石英砂浮選工藝：提升純度的有效方法

點擊量：771時間：2024/9/29 17:06:46

一、浮選工藝的原理

1.表面性質差異

浮選工藝主要是基于石英砂和雜質礦物表面物理化學性質的差異來實現分離的。石英（SiO?）表面通常是親水的，但在特定條件下，可以通過藥劑作用改變其表面性質。而許多雜質礦物，如含鐵、鈦、鋁等的礦物，其表面性質與石英不同，可能是天然疏水的，或者可以通過藥劑處理使其疏水。

例如，鐵雜質以赤鐵礦（Fe?O?）或磁鐵礦（Fe?O?）的形式存在于石英砂中。赤鐵礦表面在一定的pH值條件下可以吸附捕收劑，從而變得疏水。而石英表面在相同條件下不吸附或很少吸附這些捕收劑，仍然保持親水。

2.浮選藥劑的作用

捕收劑：這是浮選過程中的關鍵藥劑。捕收劑能夠選擇性地吸附在目的礦物（雜質礦物）的表面，使其表面疏水。常用的捕收劑有脂肪酸類（如油酸）、胺類等。以油酸為例，它的分子一端是親水的羧基（-COOH），另一端是疏水的烴鏈。當油酸加入到礦漿中時，羧基會與雜質礦物表面的金屬離子發生化學反應，而烴鏈則朝外，使礦物表面疏水。

起泡劑：起泡劑主要是產生穩定的泡沫。當礦漿中通入空氣形成氣泡時，疏水的雜質礦物顆粒會附著在氣泡上，隨著氣泡上浮到礦漿表面。松醇油是一種常用的起泡劑，它能夠降低氣泡表面的張力，使氣泡穩定，并且有利于雜質礦物顆粒在氣泡上的附著。

調整劑：調整劑用于調節礦漿的性質，如pH值。不同的礦物在不同的pH值下表面性質會發生變化，通過調節pH值可以增強捕收劑對雜質礦物的選擇性吸附。例如，對于含鐵雜質的石英砂浮選，合適的pH值可以使鐵礦物表面更好地吸附捕收劑，而石英表面的性質基本不變。

二、浮選工藝的流程

1.磨礦作業

石英砂原礦通常需要先進行磨礦，將其粒度減小到合適的范圍。這是因為浮選過程對礦物的粒度有一定的要求。如果粒度太大，礦物顆粒內部的雜質無法暴露在表面，捕收劑難以吸附，影響浮選效果；如果粒度太小，會產生細泥，細泥會吸附在礦物顆粒表面，干擾浮選過程。

一般來說，磨礦后的石英砂粒度會控制在0.074-0.15mm左右。通過球磨機等設備進行磨礦，在磨礦過程中，要根據石英砂的硬度和原礦的性質合理調整磨礦參數，如球磨機的轉速、球料比等，以獲得理想的磨礦產品。

2.調漿作業

磨礦后的石英砂要進入調漿階段。在調漿槽中，首先要加入調整劑來調節礦漿的pH值和其他性質。例如，對于含有鐵、鈦雜質的石英砂，可能會加入氫氧化鈉（NaOH）或硫酸（H?SO?）來調節pH值，使雜質礦物處于有利于浮選的表面狀態。

然后加入捕收劑，捕收劑的用量要根據石英砂中雜質的含量和種類來確定。通常是通過實驗室的浮選試驗來確定好的捕收劑用量。在加捕收劑后，需要攪拌一段時間，使捕收劑充分吸附在雜質礦物的表面。攪拌時間一般在5-15分鐘左右，攪拌強度也要適中，避免礦漿濺出和過度攪拌導致礦物顆粒脫落。

3.浮選作業

調漿后的礦漿進入浮選機進行浮選。浮選機通過葉輪旋轉等方式向礦漿中通入空氣，形成氣泡。疏水的雜質礦物顆粒附著在氣泡上，隨著氣泡上浮到礦漿表面，形成泡沫層。

泡沫層不斷刮出，這部分泡沫產品就是富集了雜質礦物的部分。而留在礦漿中的石英砂，其純度得到了提高。浮選過程中，浮選機的操作參數也很重要，如浮選機的轉速、充氣量等。合適的轉速可以保證礦漿和氣泡充分混合，合適的充氣量可以產生足夠的氣泡來攜帶雜質礦物。一般來說，浮選機的葉輪轉速在1000-1500r/min左右，充氣量在0.5-1.0m3/(m2·min)左右。

4.精選作業（如有需要）

經過一次浮選后，得到的石英砂產品可能還含有一定量的雜質。為了進一步提高純度，可以進行精選作業。精選通常是在與初次浮選相似的條件下進行，但是調整劑、捕收劑的用量和浮選時間等參數可能會有所調整。

通過精選，可以將石英砂中的雜質含量進一步降低，使石英砂的純度達到更高的要求，比如在生產高純度石英砂用于半導體行業時，精選作業是必不可少的環節。

三、浮選工藝的優勢與局限

1.優勢

高效的雜質去除：浮選工藝能夠有效地去除石英砂中的各種雜質礦物，如鐵、鈦、鋁等雜質，顯著提高石英砂的純度。對于生產高質量的石英制品，如石英玻璃、半導體石英等，高純度的石英砂是關鍵原料，浮選工藝可以滿足這種純度要求。

可操作性強：通過調整浮選藥劑的種類、用量和浮選操作參數，可以適應不同性質的石英砂原礦和不同的純度要求。這使得浮選工藝在石英砂提純領域具有廣泛的適用性。

成本效益較好：相對于一些其他的提純方法，如化學浸出法等，浮選工藝在設備投資和運行成本方面相對較低。它不需要復雜的化學處理設備和高溫、高壓等苛刻的操作條件，在大規模工業生產中具有一定的成本優勢。

2.局限

對細粒雜質的局限性：對于一些細粒的雜質，浮選工藝可能會受到一定的限制。細粒雜質可能會因為表面能等因素，吸附在石英砂顆粒表面或者相互團聚，導致浮選分離困難。在處理含有大量細粒雜質的石英砂時，可能需要結合其他工藝，如磁選（對于磁性細粒雜質）、重選等方法來提高提純效果。

藥劑殘留問題：浮選過程中使用的藥劑如果處理不當，可能會殘留在石英砂產品中。這對于一些對純度要求高的應用領域，如半導體行業，是一個嚴重的問題。因此，在浮選后需要進行嚴格的清洗和檢測，以確保石英砂產品符合質量標準。