硅石，是一種常見的非金屬礦藏質(zhì)料，其運用范疇十分廣泛。我國的硅石選礦提純及深加工開發(fā)運用的比較晚，并且首要用于建筑工業(yè)，玻璃制作，陶瓷工業(yè)和鑄造工業(yè)，這些范疇的一個共同點就是硅石的需求量大，質(zhì)料質(zhì)量要求低。

　　現(xiàn)在，國外以美國的硅石選礦提純技能最為先進，特色是工業(yè)化產(chǎn)量大、配備專業(yè)化和出產(chǎn)自動化程度高，其產(chǎn)品已發(fā)展到第六代(雜質(zhì)總質(zhì)量分數(shù)小于8×10-6，透明度為光學(xué)級)。經(jīng)過選礦提純制成的高純和超高純石英砂已廣泛運用于航空航天、原子能技能、激光、光纜通訊、軍工等高科技范疇。跟著科學(xué)技能的前進，高科技用硅的需求量也將許多添加，而天然水晶資源的日趨干涸使得人們不得不將目光轉(zhuǎn)向天然水晶的替代品—高純和超高純硅石。因而，活躍探求和推進硅石選礦提純技能的前進，完成精制硅石、高純和超高純硅石的本錢、大批量工業(yè)化出產(chǎn)、對補償天然水晶資源的缺乏，滿意高科技用硅需求具有重要的現(xiàn)實含義。
 

　　二、硅石選礦提純辦法

　　硅石砂提純是除掉硅石中少數(shù)或微量雜質(zhì)，取得精制硅石砂或高純硅石的高難度別離技能，近年來，國內(nèi)外對石英提純工藝研討首要環(huán)繞以下幾個方面進行：

　　(一)水洗、分級脫泥

　　硅石中的SiO2的檔次跟著硅石粒度的變細而下降，鐵質(zhì)和鋁制等雜志礦藏的檔次則正好相反，這種現(xiàn)象在含有許多粘土性質(zhì)礦藏石英中尤為顯著。所以在當選前對硅石原礦進行水選，分級脫泥是十分必要的，并且效果也是較為顯著的。如江蘇宿遷馬陵山礦石英原礦化學(xué)組成為：SiO279.38%、Fe2O31.68%、AL2O311.28%，其粒度組成中-0.1mm粒級含量為27.65%。在對原礦進行預(yù)選水洗、分級脫泥后，SiO2的檔次上升到86.36%，F(xiàn)e2O3下降至0.49%，AL2O3下降至6.79%，除雜提純效果較為明顯。水洗、分級脫泥作為一種礦石當選前的預(yù)處理辦法，運用的較早也很遍及，但關(guān)于存在于硅石表面的薄膜鐵和粘連性雜質(zhì)礦藏，其脫除效果尚不明顯。

　　(二)擦拭

　　擦拭是憑借機械力和砂粒間的磨剝力來除掉石英砂表面的薄膜鐵、粘結(jié)及泥性雜質(zhì)礦藏和進一步擦碎未成單體的礦藏集合體，再經(jīng)分級作業(yè)到達硅石砂進一步提純的效果，現(xiàn)在，首要有棒摩擦拭和機械擦拭兩種辦法，關(guān)于機械擦拭，一般以為影響擦拭效果的要素首要是來自擦拭機的結(jié)構(gòu)特色和裝備方式，其次為工藝要素，包含擦拭時刻和擦拭濃度，研討標明，砂礦擦拭濃度在50%-60%之間效果最好，并且在必定程度上反而加大了硅石提純的難度;擦拭時刻原則上以開端到達產(chǎn)品質(zhì)量要求為基準，不宜過長，因時刻過長，會加大設(shè)備磨損，進步能耗和構(gòu)成選礦提純本錢的添加。因為關(guān)于某些硅石礦，機械擦拭擦除效果不太抱負，因而，在我國棒磨擦拭工業(yè)運用較為遍及和相對老練。如對某地硅石原礦經(jīng)水洗、分級脫泥后+0.3mm以上的硅石砂進行棒磨擦拭，成果標明，經(jīng)磨礦擦拭后，F(xiàn)e2O3從0.19%下降到0.10%，鐵的去除率達47.4%。咱們在對云南某地硅石選用加藥高效強力擦拭，合作恰當?shù)墓に嚭驮O(shè)備，成果發(fā)現(xiàn)比選用棒磨擦拭效果好，棒磨擦拭后收率為49%，而加藥高效強力擦拭回收率為73%。加藥的意圖是增大雜質(zhì)礦藏和石英顆粒表面的電斥力，增強雜質(zhì)礦藏與石英顆粒相互間的別離效果。

　　(三)磁選

　　磁選工藝的選用，能夠最大極限的鏟除包含連生體顆粒在內(nèi)的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦藏。強磁選一般選用濕式強磁選機或高梯度磁選機。一般來說，對雜質(zhì)以褐鐵礦、赤鐵礦、黑云母等弱磁性雜質(zhì)礦藏為主的硅石，運用濕式強磁機在10000奧斯特以上能夠選出;對含雜以磁鐵礦為主的強磁性礦藏，則選用弱磁機對或中磁機進行選別效果比較好，上村宏﹒田淵平次選用強磁機對瀨戶石英砂進行了試驗條件研討，成果標明，磁選數(shù)和磁場強度選除鐵效果有重要影響，隨磁選次數(shù)的添加，含鐵量逐步削減，而必定的磁場強度下可除掉大部分的鐵質(zhì)，但爾后磁場強度即便進步許多，除鐵率也無多大改變。別的，硅石砂粒度越細，除鐵效果越好，其原因是細粒石英砂中含鐵雜質(zhì)礦藏量高的原因。當硅石砂原砂中含雜質(zhì)礦藏較多時，僅選用擦拭、脫泥和磁選是不能將硅石砂提純成高純砂的，為了進一步進步硅石的純度和降除雜質(zhì)

　　(四)浮選

　　考慮到含氟廢水對環(huán)境的嚴重影響，國外于70年代呈現(xiàn)了“無氟有酸浮洗法”如日本在完成長石與石英的別離中，選用硫酸或(PH=2)調(diào)漿，加高檔脂肪族胺鹽和石油磺酸鈉混合捕收劑浮選取得成功，無氟無酸浮選法是近年來大力開發(fā)的石英長石浮選別離新工藝，唐甲瑩等從1984年開端研討陰陽離子混合捕收劑浮選別離新工藝，該辦法是在天然中性介質(zhì)中，運用石英、長石結(jié)構(gòu)組成的差異，合理分配陰陽離子捕收劑的配比，優(yōu)先浮選出長石，完成二者的別離。但無氟無酸浮選法不如HF法和酸法老練，現(xiàn)在沒有見到工業(yè)出產(chǎn)的運用的報導(dǎo)，云母與石英的等電點附近，分選難度大，選用酸性條件下陰離子捕收劑，或在堿性條件下陰-陽離子捕收劑兩種辦法浮選，可取得很好的效果。一般來說，經(jīng)過擦拭、脫泥、磁選和浮選后，石英的純度可到達99.3%-99.9%，基本上滿意工業(yè)用砂的需求。

　　(五)酸浸

　　酸浸是運用石英不溶于酸(HF在外)，其他雜質(zhì)礦藏能被酸液溶解的特色，然后能夠完成對石英的進一步提純。酸浸常用酸類有硫酸、、硝酸和等;還原劑有及其鹽類等。研討發(fā)現(xiàn)，上述酸類對石英中的非金屬雜質(zhì)礦藏均有杰出的去除效果，但對不同的金屬雜質(zhì)，酸的品種及其濃度影響較為明顯，一般以為各種稀酸對Fe和Al的去除均有明顯效果，而對Ti和Cr的去除效果則選用較濃的硫酸、或HF進行酸浸處理。一般運用上述酸類組成的混合酸進行雜質(zhì)礦藏的酸浸脫除，考慮到HF對石英的溶解效果，故HF濃度一般不超越10%。除酸的濃度外，酸的用量、酸浸時刻、溫度及礦漿拌和均能夠影響石英酸浸效果。酸浸各種要素的操控應(yīng)依據(jù)石英終究檔次要求，盡量下降酸的濃度，溫度和用量，削減酸浸時刻，以完成在較低的選礦本錢下進行石英提純。在一些歐美國家因為對石英中鐵的要求比較嚴厲，故比較體系的研討了石英酸浸提純處理，并建立了酸浸的石英選礦提純廠。經(jīng)過酸浸處理后的石英，可取得純度達99.99%的高純石英。

　　(六)微生物浸出

　　用微生物浸除石英顆粒表面的薄膜鐵或浸染鐵是新近發(fā)展起來的一種除鐵技能，據(jù)國外研討成果標明，用黑曲霉素、青霉、假單胞菌、多粘菌素、桿菌等微生物對石英表面薄膜鐵進行浸除時，均取得了杰出的效果，其間以黑曲霉素浸除鐵效果最佳，F(xiàn)e2O3的去除率多在75%以上，精礦Fe2O3的檔次低達0.007%。并且，發(fā)現(xiàn)用大多細菌和霉菌預(yù)先培養(yǎng)好的培養(yǎng)液浸出鐵的效果更好，就像其他菌種相同是因為他們的可溶性代謝物的效果。現(xiàn)在微生物除鐵處于試驗室研討階段，規(guī)劃化工業(yè)的出產(chǎn)需求作進一步的試驗研討。

　　(七)其他提純辦法

　　因為不同石英制品對雜質(zhì)礦藏含量的不同要求，有時也選用一些其他的提純辦法作進一步提純?nèi)珉娺x運用石英與雜質(zhì)礦藏在電性上細微的不同，可選出微量金屬雜質(zhì)礦藏;熱氯化辦法可除掉石英中的氣、液相雜質(zhì)和雜質(zhì)礦藏、金屬包裹體對工藝進程中的表面污染，到達對石英砂進一步提純。

　　三、硅石砂選礦提純工藝流程研討

　　硅石選礦提純工藝流程許多，一般視硅石中雜質(zhì)的品種、含量、賦存狀況以及產(chǎn)品質(zhì)量要求等斷定，常見的硅石砂選礦提純工藝流程如下:

　　(一)擦拭---分級、脫泥

　　石英砂在風化堆積成礦進程中，許多粘土性礦藏和鐵質(zhì)在石英表面構(gòu)成膠結(jié)物或粘連礦藏。選用擦拭---分級、脫泥工藝去除粘土雜質(zhì)礦藏、泥質(zhì)鐵及部分薄膜鐵則是這類石英提純常用的工藝流程。如四川江津石英巖礦選用該工藝降除-0.1mm細泥和鐵質(zhì)，使得二氧化硅從85.4%進步到97.4%，三氧化二鐵由本來的0.63%下降到0.165%。該工藝一般作為原礦當選前的預(yù)處理工藝，對泥質(zhì)性雜質(zhì)礦藏進行有用脫除。

　　(二)擦拭—脫泥—磁選

　　一般來說，硅石常見雜質(zhì)礦藏，如褐鐵礦、電氣石、赤鐵礦和黑云母等弱磁性礦機磁鐵礦等強磁性礦只要選用磁選工藝才可降除、實踐出產(chǎn)中，多選用濕式強磁機進行選別，磁場強度約在13000奧斯特左右。某地湖湘堆積硅砂在經(jīng)擦拭脫泥后，砂中含三氧化二鐵為0.36%，運用SHP-500型濕式強磁機對上述擦拭脫泥砂進行提純，能夠取得三氧化二鐵含量為0.16%。

　　(三)棒磨擦拭—脫泥---磁選—浮選---酸浸

　　硅石砂原礦在經(jīng)擦拭、磁選和浮選別離后，賦存較低的雜質(zhì)礦藏顆粒(包含單體、集合體)已基本上被鏟除潔凈，二氧化硅純度一般能夠到達99.5%-99.9%，基本上能夠滿意石英砂大多數(shù)工業(yè)用處。但要求進一步作為超高純石英，就必須對以斑駁和包裹體方式連生在石英顆粒表面上的雜質(zhì)做酸浸處理，依據(jù)其不同的工業(yè)用處對硅石不同雜質(zhì)礦藏(Fe、AL、Ti、Cr)的要求，進行不同濃度、配比的混合酸酸浸處理，如蘄春某石英巖礦的二氧化硅含量為99.76%，含細微包裹體，首要雜質(zhì)礦藏Fe、AL、Ti等以粘土礦藏和鐵的氧化物形狀存在。在經(jīng)過棒磨擦拭—脫泥---磁選---浮選---酸浸工藝后，取得二氧化硅含量為99.99%以上的高純石英。

　　(四)加藥高效強力擦拭—分級脫泥---磁選

　　經(jīng)過對云南某石英提純做了具體深化的試驗研討之后，咱們首要創(chuàng)造性的運用加藥高效強力擦拭—分級脫泥—磁選這一新的提純工藝，并取得成功。該工藝是對現(xiàn)有擦拭設(shè)備的結(jié)構(gòu)進行了改善，優(yōu)化了技能參數(shù)，經(jīng)過加藥高效強力擦拭和分級脫泥可除掉80%以上的雜質(zhì)鐵和鋁礦，磁選首要是除掉含鐵雜質(zhì)礦藏。經(jīng)過該流程處理后，可取得二氧化硅≥99.8%，三氧化二鐵≤0.023%，三氧化二鋁≤0.05%，二氧化鈦≤0.02%的優(yōu)質(zhì)精制石英砂，到達了一級光學(xué)玻璃用砂的要求，并且精砂的產(chǎn)率高達73%，而棒磨擦拭產(chǎn)率僅為49%，二氧化硅回收率為72.8%。再進跋涉一步的復(fù)選和酸浸處理，能取得二氧化硅≥99.9%，三氧化二鐵≤0.005%，三氧化二鋁≤0.05%，二氧化鈦≤0.02%的高純石英，這一工藝的選用，克服了棒磨擦拭帶來的鐵質(zhì)二次污染，產(chǎn)率低一級缺陷。

　　四、結(jié)束語

　　(一)硅石選礦提純辦法和工藝流程一般由以下幾點斷定：a原砂中雜質(zhì)礦藏的賦存狀況;b提純工藝的選礦本錢;c精砂制品的工業(yè)用處。

　　(二)對一般工業(yè)用處的精砂硅石，盡可能挑選為簡略的工藝流程以下降提純本錢。引薦選用擦拭—脫泥—磁選工藝，即可滿意精力的質(zhì)量要求。

　　(三)對作為高科技用的高純和超高純硅石，則需求進一步選用浮選和酸浸等工藝對硅石再次提純。高純和超高純石英的質(zhì)量要求一般為二氧化硅≥99.99%，三氧化二鐵質(zhì)量分數(shù)小于1×10-5，其提純進程不只要嚴厲操控選別條件，并且對相應(yīng)提純設(shè)備要求也比較嚴厲，以避免二次污染。

　　(四)咱們初次運用加藥高效強力擦拭—分級—磁選這一新的提純工藝，并在云南某地硅石砂巖的選礦提純中取得成功，克服了棒磨擦拭帶來的鐵質(zhì)二次污染，產(chǎn)率低一級缺陷。該工藝對完成硅石在低本錢，高效提純除雜方面很有含義。