CN116081628B - 一种石英砂动态连续酸洗提纯工艺方法及装备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石英砂动态连续酸洗提纯工艺方法，磁选精砂通过定量给料机给入深度提纯机组，循环酸水给入深度提纯机组；石英砂和酸水在深度提纯机组叶轮的搅拌下进行充分反应，从而实现Fe2O3、Al2O3杂质的快速反应溶解和分离；反应完毕的石英砂浆自流入带式真空过滤机，实现酸水和石英砂的快速分离，酸水进入循环系统沉淀加温后返回循环使用，石英砂进入清洗系统清洗脱水后即成为低铁石英砂产品将磁选精砂的Fe2O3含量降至0.010%（100ppm）以内。本发明可以实现动态深度提纯，容易实现自动控制，达到相同效果的提纯时间可以缩短4~6倍，提纯药剂可以节省15%~20%，节约投资35~45%，综合成本可以节约10~20%。
Description
技术领域
本发明涉及非金属矿选矿技术领域，具体涉及一种石英砂动态连续酸洗工艺去除此类矿物中浸染、包裹、粘附或裂隙中Fe2O3、Al2O3等有害杂质的工艺方法和装备。
背景技术
石英砂、砂质高岭土、风化型长石石英砂、云母、石墨等非金属矿物表面和裂隙中浸染、粘附和包裹有各种铁质、泥质、黏土质等杂质，此类矿物的Fe2O3、Al2O3含量极高，是影响产品品质和性能提升的重要因素。矿物学分析表明，此类矿物在自然界的长期作用下，表面和裂隙中均存在严重的铁质、泥质（铝质）浸染，粘附和包裹的黏土类矿物普遍存在，常规选矿方法无法有效去除。尤其在光伏玻璃用低铁石英砂、光学玻璃砂、水晶器皿玻璃砂、高纯石英砂等高端石英砂的提纯过程中，酸洗工艺是脱除此类Fe2O3、Al2O3杂质的有效手段。
通常的酸洗工艺过程一般为静态酸浸过程：“给酸水（酸浸罐的1/3处）-皮带给料（1~2h）-补加酸水及循环加/保温（6~18h不等）-酸水排放（2~3h）-真空抽滤（2~3h）-冲洗放矿（2~4h）-中和-清洗-脱水”，全过程一般需要12~24h。采用的酸浸罐尺寸在Φ3000~Φ6000×5000~9000，尺寸庞大，加工运输困难，土建及安装费用高；另因采用的酸浸罐数量多，故障点多，效率低，操作人员多，自动化程度低。
生产实践表明，静态酸浸过程循环酸水加温保温存在短路和偏析现象，石英砂局部反应不均匀，导致酸浸时间延长；酸浸反应过程总是在“升温-保温-降温”中循环，导致温度的无效大量损失；真空抽滤脱酸过程，石英砂易“结拱”，导致排砂困难；大型的钢衬塑酸浸罐易腐蚀穿孔，从而导致严重的泄露事故；另外，频繁的升温、降温，容易产生反应物的结晶（比如草酸钙结晶），从而导致堵塞等生产故障。
综上所述，石英砂静态酸洗工艺存在反应时间长，酸浸罐配备多，故障点多，操作难度大，人员多，反应物易结晶，放砂困难，生产不稳定等诸多问题，从而导致效率低下，成本高企。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有静态酸洗工艺和装备的缺点，提供一种石英砂动态连续酸洗提纯工艺方法及装备，实现动态连续稳定生产。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种石英砂动态连续酸洗提纯工艺方法，包括石英砂原矿通过破碎-磨矿-分级-脱泥-中磁-重选-强磁-高强磁物理流程选别后，得到Fe2O3含量较高的磁选精砂，其特征在于包括以下步骤：
磁选精砂通过定量给料机给入深度提纯机组，同时，循环酸水、新酸水在自控系统的控制下计量给入深度提纯机组；石英砂和酸水在深度提纯机组叶轮的搅拌下进行充分反应，从而实现Fe2O3、Al2O3杂质的快速反应溶解和分离；温控系统实时监控反应温度，并自动调整蒸汽补加阀门开度，实现温度稳定控制；
反应完毕的石英砂浆自流入带式真空过滤机，实现酸水和石英砂的快速分离，酸水进入循环系统沉淀加温后返回循环使用，石英砂进入清洗系统清洗脱水后即成为低铁石英砂产品将磁选精砂的Fe2O3含量降至0.010%（100ppm）以内。
进一步的，所述深度提纯机组包括两个相连的罐体，一个罐体上部的一侧设有进料口、另一各罐体的一侧设有出料口，每个罐体下部的一侧设有排污口；每个罐体上端设有密封盖板，密封盖板上设有主轴支座、传动机构及变频电机，主轴支座中设有转动配合的主轴，变频电机通过传动机构带动主轴转动，主轴穿过密封盖板伸入到罐体内腔中，主轴上连接有至少一组叶轮；
密封盖板上还设有蒸汽进口管、出气孔，蒸汽进口管伸入到罐体至少一半的距离，密封盖板上设有测温传感器，罐体轮廓形状为5~8边形结构，罐体内可拆卸连接由Al2O3或花岗岩衬板构成的内衬。
进一步的，所述真空带式过滤机为浙江核旭机械制造有限公司生产的设备，可以将石英砂浆中的酸水在1~3分钟内脱除，脱酸水后的石英砂水份在10%以内。
进一步的，深度提纯机组中，优选使矿浆浓度在55%，酸浓度在7.5%状态下工作；提纯机组转速150r/min，温控系统实时监控反应温度75℃。
进一步的，自动控制系统将给矿量、温度、酸用量、动态酸洗浓度等参数集成并实现ICP自动控制。
上述技术方案中，石英砂类物料通过定量给料机给入深度提纯机组；如此同时，循环酸水、新酸水在自控系统的控制下给入；石英砂表面浸染铁、包裹铁、裂隙铁及部分含Fe2O3、Al2O3较高的杂质和酸水（HF、H2C2O4、HCl、H2SO4、H2NO3等或其组合）在深度提纯机组叶轮的搅拌下充分摩擦和反应，从而实现快速反应溶解和分离。温控系统实时监控反应温度，并自动调整蒸汽补加阀门开度，实现温度稳定。
完成反应后的石英砂浆进入真空带式过滤机实现石英砂和酸水的快速分离，酸水通过沉淀罐（池）进入循环酸罐加热后返回提纯机（组）；石英砂进入中和、清洗系统并进入成品库脱水即成为最终成品低铁石英砂（此部分同静态酸浸相同）。
所述动态连续深度提纯机组，该装备的内衬及叶轮均耐酸、耐温、耐磨且可以更换，酸洗工作质量浓度最高可达70%，使用温度最高为95℃。配置的自动控制系统可以将给矿量、温度、酸用量、动态酸洗浓度等参数集成，实现ICP自动控制；
所述动态连续深度提纯机（组）密封盖板上有蒸汽进口，可以在温控仪的作用下实现蒸汽直接加温矿浆；出气孔外接抽气风机形成微负压工作，保证职业安全卫生；测温口可外接测温仪实现温度显示和控制。
本发明的有益效果：
本发明可以实现石英砂动态连续酸洗，可以自动控制给矿量、反应温度、酸浓度和反应时间。相对于静态酸洗反应工艺，产品质量稳定且容易实现自动控制，劳动强度小，达到相同效果的提纯时间可以缩短4~6倍，提纯药剂可以节省~20%，节约投资~42.0%，综合成本可以节约~20.0%。
附图说明：
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明采用的一种酸洗用动态连续深度提纯机组的主视图；
图3是图2的剖视图。
具体实施案例
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
如图2、图3所示，本发明采用的一种酸洗用动态连续深度提纯机组，包括两个相连的罐体5，一个罐体5上部的一侧设有进料口1、另一各罐体的一侧设有出料口9，每个罐体5下部的一侧设有排污口10；每个罐体5上端设有密封盖板14，密封盖板14上设有主轴支座2、传动机构3及变频电机4，主轴支座2中设有转动配合的主轴6，变频电机4通过传动机构3带动主轴6转动，主轴6穿过密封盖板14伸入到罐体内腔中，主轴6上连接有至少一组叶轮7；
密封盖板14上还设有蒸汽进口管11、出气孔12，蒸汽进口管11伸入到罐体5至少一半的距离。密封盖板14上设有测温传感器13，罐体轮廓形状为5~8边形结构，罐体内可拆卸连接由Al2O3或花岗岩衬板构成的内衬8。
实施案例：湖南某地石英砂酸洗生产线，设计规模为60万t/a。该矿原矿Fe2O3含量约为0.35%（3500ppm），通过“破碎-磨矿-分级-脱泥-中磁（0.5T）-重选-强磁（1.2T）-强磁（1.4T）”物理流程选别后，磁选精砂的Fe2O3含量为0.052%（520ppm）。酸洗的目标是将磁选精砂的Fe2O3含量降至0.010%（100ppm）以内。下面仅针对两种工艺及装备的不同配置做对比说明。
对照例（常规静态酸浸罐）：设备配置：包括38台Φ3200×6500mm酸浸罐，配套6台37kW酸水加压循环泵，6台55kW真空抽滤泵，5台75kW放矿渣浆泵；厂房配置：75×33m，厂房高度24m，共4层（局部5层），建筑面积为10980m2；操作人员：每班16人，共需要48人。安装：每台酸浸罐有5个进出阀，共190个控制阀，管道/线复杂，操控难度大。
本发明：
设备配置：包括4.2M3×2的深度提纯机20台，单槽配套电机为30kW；配套3台15kW酸水输送循环泵，3台B2000×15000mm真空带式过滤机，配套3台145kW真空泵，3台37kW清洗输送渣浆泵；厂房配置：60×33m，厂房高度15.5m，共3层，建筑面积为6120m2；操作人员：每班5人，共需要15人。安装：共3个系列，每个系列控制5个电动阀，共15个控制阀，管道/线简单；配置ICP自控系统。
如图1所示，通过定量给料机给入磁选精砂（Fe2O3含量为520ppm）100t/h；与此同时，循环酸水、新酸水在自控系统的控制下给入，使矿浆浓度在55%，酸浓度在7.5%状态下工作；提纯机组转速150r/min，温控系统实时监控反应温度75℃，并自动调整蒸汽补加阀门开度，实现温度稳定。深度提纯机组叶轮的搅拌下充分摩擦和反应，物料在提纯机中经过75min动态连续反应，石英砂表面浸染铁、包裹铁、裂隙铁及部分含Fe2O3、Al2O3较高的杂质和酸水（HF、H2C2O4、HCl、H2SO4、H2NO3等或其组合）实现快速反应溶解和分离。。
完成反应后的石英砂浆进入真空带式过滤机实现石英砂和酸水的快速分离（温度75℃、压力0.04MPa、时间1.5分钟），酸水通过沉淀罐（池）进入循环酸罐加热后返回提纯机（组）；
过滤的石英砂进入中和、清洗系统并进入成品库脱水即成为最终成品低铁石英砂（此部分同静态酸浸相同）。中和脱水补加石灰、浓缩沉淀、泥浆环保处理均为常规技术。
将实施案例的对照例、本发明的投资、成本等经济指标进行对比，结果如下表1所示。
实施例（60万t/a)不同装备技术经济指标对比表1
技术经济指标对比证明，利用本发明建设的60万t/a动态连续酸洗生产线，总投资下降42.28%，药剂用量下降20.00%，节约人员68.75%，总成本下降20.61%。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种石英砂动态连续酸洗提纯工艺方法，包括石英砂原矿通过破碎-磨矿-分级-脱泥-中磁-重选-强磁-高强磁物理流程选别后，得到Fe2O3含量较高的磁选精砂，其特征在于包括以下步骤：
磁选精砂通过定量给料机给入深度提纯机组，同时，循环酸水、新酸水在自控系统的控制下计量给入深度提纯机组；石英砂和酸水在深度提纯机组叶轮的搅拌下进行充分反应，从而实现Fe2O3、Al2O3杂质的快速反应溶解和分离；温控系统实时监控反应温度，并自动调整蒸汽补加阀门开度，实现温度稳定控制；
反应完毕的石英砂浆自流入带式真空过滤机，实现酸水和石英砂的快速分离，酸水进入循环系统沉淀加温后返回循环使用， 石英砂进入清洗系统清洗脱水后即成为低铁石英砂产品将磁选精砂的Fe2O3含量降至0.010%以内；
所述深度提纯机组包括两个相连的罐体（5），一个罐体上部的一侧设有进料口（1）、另一个罐体的一侧设有出料口（9），每个罐体下部的一侧设有排污口（10）；每个罐体上端设有密封盖板（14）， 密封盖板（14）上设有主轴支座（2）、传动机构（3）及变频电机（4），主轴支座（2）中设有转动配合的主轴（6）， 变频电机（4）通过传动机构（3）带动主轴（6）转动， 主轴（6）穿过密封盖板（14）伸入到罐体内腔中，主轴（6）上连接有至少一组叶轮（7）；
密封盖板（14）上还设有蒸汽进口管（11）、出气孔（12），蒸汽进口管（11）伸入到罐体至少一半的距离，密封盖板（14）上设有测温传感器（13），罐体轮廓形状为5~8边形结构，罐体内可拆卸连接由Al2O3或花岗岩衬板构成的内衬（8）；
所述带式真空过滤机将石英砂浆中的酸水在1~3分钟内脱除，脱酸水后的石英砂水分在10%以内；
深度提纯机组中，使矿浆浓度在55%，酸浓度在7.5%状态下工作；提纯机组转速150r/min，温控系统实时监控反应温度75℃。
2.根据权利要求1所述的一种石英砂动态连续酸洗提纯工艺方法，其特征在于：自动控制系统将给矿量、温度、酸用量、动态酸洗浓度参数集成并实现ICP自动控制。
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| US4804422A (en) * | 1986-02-06 | 1989-02-14 | U.S. Philips Corporation | Method of purifying quartz sand |
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| CN103641123A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-03-19 | 龚坚 | 一种石英砂提纯酸洗工艺及其设备 |
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Patent Citations (5)
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