擦洗设备、水力分级机、高梯度强磁选选矿设备、螺旋重选设备以及脱水设备，均是本行业内公知的常用设备。

本发明根据伴生黄铁矿的石英砂岩工艺矿物学的特点，采用无介质擦洗作业、磁选和以塔式螺旋溜槽进行重选的清洁提纯技术，可以适用于以伴生黄铁矿的石英砂岩矿为原料生产浮法玻璃用砂的企业。本发明无化学污染、效果明显、工艺简单、安全性好、推广应用容易、用途广泛、社会经济效益显著等优势，具体体现在以下几个方面：

（1）无化学污染。本发明采用无介质擦洗、磁选和重选等清洁提纯技术，无任何化学试剂的加入，可以做到无化学污染，不会对环境造成伤害。这是本发明的一个亮点；

（2）效果明显。黄铁矿以细小的颗粒存在矿石里，是Fe₂O₃和Al₂O₃等有害成分的主要载体。采用无介质擦洗作业、磁选和以塔式螺旋溜槽进行重选的清洁提纯技术，可以有效地去除黄铁矿，降低Fe₂O₃的同时，对降低Al₂O₃等有害成分也具有良好的效果；

（3）工艺简单。本发明工艺十分简单，工作方便，容易掌握，实用能力强；

（4）安全性好。本发明没有任何化学试剂的加入，采用本发明不会对环境及人员产生不利的影响；

（5）推广容易。本发明工艺简单，操作简易，设备和材料成本低廉，没有化学试剂的加入，非常容易掌握和学习，利于推广应用；

（6）用途广泛。本发明可以适用伴生黄铁矿的石英砂岩矿，可以根据黄铁矿含量的多少进行适当的调整，可以适应当地生产环境；

（7）社会经济效益显著。我国伴生黄铁矿的石英砂岩矿储量巨大。由于缺乏有效地清洁提纯技术，从上世纪60年代发现以来，一直以来没有能得到有效地大规模的开发利用。目前，关于伴生黄铁矿的石英砂岩除铁工艺采用的均为化学方法，其生产成本很高且对环境具有较大的影响，后续的处理工艺投入较大。到目前为止，还没有关于伴生黄铁矿的石英砂岩的清洁提纯工艺的文献及专利。本发明对伴生黄铁矿的石英砂岩的开发利用具有深远的意义，对于和此类似的矿床开发利用具有指导作用。

具体实施方式:

本发明所提供的一种伴生黄铁矿的石英砂岩的清洁提纯方法，具体通过以下步骤完成：

（1）破碎筛分：采用颚式破碎机和筛分设备对原料进行加工，使物料的粒度在3mm以下，得物料A；

（2）磨矿筛分：采用湿式棒磨机和筛分设备对物料A进行加工，使物料A的粒度在0.71mm以下，得物料B；

（3）脱泥：利用脱泥斗去除物料B中的泥质和水分，得物料C；

（4）擦洗：采用擦洗设备对物料C进行石英砂浓度为50%的无介质擦洗作业，去除物料C中石英砂粒表面的铁质薄膜，擦洗时间15~30min，得物料D； 

（5）分级：利用水力分级机将物料D根据粒度范围的不同进行分级，控制粒度在0.71mm~0.125mm，得物料E；

（6）磁选：选用高梯度强磁选选矿设备，磁选场强为10000~12000高斯，去除物料E本身具有的弱磁性矿物和操作过程中带入的磁性物质，得物料F；

（7）重选：采用塔式螺旋溜槽进行进行2~3级重选，将物料F中重矿物分离去除，得物料H；

（8）脱水晾干：采用脱水设备脱去物料H中的石英砂中的水分，待晾干使水分达到要求后，即为合格的石英砂成品，其Fe₂O₃含量可达到0.041%~0.080%。

上述实施例为本发明的较佳实施方式，详细说明了本发明的技术构思和实施要点，并非是对本发明的保护范围进行限制，凡根据本发明精神实质所作的任何简单修改及等效结构变换或修饰，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种伴生黄铁矿石英砂岩的清洁提纯方法，采用以伴生黄铁矿的石英砂岩为原料，其特征在于包括以下步骤：

（1）破碎筛分：采用颚式破碎机和筛分设备对原料进行加工，使原料的粒度在3mm以下，得物料A；

（2）磨矿筛分：采用湿式棒磨机和筛分设备对物料A进行加工，使物料A的粒度在0.71mm以下，得物料B；

（3）脱泥：利用脱泥斗去除物料B中的泥质和水分，得物料C；

（4）擦洗：采用擦洗设备对物料C进行高浓度无介质擦洗作业，去除物料C中石英砂粒表面的铁质薄膜，得物料D；

（5）分级：利用水力分级机将物料D根据粒度范围的不同进行分级，控制粒度在0.71mm~0.125mm，得物料E；

（6）磁选：选用高梯度强磁选选矿设备，去除物料E本身具有的弱磁性矿物和操作过程中带入的磁性物质，得物料F；

（7）重选：采用螺旋重选设备进行多级重选，将物料F中重矿物分离去除，得物料H；

（8）脱水晾干：采用脱水设备脱去物料H中的石英砂中的水分，待晾干使水分达到要求后，即为合格的石英砂成品，其Fe₂O₃含量可达到0.041%~0.080%。

2.根据权利要求1所述的一种伴生黄铁矿石英砂岩的清洁提纯方法，其特征在于：所述步骤（4）擦洗时间15~30min，物料C的擦洗浓度50%。

3.根据权利要求1所述的一种伴生黄铁矿石英砂岩的清洁提纯方法，其特征在于：所述步骤（5）采取分级作业，分级粒度控制0.71mm~0.125mm。

4.根据权利要求1所述的一种伴生黄铁矿石英砂岩的清洁提纯方法，其特征在于：所述步骤（6）是采用高梯度强磁选机，磁选场强10000~12000高斯。

5.根据权利要求1所述的一种伴生黄铁矿石英砂岩的清洁提纯方法，其特征在于：所述步骤（7）是采用塔式螺旋溜槽进行2~3级重选，实现伴生黄铁矿的石英砂中含铁重矿物的分离。