專利名稱：一種黃鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業(yè)用石英砂的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種黃鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業(yè)用石英砂的技術(shù)，采用機(jī)械擦洗 機(jī)、擦洗助劑和高效擦洗工藝，對黃鐵礦型石英砂巖進(jìn)行提純加工，不僅能夠去除礦石中粘 土礦物，降低Al2O3等雜質(zhì)含量，而且能夠去除部分雜質(zhì)礦物黃鐵礦，降低Fe2O3等雜質(zhì)含量， 適用于以黃鐵礦型石英砂巖為原料加工玻璃工業(yè)用石英砂。
背景技術(shù)：
石英砂巖是固結(jié)的碎屑巖石，其石英碎屑含量達(dá)95%以上，來源于各種巖漿巖、沉 積巖和變質(zhì)巖，伴生礦物為長石、云母和粘土礦物，膠結(jié)物主要為硅質(zhì)膠結(jié)[1]。石英砂巖是 玻璃、陶瓷、鑄造和其它工業(yè)用石英砂硅質(zhì)礦物原料的主要來源。由于石英砂巖含伴生礦物 和膠結(jié)物等雜質(zhì)，一般須經(jīng)過選礦提純方能工業(yè)利用。近年來，四川玻璃工業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè) 發(fā)展很快，石英砂用量不斷增加，當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的玻璃工業(yè)用石英砂存在很大缺口，遠(yuǎn)不能滿足 四川省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的需要。1、四川沐川黃鐵礦型黃丹石英砂巖礦特點(diǎn)四川省沐川縣黃丹鎮(zhèn)石英砂巖礦床的礦石儲量超過千萬噸[2]，由于缺乏有效提純 技術(shù)，從上世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)以來，一直未能得到開發(fā)利用。為此，我們首先開展了該礦的工 藝礦物學(xué)研究，結(jié)果表明[3]該礦是一種硅泥質(zhì)中粒含長石石英砂巖；原礦以石英為主，粒 徑范圍0.2 0.5mm(32目 80目)；同時含少量或微量其它雜質(zhì)礦物，它們是黃鐵礦，以及 蒙脫石、伊利石、高嶺石、微斜長石和方解石等；對礦石質(zhì)量影響較大是黃鐵礦和粘土礦物， 其中黃鐵礦含量< (粒徑0. 02-0. IOmm)，粘土礦物含量在8%左右，它們以粒間填隙物 無序散布于石英顆粒之間；原礦SiO2含量為94. 02wt%, Al203(3. 88wt% ) ,K20(1. 28wt% ) 等有害成分賦存于蒙脫石、伊利石、高嶺石等礦物中；Fe203(0.09wt%)主要來源于黃鐵礦， 也有部分來源于粘土礦物。2、黃鐵礦對石英砂巖礦石質(zhì)量的影響為了進(jìn)一步查清黃鐵礦對礦石質(zhì)量的影響，我們采用多種方法進(jìn)行了測試分析。

圖1是沐川黃丹黃鐵礦型石英砂巖原礦巖石薄片同一視域的單(a)偏(b)光顯微鏡照片。 由圖1可知，該礦石中黃鐵礦為黑色不透明的不規(guī)則粒狀礦物，粒徑分布為0. 02 0. IOmm, 無序分布并穿插于石英粒間或包于雜基中，邊界不清晰，已發(fā)生較明顯的風(fēng)化現(xiàn)象，部分 粘土礦物充填于黃鐵礦風(fēng)化產(chǎn)生的空隙之中。圖2是在體視鏡下挑選的黃鐵礦細(xì)小顆粒 X射線粉晶衍射分析(XRD)結(jié)果，證明黃鐵礦顆粒中同時含高嶺土等粘土礦物?；瘜W(xué)成分 分析(XRF)結(jié)果表明，黃鐵礦細(xì)小顆粒Fe2038. 50wt%, SO3S. 05wt %，同時Al2O3含量高達(dá) 23.58 丨％，另外030(5.10 丨％)和Mg0(l. 19wt% )含量也較高。因此，該礦石中的黃鐵礦 顆粒實(shí)際上是風(fēng)化黃鐵礦和粘土礦物組成的混合物，黃鐵礦顆粒不僅是有害雜質(zhì)Fe2O3主 要載體，同時也是部分A1203、CaO等有害成分的載體。總之，黃鐵礦以細(xì)小顆粒存在于石英 砂巖礦石中，并成為Fe2O3和A1203、CaO等有害成分的載體。目前，具有這種特征的黃鐵礦 型石英砂巖礦在國內(nèi)還是首次報(bào)道，其除鐵提純技術(shù)也沒有先例。
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目前浮法玻璃用石英砂技術(shù)指標(biāo)通常是SiO2 > 98.6% (允許波動范圍 士0. 3% )，Al2O3 ^ 0. 5% (允許波動范圍 士0. 2% )，F(xiàn)e2O3 ^0.09% (允許波動范圍 士0.02%) ,TiO2彡0.08% (允許波動范圍士0.02% )，30-150目彡94.5%。因此，采用具 有上述特征的石英砂巖礦加工玻璃工業(yè)用石英砂，必須通過適當(dāng)提純工藝，去除礦石中的 主要有害礦物黃鐵礦和粘土等。因此，本發(fā)明不僅對于沐川黃丹黃鐵礦型石英砂巖礦床的 開發(fā)利用有重要意義，對類似非金屬礦床的開發(fā)利用也有重要指導(dǎo)作用。3、黃鐵礦及其選礦提純技術(shù)黃鐵礦，化學(xué)成分FeS2,其晶體屬等軸晶系的硫化物礦物。黃鐵礦理論組成 (wt% ) :Fe46. 55，S53. 45。常有 Co、Ni 類質(zhì)同像代替 Fe，形成 FeS2-CoS2 和 FeS2-NiS2 系列。 常見晶形是立方體、五角十二面體、八面體及它們的聚形。立方體晶面上有與晶棱平行的條 紋，各晶面上的條紋相互垂直。黃鐵礦顏色多為淺黃色或黃銅色，條痕綠黑或褐黑，強(qiáng)金屬光澤，不透明，無解理， 參差狀斷口。硬度6-6.5，比重4. 95-5.20，熔點(diǎn)11711，性脆。在地表?xiàng)l件下易風(fēng)化為褐鐵 礦[4]。黃鐵礦是半導(dǎo)體礦物，具有弱導(dǎo)電性，及熱電性。不溶于水和稀鹽酸，溶于硝酸并有 硫黃析出。黃鐵礦是自然界中產(chǎn)出最廣泛的硫化物礦物之一，應(yīng)用廣泛。但是，黃鐵礦有時會 作為非金屬礦物的伴生雜質(zhì)而存在，會對礦物性能產(chǎn)生影響。當(dāng)Fe、s以微量元素形式存在 時是有害的，會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。所以，對作為有害成分而存在的黃鐵礦的提取就具有 很重要的意義。非金屬礦物加工中去除黃鐵礦是一項(xiàng)非常重要的工作。從前人研究結(jié)果看，從非 金屬礦物原料中去除黃鐵礦是比較困難的。根據(jù)黃鐵礦化學(xué)性能，采用酸堿法并不合適[5]。 根據(jù)其物理性能，黃鐵礦磁性很弱，或幾乎無磁性[6]，不能通過磁選有效去除。除此之外，還 有重選和浮選等方法(1)重選，黃鐵礦比重為4. 95-5. 20，比一般非金屬礦物的比重大，理 論上可以通過重選的方法將其去除。但是，沐川黃丹黃鐵礦型石英砂巖中黃鐵礦顆粒細(xì)小， 并與粘土等礦物膠結(jié)在一起，不利于重選去除；(2)浮選，根據(jù)文獻(xiàn)資料[7]，有乙黃藥、丁基 黃藥等多種試劑作為黃鐵礦的捕收劑，與2#油等發(fā)泡劑配合使用，可將黃鐵礦從非金屬礦 物原料中浮選出來；(3)其它方法，如手選、擦洗等。4、黃鐵礦型石英砂巖提純主要技術(shù)問題本發(fā)明需要解決的主要技術(shù)問題有三個第一，根據(jù)該礦工藝礦物學(xué)特點(diǎn)，其提純 加工方案有手選、機(jī)械擦洗、棒磨擦洗、浮選等多種不同方案。因此，必須通過不同提純加工 方案對比試驗(yàn)，遴選和研究適用于一種黃鐵礦型石英砂巖提純加工方案。第二，優(yōu)選方案必 須依靠優(yōu)化工藝參數(shù)，才取得較好采用效果。因此，應(yīng)當(dāng)在優(yōu)選的提純加工方案中，進(jìn)一步 開展相關(guān)工藝參數(shù)試驗(yàn)，以優(yōu)化工藝參數(shù)。第三，在以上試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)樣品 加工特點(diǎn)、優(yōu)化工藝參數(shù)，確定最終加工工藝。本發(fā)明的目的是，以沐川黃丹黃鐵礦型石英砂巖為研究對象，研究適用于一種黃 鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業(yè)用石英砂的技術(shù)，為玻璃工業(yè)用石英砂的加工提供技術(shù)支 撐。經(jīng)檢索，未發(fā)現(xiàn)一種黃鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業(yè)用石英砂的文獻(xiàn)報(bào)道或?qū)＠暾垺Ｖ饕獏⒖嘉墨I(xiàn)[1]鄭水林.非金屬礦加工與應(yīng)用[M].北京化學(xué)工業(yè)出版社，2003，282pp.
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樣品SiO2Al2O3Fe2O3TiO2Cr2O3CaOMgOK2OP2O5SO3ZrO2I原礦平均94.0223.8810.0880.0390.0620.1800.1311.2760.1470.1600.012100.000J02-0196.6781.8610.0790.0450.1260.2620.0850.4930.2220.1330.014100.000J02-0295.9232.1420.1010.0580.0870.3510.1250.7340.3000.1690.011100.000J02-0395.3822.7210.0900.0550.0470.2670.1430.9330.2260.1240.013100.001原砂平均95.9952.2420.0900.0530.0870.2930.Π80.7200.2490.1420.013100.000J02-02(40-150 目)97.3381.4370.0660.0340.0340.2280.0950.4520.2060.1040.007100.000
注原礦平均為沐川黃丹冷家溝礦區(qū)及水洗粗加工廠等4個原礦樣品平均值[3]；原砂平均為J02-01、J02-02、J03-03樣品平均值2、提純加工試驗(yàn)方法根據(jù)該礦工藝礦物學(xué)特點(diǎn)，其提純加工方案有多種選擇。本工作的基本技術(shù)思路 是第一步，根據(jù)前人對石英砂巖選礦經(jīng)驗(yàn)[4_9]，以J02-01原砂(-20目100%，-150目少 量)為試驗(yàn)樣品，進(jìn)行手選、機(jī)械擦洗、棒磨擦洗、浮選等不同提純加工方案對比試驗(yàn)；第二 步，采用第一步獲得的優(yōu)選方案，分別以J02-01和J02-02原砂(-20目100%，-150目少 量)為試驗(yàn)樣品，進(jìn)一步優(yōu)化提純方案的工藝參數(shù)；第三步，采用優(yōu)化方案及其優(yōu)化工藝參 數(shù)，以40-150目石英砂物料為試驗(yàn)樣品，進(jìn)行綜合效果驗(yàn)證試驗(yàn)。采用體視顯微鏡進(jìn)行手選除雜提純試驗(yàn)；采用長春探礦機(jī)械廠產(chǎn)XFD12型擦洗機(jī) 進(jìn)行機(jī)械擦洗試驗(yàn)，其攪拌器為雙螺旋結(jié)構(gòu)；采用武漢探礦機(jī)械廠產(chǎn)ΧΜΒ-67Φ200Χ240棒 磨機(jī)進(jìn)行棒磨擦洗試驗(yàn)；采用長春探礦機(jī)械廠產(chǎn)1. 5LXFD-63型單槽浮選機(jī)進(jìn)行浮選試驗(yàn)， 浮選使用試劑有丁基黃藥(分析純)，2#油，20%硫酸等；所有試驗(yàn)樣品的化學(xué)成分均采用 日本島津XRF-1800型X射線熒光光譜儀(XRF)進(jìn)行分析，測試方法為粉末壓片法。3、不同提純加工方案對比試驗(yàn)表2是以J02-01原砂(-20目100%，-150目少量)為試驗(yàn)樣品，采用手選、機(jī)械
擦洗、棒磨擦洗、浮選等不同提純加工方案對比試驗(yàn)結(jié)果。手選是根據(jù)黃鐵礦呈細(xì)小顆粒比 較均勻地分布于礦石中這一特點(diǎn)，采用體視鏡將黃鐵礦去除的提純方法。從表2可知，在幾 種方法中，以手選效果最好，樣品完全達(dá)到浮法玻璃工業(yè)用石英砂技術(shù)指標(biāo)要求。這說明， 只要能夠有效去除礦石中的黃鐵礦細(xì)小顆粒，就能夠達(dá)到質(zhì)量要求。但是，如此細(xì)小的黃鐵 礦顆粒，采用手選工藝是不可能用于生產(chǎn)實(shí)踐的，試驗(yàn)結(jié)果對分析其它方案有一定的參考 作用。擦洗是根據(jù)石英礦物的硬度明顯大于風(fēng)化黃鐵礦和粘土這一特點(diǎn)所采取的提純 加工方法。從表2可知，除手選之外，以機(jī)械擦洗提純加工效果最好，試驗(yàn)樣品經(jīng)機(jī)械擦洗 后，主要化學(xué)成分(wt% ) % Si0298. 052, Al2O3O. 822，F(xiàn)e2O3O. 057。與機(jī)械擦洗相比，棒磨擦 洗效果并不明顯，且由于采用鋼棒介質(zhì)等原因，容易在加工中產(chǎn)生污染。棒磨+機(jī)械聯(lián)合擦 洗有一定作用，但其提純效果還不如單一的機(jī)械擦洗，顯然并不是理想方案。浮選是根據(jù)黃鐵礦以細(xì)小顆粒賦存于礦石中這一特點(diǎn)，根據(jù)“抑多浮少”的原則， 采用浮選含硫礦物黃鐵礦的反浮選法，進(jìn)行提純加工的方法。從表3可知，浮選效果僅次于
6機(jī)械擦洗，效果較好。但是，與機(jī)械擦洗相比，由于浮選成本相對較高，并且浮選使用藥劑可 能產(chǎn)生環(huán)保問題，不應(yīng)當(dāng)作為首選方案。綜上所述，在所采用的諸種方案中，機(jī)械擦洗提純加工方案的效果較好，并且具有 工藝比較簡單、成本較低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，盡管目前樣品還達(dá)不到技術(shù)指標(biāo)要求，仍然是一種 最具潛力的優(yōu)選方案。因此，將機(jī)械擦洗作為下一步的研究對象，進(jìn)行相關(guān)工藝參數(shù)的優(yōu)化試驗(yàn)。表2沐川黃丹水洗粗加工原砂提純加工方案對比試驗(yàn)的XRF測試結(jié)果(wt % )
權(quán)利要求
一種黃鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業(yè)用石英砂的技術(shù)，以黃鐵礦型石英砂巖為原料，采用機(jī)械擦洗機(jī)和高效擦洗工藝，加工玻璃工業(yè)用石英砂，其特征是A、破碎篩分采用破碎和篩分設(shè)備將原料加工成 40目的物料；B、水洗脫泥采用150目標(biāo)準(zhǔn)篩和自來水對物料水洗脫泥，得到40 150目的石英砂物料；C、磁選除鐵采用磁選機(jī)濕式磁選去除機(jī)械鐵；D、調(diào)節(jié)濃度稱取所需重量的石英砂物料并加入擦洗桶中，然后采用自來水將礦漿濃度調(diào)節(jié)到55％，E、加入助劑按500g/t用量，將擦洗助劑水玻璃加入礦漿中；F、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速將機(jī)械擦洗機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至1500r/min；G、物料擦洗啟動機(jī)械擦洗機(jī)，擦洗15～30min；H、篩分分級擦洗停止后，采用自來水和篩分設(shè)備對石英砂物料進(jìn)行濕式篩分，即得到粒度為40 150目的石英砂精礦。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種黃鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業(yè)用石英砂的技術(shù)，以黃鐵礦型石英砂巖為原料，采用機(jī)械擦洗機(jī)和高效擦洗工藝，第1是將原料加工成-40目物料；第2是用150目標(biāo)準(zhǔn)篩和自來水對物料水洗脫泥，得到40-150目石英砂物料；第3是濕式磁選去除機(jī)械鐵；第4是用自來水將礦漿濃度調(diào)節(jié)到55％；第5是按500g/t用量將擦洗助劑水玻璃加入礦漿中；第6是將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至1500r/min；第7是擦洗15～30min；第8是采用自來水和篩分設(shè)備對石英砂物料進(jìn)行濕式篩分，即得到石英砂精礦。效果明顯，安全性好，工藝簡單，成本低廉，推廣應(yīng)用容易，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著，適用于以黃鐵礦型石英砂巖為原料加工玻璃工業(yè)用石英砂。
文檔編號C03B20/00GK101967037SQ20101027149
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者李萍, 殷德強(qiáng), 汪靈, 范博文 申請人:成都理工大學(xué)