在石英砂的各种应用领域中,铁是其中最有害的杂质,石英砂的提纯一般以除铁为主要目的。
一、铁在石英砂中赋存状态 铁杂质在石英砂中的赋存状态,决定了用什么方法可将其去除以及去除的程度。石英砂中的铁含量会随粒度的降低而上升,这是因为粒度小的颗粒中含重矿物和长石较多,与石英相比,它们不耐风化。由石英砂的具体情况,可以将铁的赋存状态分为5种形式: (1)黏土矿物中 一般出露地表的矿床中,含有的风化黏土较多。这种黏土是由石灰石、长石、页岩等风化而成,黏土的主要成分含有石英、云母、褐铁矿、方解石和绿泥石混合物的天然水成钒土硅酸盐,其颗粒粒度很小(10um以下)。 (2)重矿物及磁性矿物中 重矿物是指其相对密度大于2.9的矿物。这些矿物大多具有磁性或弱磁性,铁是这些矿物中的基本元素。 (3)轻矿物中 轻矿物主要是指长石。长石中的 Al 有时被 Fe 给取代,其含量可高达0.5%-0.7%。此外,还有白云母、高岭石、白云石、方解石等,在这些矿物中,Fe 是以类质同象形式存在晶格中,由于其密度与石英差不多,所以分离相当困难。 (4)薄膜铁中 石英砂中颗粒在纯净状况下,呈白色,受到污染后呈褐色、灰色、黄色甚至红色等。石英颗粒的污染主要是铁质污染和泥质污染。在成矿过程中,某种矿物以薄膜或微粒状产生于石英矿物内部或者表面,这种成矿过程造成的铁质污染比较难消除。实际上,所谓的薄膜铁大多是指这种情况。 (5)连生体或晶格中 石英砂中的不同矿物基本上处于单体解离的状态,但石英砂中颗粒与其他含铁矿物连生在一起的状况仍然存在,这种连生体多数是暗色矿物,有的包裹在其颗粒的内部,有的镶嵌在颗粒的边缘,成为矿物集合体,这就是所谓的包裹铁。 二 石英砂的除铁提纯方法 对于铁的几种赋存状态,包裹铁是无法分离的。如果要去除,需进一步降低其粒度,使呈单体解离状态,这与石英砂应用的粒级要求不一致。从石英砂中除铁提纯有很多方法,但有一些目前只在实验室范围获得成功,尚未应用于工业生产。目前,石英砂除铁方法可分为三大类:物理-机械方法、化学方法和微生物选矿法。 2.1物理-机械方法 物理-机械方法主要有擦洗、重选、浮选、超声波选矿、磁选和水洗等,这些方法主要处理粗粒杂质。 (1)水洗和分级脱泥 因石英砂的粒度一般远大于黏土矿物的粒度,简单的水洗就可以去除石英砂中的粘土矿物。同时,随着石英砂颗粒变细,颗粒中的重矿物和长石含量较大,它们不像石英那样耐风化,铁质和铝质等杂质品位反而升高,SiO2的品位随之降低,故石英砂的水选和分级脱泥,不仅可去除黏土矿物,而且还除去0.1mm 以下的细粒矿物。 但对于石英砂表面的薄膜铁难以去除。 (2) 磁选
磁选法的优点是选择性强,在保持有效地去除杂质的同时,还能获得很高的石英砂产量。去除的杂质主要有以磁铁矿为主的强磁性矿物和以赤铁矿、褐铁矿和黑云母等为主的弱磁性杂质矿物。对于强磁性杂质的矿物,采用弱磁机或者中磁机进行磁选;对于弱磁性杂质矿物,常选用在106e 以上的强磁机。不过石英砂中的强磁性矿物含量是很少的,几乎很少有哪个砂矿可以用弱磁机来降低铁量,所以,适用于石英砂选矿的主要的强磁机。 |