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阴/ 阳离子捕收剂反浮选制备高纯石英砂研究
2011-08-05
对含长石、云母等粘土矿物的石英岩,经粉碎、磨矿、摇床选别后,采用阴/ 阳离子捕收剂反浮选,可制 备SiO2 含量达99197 %的高纯石英砂。该工艺对除去重金属和次生铁的效果也十分明显。
Series No. 315 September 2002   金 属 矿 山 总 第 315 期   2002年 第 9 期 METAL MINE 阴 / 阳 离 子 捕 收 剂 反 浮 选 制 备 高 纯 石 英 砂 研 究 雷 绍 民龚 文 琪张 高 科 (武 汉 理 工 大 学 ) 摘 要 对 含 长 石 、云 母 等 粘 土 矿 物 的 石 英 岩 ,经 粉 碎 、磨 矿 、摇 床 选 别 后 ,采 用 阴 / 阳 离 子 捕 收 剂 反 浮 选 ,可 制 备 SiO 含 量 达 99197 %的 高 纯 石 英 砂 。 该 工 艺 对 除 去 重 金 属 和 次 生 铁 的 效 果 也 十 分 明 显 。 2 关 键 词 石 英 岩 阴 / 阳 离 子 捕 收 剂 反 浮 选 Study on Preparing Super Quartz Sand by Cationic/ anionic Collector Reverse Flotation Lei Shaomin Gong WenqiZhang Gaoke ( Wuhan University of Technology) 2 Abstract   Super quartz sand containing SiO as high as 99. 97 % can be prepared by cationic/ anionic collector reverse flota2 tion from quartzite containing clay minerals such as feldspar and mica after crushing , grinding and tabling. This technology can a2l so effectively remove heary metal and secondary iron minerals. Keywords   Quartzite , Cationic/ anionic collector , Reverse flotation   SiO2 含 量 大 于 99195 %的 石 英 砂 称 之 为 高 纯 石 存 在 。 电 子 探 针 和 激 光 拉 曼 光 谱 分 析 还 表 明 ,石 英 晶 体 中 含 有 钠 长 石 、蛇 纹 石 、叶 蜡 石 、高 岭 石 和 云 母 等 矿 物 包 裹 体 以 及 为 数 众 多 大 小 不 一 (1~ 10μ m) 的 气 - 液 包 裹 体 。 可 见 该 石 英 岩 是 1 种 质 地 较 纯 的 玻 璃 陶 瓷 原 料 。 通 过 选 矿 可 加 工 成 高 纯 石 英 砂 。 2   选 矿 工 艺 英 砂 。 石 英 岩 制 造 石 英 砂 的 传 统 工 艺 是 粗 碎 后 ,经 石 碾 或 球 磨 机 加 工 成 - 350μ m + 105μ m 粒 级 石 英 砂 ,水 力 分 级 后 再 经 酸 洗 处 理 而 成 为 高 纯 石 英 砂 。 这 种 生 产 工 艺 不 仅 生 产 效 率 低 下 ,约 有 30 %~ 40 % 的 石 英 不 能 成 为 工 业 产 品 ,而 且 无 机 酸 对 设 备 腐 蚀 和 环 境 影 响 也 在 所 难 免 。 为 此 ,介 绍 的 选 矿 工 艺 是 石 英 岩 在 粉 碎 、磨 矿 、控 制 分 级 、摇 床 擦 洗 脱 泥 除 重 金 属 矿 物 后 ,用 阴 / 阳 离 子 捕 收 剂 反 浮 选 除 去 次 生 铁 和 长 石 、云 母 等 杂 质 矿 物 。 该 工 艺 可 使 SiO2 含 量 为 211   粉 碎 与 磨 矿 (图 1) 石 英 砂 的 粒 度 一 般 为 350μ m~ 105μ m ,为 减 少 过 粉 碎 而 不 浪 费 资 源 ,石 英 岩 的 加 工 应 当 采 用 多 9816 %的 石 英 岩 加 工 成 SiO2 含 量 达 99197 %的 石 英 砂 产 品 。 1 矿 石 理 化 性 质 研 究 用 矿 样 取 自 湖 北 某 地 石 英 岩 矿 床 。 大 多 呈 乳 白 色 、表 面 油 脂 光 泽 、贝 壳 状 断 口 、普 氏 硬 度 f = 3 7 1 、密 度 2126 t/ m 。 化 学 组 成 SiO2 9816 %、Al2O3 . 03 %、Fe2O3 0. 003 %、TiO2 0. 001 %、CaO 0. 07 %、 MgO 0. 001 %、 K2O 0. 051 %、 Na2O 0. 183 %、 IL 0 . 05 % ,微 量 元 素 01011 %。 对 该 石 英 岩 采 用 光 学 显 微 镜 、电 子 探 针 分 析 和 图 1破 碎 磨 矿 分 级 流 程 激 光 拉 曼 光 谱 分 析 等 手 段 进 行 矿 物 学 研 究 。 结 果 表 明 ,石 英 颗 粒 呈 粗 粒 他 形 晶 ,裂 理 发 育 且 为 不 同 方 向 多 组 交 叉 呈 网 脉 状 结 构 。 裂 隙 中 充 填 有 隐 晶 质 微 细 粒 粘 土 矿 物 ,未 见 硫 铁 矿 等 硫 化 物 和 铁 质 氧 化 物 的 雷 绍 民 ,武 汉 理 工 大 学 资 源 与 环 境 学 院 ,副 教 授 ,430070 湖 北 省 武 汉 市 武 昌 区 珞 狮 路 122 号 。 反 25 反 总 第 315 期 金 属 矿 山 2002 年 第 9 期 表 1摇 床 选 别 各 样 品 化 验 结 果 微 量 元 素 分 析 / ( 总 10 - 6) Pb Ni Co Mu 样 品 名 称 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O IL 粒 级 /μ m Zn Cu A - 350 + 150 99. 9510 0. 0200 0. 0012 0. 0013 0. 0009 0. 0003 0. 0008 0. 0016 0. 05 1. 2 B - 250 + 125 99. 9421 0. 0225 0. 0066 0. 0012 0. 0010 0. 0010 0. 0017 0. 0015 0. 05 0. 9 C - 280 + 105 99. 9402 0. 0220 0. 0078 0. 0013 0. 0011 0. 0005 0. 0015 0. 0032 0. 05 0. 9 0. 3 < 0. 1 < 0. 1 0. 3 0. 7 < 0. 1 < 0. 1 0. 9 0. 4 < 0. 1 < 0. 1 2. 1 0. 7 < 0. 1 < 0. 1 0. 9 0. 6 1. 5 0. 2 0. 3 - 105 98. 9501 1. 0188 0. 0025 0. 0012 0. 0009 0. 003 0. 0013 0. 0017 0. 05 0. 7 段 粉 碎 ,多 次 分 级 的 原 则 。 粉 碎 流 程 见 图 1。 粉 碎 磨 矿 分 级 后 , 产 品 - 350 μ m + 105 μ m 产 率 为 表 2浮 选 试 验 化 学 全 分 析 结 果 粒 级 /μ m 精 矿 尾 矿 - 350 +150 - 250 +125 - 180 +105 - 105 99. 9500 99. 7968 99. 9662 99. 8741 99. 9405 99. 8050 99. 9018 99. 2943 8 6170 % , - 105μ m 产 率 为 13130 %。 12   摇 床 选 矿 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Zn 2 精 矿 尾 矿 0. 0202 0. 0209 0. 0209 0. 0210 0. 0210 0. 0292 0. 0315 0. 0344 从 矿 石 性 质 研 究 看 出 ,石 英 岩 中 含 有 微 量 细 粒 精 矿 尾 矿 0. 0018 0. 0981 0. 0045 0. 0615 0. 0087 0. 1218 0. 0202 0. 4434 粘 土 矿 。 虽 然 在 磨 矿 分 级 过 程 中 可 解 离 并 筛 分 出 一 部 分 (沿 裂 隙 充 填 ) ,还 有 部 分 粘 土 矿 仍 未 解 离 。 经 摇 床 选 别 ,达 到 擦 洗 石 英 表 面 、脱 泥 、除 杂 的 目 的 。 摇 床 床 面 基 本 呈 3 个 分 级 带 :即 A : - 350μ m + 150 μ m ,B : - 250μ m + 125μ m ,C: - 180μ m + 105μ m。 从 外 观 上 看 ,A 样 最 白 ,B 样 次 之 ,C 样 微 黄 。 摇 床 选 矿 结 果 见 表 1。 精 矿 尾 矿 0. 0013 0. 0068 0. 0013 0. 0018 0. 0014 0. 0019 0. 0015 0. 0060 精 矿 尾 矿 0. 0012 0. 0063 0. 0015 0. 0023 0. 0014 0. 0027 0. 0042 0. 0071 精 矿 尾 矿 0. 005 0. 0030 0. 0013 0. 0025 0. 0008 0. 0026 0. 0028 0. 0133 精 矿 尾 矿 0. 0008 0. 0023 0. 0010 0. 0017 0. 0011 0. 0021 0. 0042 0. 0230 精 矿 尾 矿 0. 0016 0. 0040 0. 0029 0. 0023 0. 0025 0. 0021 0. 0034 0. 0072 从 表 1 看 出 ,SiO2 纯 度 好 坏 依 次 为 A、B、C。 这 与 颜 色 的 表 观 相 一 致 。 摇 床 选 别 除 了 脱 泥 分 级 外 还 可 分 选 出 云 母 类 矿 物 和 重 金 属 矿 物 。 含 粘 土 矿 的 石 英 砂 主 要 集 中 在 - 180μ m 级 别 中 ,或 者 说 ,C 样 色 微 黄 是 由 于 充 填 于 石 英 岩 中 的 杂 质 矿 物 未 解 离 出 来 所 致 。 精 矿 尾 矿 1. 5 4. 6 1. 5 5. 2 1. 6 2. 5 13 10. 40 精 矿 尾 矿 0. 3 6. 3 0. 3 9. 5 < 0. 1 10. 0 1. 2 119. 0 Pb 精 矿 尾 矿 0. 4 61. 7 0. 9 30. 1 0. 4 20. 9 0. 6 12. 6 Ni 精 矿 尾 矿 < 0. 1 1. 7 < 0. 1 0. 9 < 0. 1 1. 2 < 0. 1 3. 7 Co 精 矿 尾 矿 0. 3 5. 7 0. 7 7. 2 3. 1 68. 2 4. 4 231. 3 Mn 213   浮 选 试 验 精 矿 尾 矿 0. 2 6. 0 0. 4 3. 2 0. 2 2. 8 0. 4 10. 0 Cu 21311   浮 选 流 程 及 结 果 - 6 。   注 :重 金 属 元 素 单 位 为 总 10 对 于 破 碎 过 程 中 ,所 产 生 的 微 量 次 生 铁 质 物 以 2 1312   浮 选 机 理 石 英 岩 中 长 石 等 粘 土 矿 物 为 主 要 脉 石 矿 物 ,加 及 石 英 岩 中 的 长 石 、叶 蜡 石 、高 岭 石 、云 母 等 矿 物 ,采 用 浮 选 分 离 的 方 法 。 研 究 中 选 择 了 交 叉 使 用 阴 / 阳 离 子 (油 酸 钠 和 混 合 胺 ) 作 为 捕 收 剂 。 OT、煤 油 作 起 泡 剂 兼 辅 助 捕 收 剂 ,在 一 定 强 度 的 搅 拌 充 气 条 件 下 浮 选 。 分 别 对 摇 床 选 别 后 的 产 物 进 行 反 浮 选 试 验 。 浮 选 流 程 见 图 2 ,浮 选 产 物 化 学 分 析 结 果 见 表 2。 之 破 碎 中 产 生 的 次 生 铁 ,是 浮 选 中 要 分 离 出 来 的 物 质 。 铁 质 物 的 零 电 点 为 418~ 617。 因 此 ,将 矿 浆 pH 调 到 715~ 8 ,用 油 酸 钠 作 捕 收 剂 ,首 先 将 铁 浮 选 出 来 。 再 将 矿 浆 pH 调 到 2~ 3 ,浮 选 长 石 、高 岭 石 、 叶 蜡 石 、云 母 等 矿 物 。 理 论 上 讲 ,表 面 纯 净 的 石 英 , [ 1] 不 能 用 阴 离 子 捕 收 剂 浮 选 。 但 粘 土 矿 物 中 的 钙 、 镁 、铝 、铁 的 离 子 能 活 化 石 英 , 浮 选 铁 矿 物 时 , 用 NaOH 抑 制 被 上 述 金 属 离 子 活 化 了 的 石 英 。 浮 长 石 等 粘 土 矿 物 ,用 H2SO4 调 整 pH。 一 方 面 是 增 加 矿 浆 [ 2] 的 氢 离 子 浓 度 ,防 止 多 价 金 属 阳 离 子 活 化 石 英 ;另 一 方 面 ,活 化 长 石 和 云 母 等 粘 土 矿 物 ,使 其 在 粘 土 矿 物 表 面 产 生 定 位 吸 附 ,降 低 表 面 负 电 性 。 ( 下 转 第 29 页 ) 图 2浮 选 流 程 反 26 反   张 去 非 :磁 种 对 赤 铁 矿 铁 矿 石 脱 泥 工 艺 的 影 响 2002 年 第 9 期 的 铁 品 位 要 略 高 一 些 ,而 铁 回 收 率 基 本 不 受 影 响 。 4 结 论 (1) 随 着 磁 种 用 量 的 增 加 ,脱 泥 精 矿 的 铁 金 属 回 收 率 逐 步 提 高 。 对 于 赤 铁 矿 纯 矿 物 而 言 ,呈 非 常 明 显 的 上 升 趋 势 。 由 此 可 见 ,增 加 磁 种 用 量 有 利 于 提 高 脱 泥 精 矿 的 铁 金 属 回 收 率 。 (2) 磁 种 用 量 的 增 加 虽 然 有 利 于 提 高 铁 回 收 图 6 在 8. 8 kA/ m 的 外 界 磁 场 的 条 件 下 , 率 ,但 同 时 也 降 低 了 铁 精 矿 的 铁 品 位 ,所 以 ,磁 种 用 量 应 该 适 当 ,用 量 不 宜 很 大 。 无 论 是 从 铁 品 位 、铁 回 收 率 考 虑 ,还 是 从 磷 品 位 、磷 占 有 率 分 析 ,选 用 20 kg/ t 磁 种 用 量 较 为 适 合 脱 泥 工 艺 要 求 。 磁 种 粒 度 对 脱 泥 指 标 的 影 响 1 — 铁 回 收 率 , %;2 — 铁 品 位 , %; 3 — 磷 回 收 率 , %;4 — 磷 品 位 , 总 0. 001 % 况 下 ,磁 种 粒 度 对 脱 泥 精 矿 中 铁 品 位 和 铁 回 收 率 影 响 不 大 ;但 对 脱 泥 精 矿 中 磷 品 位 及 磷 占 有 率 有 一 定 影 响 ,特 别 是 对 降 低 精 矿 中 的 磷 品 位 和 磷 占 有 率 有 作 用 。 所 以 ,无 论 有 无 外 界 磁 场 ,磁 种 粒 度 越 小 ,越 有 利 于 降 低 精 矿 中 的 磷 品 位 和 磷 回 收 率 ,但 是 ,有 外 界 磁 场 时 , 脱 泥 精 矿 中 的 铁 品 位 比 没 有 外 界 磁 场 时 ( 3) 无 论 有 无 外 界 磁 场 ,磁 种 粒 度 越 小 ,越 有 利 于 降 低 精 矿 中 的 磷 品 位 和 磷 回 收 率 。 但 是 ,有 外 界 磁 场 时 ,脱 泥 精 矿 中 的 铁 品 位 比 没 有 外 界 磁 场 时 的 铁 品 位 要 略 高 一 些 ,而 铁 回 收 率 基 本 不 受 影 响 。 ( 收 稿 日 期 2002206224) ( 上 接 第 26 页 ) 表 面 作 用 ,还 能 除 掉 已 解 离 的 云 母 和 重 矿 物 。 (3) 浮 选 铁 时 ,NaOH 可 用 来 抑 制 被 金 属 离 子 活 化 的 石 英 ;浮 选 长 石 、云 母 等 粘 土 矿 时 ,H2SO4 不 仅 可 以 在 被 浮 的 长 石 表 面 产 生 定 位 吸 附 ,降 低 表 面 负 电 性 ,而 且 可 活 化 长 石 和 云 母 。 当 pH = 2~ 3 时 ,长 石 等 粘 土 矿 表 面 处 于 电 中 性 , 3 + RSO3 在 长 石 等 粘 土 矿 物 表 面 Al - (S) 区 域 产 生 特 性 吸 附 。 因 此 ,用 阳 离 子 捕 收 剂 混 合 胺 靠 静 电 力 和 [ 3] ,在 硅 酸 盐 粘 土 矿 物 表 面 的 物 理 吸 附 , 分 子 力 作 用 ( 4) 用 阴 离 子 捕 收 剂 油 酸 钠 ,在 矿 浆 pH = 7. 5 可 优 先 浮 选 长 石 和 云 母 。 试 验 表 明 ,用 混 合 胺 时 ,加 入 煤 油 作 为 辅 助 捕 收 剂 ,对 捕 收 云 母 矿 物 等 粘 土 矿 物 效 果 很 理 想 。 ~ 8 情 况 下 浮 选 铁 后 ,用 H2SO4 调 整 矿 浆 pH = 2~ 3。 加 入 阳 离 子 捕 收 剂 混 合 胺 和 一 定 量 煤 油 浮 选 长 石 云 母 等 粘 土 矿 物 ,可 以 使 SiO2 98. 6 %的 石 英 砂 提 纯 到 SiO2 99170 %。 3 结 论 对 含 粘 土 矿 物 的 石 英 岩 ,制 备 石 英 砂 时 ,采 用 阴 阳 离 子 捕 收 剂 按 浮 铁 、长 石 、云 母 类 粘 土 矿 的 顺 序 / 参 考 文 献 反 浮 选 ,石 英 砂 作 为 精 矿 留 在 槽 底 。 1) 石 英 岩 制 备 石 英 砂 时 ,采 用 多 段 粉 碎 ,多 段 1 2 3 胡 为 柏 1 浮 选 1 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 ,1989 卢 寿 慈 1 矿 物 浮 选 原 理 1 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 ,1987 刘 家 弟 ,等 1 从 金 矿 矿 尾 矿 中 提 取 长 石 粉 和 石 英 粉 的 研 究 1 非 金 属 矿 ,1999(4) :25~ 26 ( 分 级 的 流 程 ,对 于 减 少 过 粉 碎 ,提 高 产 品 成 品 率 ,使 资 源 最 大 利 用 是 行 之 有 效 的 。 ( 2) 浮 选 前 摇 床 选 矿 可 起 脱 泥 ,擦 洗 、洁 净 石 英 ( 收 稿 日 期 2002206220) 反信 息 苑 反 招 远 金 翅 岭 金 矿 COAL 法 项 目 建 成 投 产   COAL 法 处 理 复 杂 金 银 精 矿 项 目 由 金 翅 岭 金 矿 选 冶 金 精 矿 3. 3 万 t ,并 使 黄 金 回 收 率 由 传 统 工 艺 的 20 %~ 50 %提 高 到 93 %以 上 。 项 目 达 产 后 ,金 翅 岭 金 矿 年 可 新 增 黄 金 产 量 5 万 两 ,白 银 50 t ,新 增 销 售 收 入 119 亿 元 。 和 中 国 科 学 院 联 合 攻 关 开 发 ,采 用 了 国 内 外 先 进 的 工 艺 和 设 备 及 德 国 西 门 子 公 司 的 自 动 化 控 制 系 统 。 项 目 设 计 处 理 能 力 每 日 100 t ,每 年 可 处 理 高 含 砷 难 反 29 反
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