CN109110767B - 一种量产低铁石英干砂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种量产低铁石英干砂的方法，采用履带点布式人工分选系统使原矿精选为A/B/C类矿石及尾矿，A/B类矿石分别经三级破碎、磨矿、受阻工艺控制粗颗粒后，经分层稀释、多级磁选联合回收工艺选别，即高浓度选别矿物中的大部分机械铁等杂质，分层补加清水、大比例稀释矿浆浓度，使磁性矿物彻底分散经强磁磁选选出；分级沉砂以新型阴阳离子捕收剂作为浮选药剂、经优化无氟浮选工艺参数实现A、B类矿物控制精砂Fe₂O₃指标≤30ppm；浮选精砂经适量水擦洗达到低卤化要求，再经脱水、抗污染烘干、干式磁选，最终实现制备光学玻璃、水晶饰品及电子级硅微粉用硅质原料30ppm低铁石英干砂的目标。

Description

一种量产低铁石英干砂的方法

技术领域

本发明涉及无机非金属材料中用于光学玻璃、水晶饰品及电子级硅微粉用的硅质原料石英砂的矿物加工方法，具体涉及一种量产低铁石英干砂的方法。

背景技术

石英砂是浮法玻璃、平板玻璃、玻璃器皿、光学玻璃、水晶饰品、电子级硅微粉等领域用的主要原料。根据其用途不同，对石英砂提出了不同质量要求。

光学玻璃作为光学仪器器件中的关键核心组成部分，是承担光学传播的主要介质材料，其物理性能决定着光学仪器的核心性能，对光学玻璃的高性能要求，使得其加工光学玻璃用石英砂技术指标要求极为严格，通常SiO₂>99.5%、Fe₂O₃ <30ppm。

人造水晶饰品以石英砂作为原料经过一系列加工、精细切割、打磨而成的。具有晶体形态好、透明度高、光线折射效果完美等性能，比天然水晶气泡、杂质更含量少、透明度更好，逐渐成为水晶饰品领域关键原材料。其也对硅质原料加工技术及质量提出了更高要求。

随着信息产业的飞速发展，光学与电子科学不断融合，高品质光学玻璃被广泛应用于光电产品等各个方面；人们日渐追求完美审美；覆铜板、集成电路封装、胶黏剂等领域用高端硅微粉的原料需求，均使Fe₂O₃含量<30ppm高端石英砂的需求量大幅增长，市场需求量巨大。

据估算，凤阳、湖北等地采用酸洗、浸出等工艺生产适用于板材砂、器皿玻璃等用30ppm以内低铁石英砂总量约300万吨/年。在绿水青山，保持生态环境的要求下，采用酸浸出工艺或采用氢氟酸作为抑制剂的浮选工艺早已不能满足时代要求。而采用非酸洗、无氟工艺生产的适用于光学玻璃、水晶饰品及电子级硅微粉等用高端领域用的低铁石英砂产量较少，市场缺口巨大。开发无酸洗无氟工艺流程制备低铁石英砂即发展、制备一种通过常规物理选矿、常规化学浮选工艺制备高端石英砂、环境友好型工艺成为急需解决的问题。

发明内容

本发明目的为解决上述问题，提供的一种量产低铁石英干砂的方法。

本发明采用了以下技术方案：

一种量产低铁石英干砂的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）.采用履带点布式人工分选系统，将原矿分别精选为A、B、C类矿石及尾矿；

2）. A、B类矿石分别经三级破碎、磨矿、受阻沉降工艺，得到受阻溢流砂及受阻沉砂，受阻沉砂返回磨矿机重磨；所述的受阻沉降工艺，是矿砂在受阻沉降机中随上升水流溢出的为受阻溢流砂、而通过底部排出返回磨机的称为受阻沉砂；对应的分级作业，随水流溢出的为分级细砂，对应颗粒满足指标要求的合格品经从底部排出，为分级沉砂。

3）. 步骤2）中得到的矿浆浓度25%~30%受阻溢流砂经5000Gs的中磁磁选选别后，得到中磁精砂和中磁尾砂，中磁精砂再经10000Gs的一级强磁磁选，去除其中的机械铁等杂质，得到一级精砂和一级尾砂，一级精砂补加清水大比例稀释至矿浆浓度为5%~10%，使其中磁性矿物彻底分散，再经13000GS的二级强磁磁选选出二级精砂及二级尾砂；

一级尾砂补加清水大比例稀释至矿浆浓度为5%~10%并与二级尾砂合并，使其中磁性矿物彻底分散，再经17000GS的三级强磁磁选选出三级精砂和三级尾砂，三级精砂合并到二级精砂中进入分级作业，分出分级沉砂和分级细砂；

4）.分级沉砂以无氟阴阳离子捕收剂作为浮选药剂、经无氟浮选工艺进行浮选，得到浮选精砂，其Fe₂O₃指标≤30ppm；

5）.浮选精砂经水擦洗，再经脱药脱水、抗污染烘干、干式磁选步骤，达到抗污染、降低显铁含量，最终得到制备光学玻璃、水晶饰品及电子级硅微粉用硅质原料铁含量≤30ppm的低铁石英干砂。

在上述技术方案的基础上，有以下进一步的技术方案：

所述履带点布式人工分选系统是通过装载机给料至高频振筛，喷洒水清洗矿石表面，去除泥质，再通过履带板式给料机均匀点布给料，在履带两侧分设不同职责分选工人，依次捡出尾矿、C类矿石、B类矿石及A类矿石，分别用于外售及60ppm、30ppm、20ppm不同规格的低铁砂生产用原料，实现对原矿石的精确分选。

步骤4）中分级沉砂采用阴阳离子捕收剂并通过优化工艺浮选，阴阳离子捕收剂采用椰油丙撑二胺、石油磺酸钠按照质量比0.8-1.3：3比例、捕收剂用量0.4-2.0kg·t^-1、矿浆调浆50%、浮选浓度25%~35%进行浮选作业，通过浮选使精砂指标Fe₂O₃含量满足≤30ppm。

步骤5）中所述的浮选精砂经水擦洗后，再通过去离子水水洗，最终使石英干砂的水萃取液中Na⁺≤2ppm、K⁺≤1ppm、Cl^-≤2ppm，达到降低卤素含量目的。

以生物质燃料作为清洁能源，采用间接热传导、热辐射技术实现对浮选精砂的烘干，粉尘通过收尘器集中收集作为副产品外销，产品烘干后经气力输送系统输送至经特殊表面处理的料仓，全过程抗污染处理。

所述的干式磁选，是以场强高于13000Gs的干式磁选设备去除30ppm低铁石英砂中存在的限量机械铁等可见性杂质，降低产品中的显铁含量。

少量废水经铁碳微电解工艺处理污水，并达标排放，减少环境污染，实现绿色生产。

本发明的基本特点是原矿经履带点布式人工分选系统使原矿精选为A/B/C类矿石及麻石，实现精确分选，不同品类矿石通过上述流程选别后，减少了非磁性矿物的夹带，大幅提高了磁选作业产率的同时提高了产品质量；采用新型阴阳离子捕收剂，实现了无氟浮选，并通过擦洗去卤化满足电子级硅微粉原料要求；利用间接热传导、热辐射技术实现对浮选精砂的烘干，烘干产品通过气力输送系统输送至经特殊表面处理的料仓，实现抗污染烘干，杜绝了皮带传送、斗提传送等二次污染，再经干式磁选工艺实现优选，最终实现30ppm低铁石英干砂的制备。相对于酸洗、有氟浮选技术，实现了无酸洗、无氟浮选的技术突破，作业产率高，产量大，且环境友好，年产能达6万吨以上。

本发明的有益效果是：无酸洗无氟工艺制备30ppm低铁石英干砂是通过常规物理选矿、无氟浮选、在未采用浸出工艺的前提下实现量产。因本项目首次引入磁选系统再选流程及优化浮选工艺参数，绝对产率（对入选A/B/C矿）由70.5%提高至80%左右，真正实现减少强磁尾砂的夹带及综合利用水平。工业生产用水循环利用率达95%以上，少量废水通过污水处理站处理后达标排放，有效避免了浸出废酸、氢氟酸等处理困难，实现环境友好、清洁化生产。且使单位产品价值提升50%以上。除Fe₂O₃指标外，其他化学组成也达到行业领先水平。

附件说明

图1是本发明中履带点布式人工分选系统流程图；

图2是本发明提供的一种量产低铁石英干砂的方法流程图。

具体实施方式

实施例一：

以脉石英矿为例，所采选矿石原矿典型指标如表1所示。

由表1数据可知，原矿经破碎制备样品SiO₂=99.38%~99.55%，样品经人工磁选后，Fe₂O₃=0.024%~0.044%间，远未达到光学玻璃、水晶饰品及电子级硅微粉的使用要求。

上述脉石英矿原矿经常规选矿选矿工艺，即经“三级破碎-磨矿-受阻-中磁-强磁-分级-浮选”工艺流程选别后浮选精砂指标见表2

由表2数据可知，上述原矿经常规选矿选矿工艺“三级破碎-磨矿-受阻-中磁-强磁-分级-浮选”工艺流程选别后得到浮选精砂，其Fe₂O₃=0.048%，达到了高端器皿玻璃、超白石英砂的质量要求，未达到光学玻璃、水晶饰品及电子级硅微粉的使用要求。

实施例二：

一种量产低铁石英干砂的方法，同样采用上述脉石英矿物作为入选原料，其特征在于包括以下步骤：

1）.如图1所示，采用的履带点布式人工分选系统是通过装载机给料至高频振筛，适量水清洗矿石表面，去除泥质，再通过履带式板式给料机均匀点布给料，在履带两侧分设不同职责分选工人，依次捡出尾矿、C类矿石、B类矿石及A类矿石，分别用于外售及60ppm、30ppm、20ppm不同规格的低铁砂生产用原料，实现对矿石的精确分选。

2）.如图2所示，分选出的A、B类矿石分别经三级破碎、磨矿、受阻沉降工艺，得到受阻溢流砂及受阻沉砂，受阻沉砂返回磨矿机重磨；

3）.步骤2）中得到的矿浆浓度25%~30%受阻溢流砂经5000Gs的中磁磁选选别后，得到中磁精砂和中磁尾砂，中磁精砂再经10000Gs的一级强磁磁选，去除其中的机械铁等杂质，得到一级精砂和一级尾砂，一级精砂补加清水大比例稀释至矿浆浓度为5%~10%，使其中磁性矿物彻底分散，再经13000GS的二级强磁磁选选出二级精砂及二级尾砂；

一级尾砂与二级尾砂合并并补加清水大比例稀释至矿浆浓度为5%~10%，使其中磁性矿物彻底分散，经17000GS的三级强磁磁选选出三级精砂和三级尾砂，三级精砂合并到二级精砂中进入分级作业，分出分级沉砂和分级细砂，分级细砂另做它用；

4）.分级沉砂以无氟阴阳离子捕收剂作为浮选药剂、经无氟浮选工艺进行浮选，得到浮选精砂，其Fe₂O₃指标≤30ppm；

分级沉砂采用阴阳离子捕收剂并通过优化工艺浮选，阴阳离子捕收剂采用椰油丙撑二胺、石油磺酸钠按照质量比0.8-1.3：3比例、捕收剂用量0.4-2.0kg·t^-1、矿浆调浆50%、浮选浓度25%~35%进行浮选作业，通过浮选使精砂指标Fe₂O₃含量满足≤30ppm。

5）.浮选精砂通过去离子水水洗，最终使水萃取液中Na⁺≤2ppm、K⁺≤1ppm、Cl^-≤2ppm，达到降低卤素含量目的，再经脱药脱水、抗污染烘干、干式磁选步骤，达到抗污染、降低显铁含量，最终得到制备光学玻璃、水晶饰品及电子级硅微粉用硅质原料铁含量≤30ppm的低铁石英干砂。

由表3数据可知：经无酸洗无氟干式磁选量产工艺流程选别石英干砂指标远优于浮选精砂指标，达到行业领先水平，且该处理工艺与现行通用的酸洗砂、氢氟酸法相比具有巨大优势。采用无酸洗无氟量产工艺流程选别精砂具有SiO₂含量高（>99.83%）、Fe₂O₃含量低（<0.0019%）、显铁少、低卤化等诸多特点。能够满足诸如光学玻璃、水晶饰品及电子级硅微粉下游客户的应用，满足行业需求。

综上所述：“履带点布式人工拣选-三级破碎-磨矿-受阻-中磁-强磁-强磁-分级-浮选-水洗-烘干-干式磁选”工艺是通过常规物理选矿、无氟浮选、在未采用浸出工艺的前提下实现了量产，石英干砂产率由70.21%提高至76.43%，工业生产用水循环利用率达95%以上，少量废水通过污水处理站处理后达标排放，有效避免了浸出废酸、氢氟酸等废水处理困难，实现环境友好、清洁化生产。具有较好的工业实践效果和可观应用前景。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。本领域的技术人员利用上述揭示的方法和技术内容进行可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，仍属于本发明技术方案保护范围。

Claims (6)

1.一种量产低铁石英干砂的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）.采用履带点布式人工分选系统，将原矿分别精选为A、B、C类矿石及尾矿；

2）. A、B类矿石分别经三级破碎、磨矿、受阻沉降工艺，得到受阻溢流砂及受阻沉砂，受阻沉砂返回磨矿机重磨；

3）. 步骤2）中得到的矿浆浓度25%~30%受阻溢流砂经5000Gs的中磁磁选选别后，得到中磁精砂和中磁尾砂，中磁精砂再经10000Gs的一级强磁磁选，去除其中的机械铁杂质，得到一级精砂和一级尾砂，一级精砂补加清水大比例稀释至矿浆浓度为5%~10%，使其中磁性矿物彻底分散，再经13000Gs 的二级强磁磁选选出二级精砂及二级尾砂；

一级尾砂补加清水大比例稀释至矿浆浓度为5%~10%并与二级尾砂合并，使其中磁性矿物彻底分散，再经17000Gs 的三级强磁磁选选出三级精砂和三级尾砂，三级精砂合并到二级精砂中进入分级作业，分出分级沉砂和分级细砂；

4）.分级沉砂以无氟阴阳离子捕收剂作为浮选药剂、经无氟浮选工艺进行浮选，得到浮选精砂，其Fe₂O₃指标≤30ppm；

阴阳离子捕收剂采用椰油丙撑二胺、石油磺酸钠按照质量比0 .8-1 .3：3比例、捕收剂用量0 .4-2 .0kg·t-1、矿浆调浆50%、浮选浓度25%~35%进行浮选作业，通过浮选使精砂指标Fe₂O₃含量满足≤30ppm；

5）.浮选精砂经水擦洗，再经脱药脱水、抗污染烘干、干式磁选步骤，达到抗污染、降低显铁含量，最终得到制备光学玻璃、水晶饰品及电子级硅微粉用硅质原料铁含量≤30ppm的低铁石英干砂。

2.根据权利要求1所述的一种量产低铁石英干砂的方法，其特征在于：

所述履带点布式人工分选系统是通过装载机给料至高频振筛，喷洒水清洗矿石表面，去除泥质，再通过履带板式给料机均匀点布给料，在履带两侧分设不同职责分选工人，依次捡出尾矿、C类矿石、B类矿石及A类矿石，分别用于外售及60ppm、30ppm、20ppm不同规格的低铁砂生产用原料，实现对原矿石的精确分选。

3.根据权利要求1所述的一种量产低铁石英干砂的方法，其特征在于：步骤5）中所述的浮选精砂经水擦洗，是浮选精砂通过去离子水水洗，最终使水萃取液中Na⁺≤2ppm、K⁺≤1ppm、Cl^-≤2ppm，达到降低卤素含量目的。

4.根据权利要求1所述的一种量产低铁石英干砂的方法，其特征在于：以生物质燃料作为清洁能源，采用间接热传导、热辐射技术实现对浮选精砂的烘干，粉尘通过收尘器集中收集作为副产品外销，产品烘干后经气力输送系统输送至经特殊表面处理的料仓，全过程抗污染处理。

5.根据权利要求1所述的一种量产低铁石英干砂的方法，其特征在于：所述的干式磁选，是以场强高于13000Gs的干式磁选设备去除30ppm低铁石英砂中存在的限量机械铁可见性杂质，降低产品中的显铁含量。

6.根据权利要求1所述的一种量产低铁石英干砂的方法，其特征在于：少量废水经铁碳微电解工艺处理污水，并达标排放，减少环境污染，实现绿色生产。

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