石英砂主要除鐵方法有哪些？

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由于含鐵雜質的存在大大降低了石英砂的使用價值，影響產品的質量，例如在玻璃生產中，含鐵雜質對玻璃的生產和質量都會產生較大的危害，特別是對玻璃熔制過程中的熱力學性質和玻璃成品的透光性。因此在生產過程中提高石英砂的品位降低鐵元素的含量就顯得非常重要。在現實生產中先把原料進行水洗脫泥，再采用機械擦洗、磁選、浮選、超聲波清洗、酸浸等工藝來除去石英砂中的鐵元素，提高石英砂的使用價值。

一、機械擦洗除鐵

機械擦洗是借助機械外力和砂粒問的碰撞與摩擦來除去石英砂表面的薄膜鐵及粘附在石英砂表面的含鐵礦物。目前，擦洗技術主要是棒磨擦洗和機械擦洗。對于機械擦洗，一般認為影響擦洗效果因素主要是擦洗機的結構特點和配置形式，其次為工藝因素，包括擦洗時間和擦洗濃度。機械擦洗的效率隨礦漿濃度增加而提高，原因是增加礦漿濃度可以使顆粒之間碰撞的幾率增加。

研究表明，砂礦擦洗濃度在50%～60%之間效果Z好。擦洗時間原則上以初步達到產品質量要求為基準，不宜過長.因為時間過長，會加大設備磨損，提高能耗和造成選礦提純成本的增加。如果采用加藥高效強力擦洗，配合適當的工藝和設備，采用棒磨擦洗效果會更好，因為加藥可以增大雜質礦物和石英顆粒表面的電斥力，增強雜質礦物與石英顆粒相互間的分離效果。對某地原礦+0.3mm?以上的石英砂進行棒磨擦洗試驗，Fe2O3從0.19%降低到0.10%，鐵的去除率達47.4%。

與其它除鐵工藝相比較該LT藝具有以下特點：1)產品質量好、可以達到浮法玻璃對優質硅砂的質量要求;2)產量大?，F在一些小規模的生產企業和加工企業使用這種方法除鐵的較多，因為它成本低操作簡單，但除鐵率相對較低。

二、磁選除鐵

石英砂中主要礦物—石英，是反磁性物質，在磁場中不能被磁化。而石英砂中含鐵的雜質礦物：赤鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦、針鐵礦等，大部分都是磁性物質在磁場中可以被磁化。在磁選工藝上就是利用這一性質上的差異，通過磁選除去石英砂中的這些含鐵雜質礦物。為了達到除去含鐵礦物目的，使磁性礦物與非磁性礦物分離，作用在磁性礦物上的磁力必須滿足如下條件：作用于磁性礦粒上的磁力大于作用于磁性礦粒上的所有機械力的合力。

磁選分為干選和濕選。以海南義昌石英砂礦生產工藝流程為例，把干選和濕選兩種工藝進行比較發現，濕式強磁選存在磁選機耗電量大、介質易磨損、生產用水量大、運行和維修成本高等缺陷。干式強磁選工藝操作方便，運行和維修成本比濕式低。

在磁選工藝中，濕式強磁選機可以Z大限度地清除包括連生體顆粒在內的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質礦物。一般而言，對含雜以弱磁性雜質礦物為主的石英砂，利用濕式強磁機在10000奧斯特以上可以選出;對含雜質以磁鐵礦為主的強磁性礦物，則采用弱磁機或中磁機進行選取效果比較好。在生產中采用濕式強磁選機Z佳可獲得Fe2O3為0.036%的優質石英砂精礦。濕式強磁選機除鐵效果受給料量、沖洗水量、磁場強度等參數影響，其中以磁場強度影響Z大。另外，磁選次數越多，石英砂粒度越細，除鐵效果越好。

三、超聲波除鐵

超聲波是一種依靠媒質來傳播的高頻率(頻率大于20000Hz)聲波，它具有機械能，在傳播的過程中會與媒質發生相互作用，產生機械效應、熱效應及空穴效應。當超聲波在水(或溶液)中發出時，會產生許多壓縮、膨脹區域，導致了無數微氣泡(空化泡)的形成和破裂，這種情況被稱為空化現象。在空化過程中，液體內部壓強發生突變，從而伴有沖擊波，其壓力可達幾千至幾萬個大氣壓。在這種沖擊波的作用下，粘附在顆粒表面的含鐵雜質便從顆粒表面脫落下來進人液相，從而達到除鐵的目的。

超聲波除鐵主要是除去顆粒表面的次生鐵薄膜(即“薄膜鐵”)。鐵質薄膜結合牢固，貴州砂型輔料在選礦中使用的機械擦洗方法不能使其分離出來。用超聲波技術處理含“薄膜鐵”的天然硅砂具有時間短效率高的特點。當處理時間10min時，除鐵率一般可達46%～70%。在采用超聲波除鐵應注意及時排除廢液，防止因二次粘附而降低除鐵效果。超聲波清洗與化學藥劑(分散劑)相結合，除鐵率可以提高5%～30%。超聲波對藥劑的強化作用主要原因是空化作用的存在既有助于藥劑的分散，增加其與礦粒表面的作用幾率，又有助于藥劑在顆粒表面進行的溶解和分散作用。采用超聲波除鐵時，礦漿濃度不宜過大。因為當濃度太大時，因解吸下來的雜質太多不能及時排走，便會再次吸附在顆粒表面，使除鐵效果反而下降。超聲波的強度對石英砂的除鐵效果也有一定的影響，超聲波的強度越強除鐵效率越高。

超聲波除鐵與機械擦洗相比此法不僅可消除礦物表面雜質，而且可以清除顆粒解理縫隙處的雜質，因而，其除鐵效果更好。超聲波除鐵對于硅砂這種廉價資源來說，目前還顯得比較昂貴，在大型選礦廠應用仍有困難，但用于那些要求純度高、用量少的生產領域是可能的。

四、浮選除鐵

浮選法主要是用來分離石英砂中的長石，也可用來除去石英砂中的云母等粘土礦物以及次生鐵。Z典型工藝是以氫氟酸為活化劑，在強酸性下(pH?2～3)采用胺類陽離子捕收劑進行浮選。浮選鐵時，NaOH可用來抑制被金屬離子活化的石英;浮選長石、云母等粘土礦時，H2SO4不僅可以在被浮的長石表面產生定位吸附，降低表面負龜性，而且可活化長石和云母。

浮選法可分為3種：第一種是有氟有酸法。這種方法因其浮選效果好、容易控制、指標穩定而被廣泛采用。但氟離子對土地的侵蝕作用及對周同生態環境的破壞很大。第二種是無氟有酸法。這種方法的Z大優點是避免使用對環境有破壞性作用的氟離子，生產指標穩定，但強酸對選礦設備的腐蝕作用不容忽視。對浮選設備有較高要求。第三種是無氟無酸法。在自然pH條件下，通過對陰陽離子捕收劑的合理調配，創造一個獨特的高濃度礦漿浮選環境，達到優先浮選雜質礦物的目的。但由于這種方法對原砂處理及礦漿環境有較嚴格的要求，生產上不容易控制，目前未能得到廣泛應用。浮選法對去除賦存于重礦物中的鐵效果很好，美國硅砂選礦廠采用在酸性條件下，以石油磺酸鈉、煤油為捕收劑，分離出黑云母及含鐵礦，使Fe2O3含量從0.12%～0.18%降至0.06%～0.065%。浮選法除鐵工藝簡單、成本低、效果好。該工藝對擴大我國石英砂資源的利用范圍起到了積極的作用。

五、酸浸除鐵

酸浸除鐵是利用石英不溶于酸(HF除外)，含Fe的雜質礦物能被酸液溶解的特點，從而可以實現從石英砂中除去含鐵礦物的目的。酸浸法不僅可以從石英砂中除去含鐵礦物，對石英中的非金屬雜質礦物均有良好的去除效果。

浮選后的石英顆粒其有害成分以斑點或包裹體形態連體在表面。要脫除這部分雜質，必須進行酸浸處理。酸浸法常用酸類有硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸等。對Fe、AI、Mg的脫除，上述酸均有效果。研究發現鹽酸對鐵的去除效果比硫酸要好。在石英砂巾由于有害成分是以礦物集合體而不是以純礦物形態存在，采用混合酸浸出比單一酸的酸浸效果好。各種酸的配比以及加入順序對雜質礦物的去除也有較大影響。酸液濃度要適合，酸液濃度過低，耗時長，產量低且除雜效果不好;酸液濃度過高，不但會使成本增加，對設備的腐蝕加劇，而且同樣會使SiO2產量降低。酸浸溫度對石英中雜質的除去率影響較大。溫度越低，反應速度越慢，需時越長;溫度越高，酸的揮發隨之加快，從而使酸的用量增加。另外，酸浸時間、礦物粒度及礦漿攪拌均對去除效果產生影響。當經一次酸浸后產品中雜質含量達不到要求還可以進行二次酸浸和多次酸浸，直到雜質鐵的含量達到要求為止。

一般來說使用硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸費用高，而且對環境影響大。外國學者F·維格里奧等人使用草酸作浸出劑除去石英砂礦物中的鐵。這種方法是利用革酸與礦粒表面的Fe3+反應生成絡合物再溶于水達到除鐵目的，但這種情況下鐵的溶解機理有別于無機酸對鐵礦物的溶解。使用草酸除鐵優點在于，浸出時形成了可溶性絡合物(例如，三草酸鐵(III)絡合陰離子)，該絡合物在微生物和日光作用下均可被分解。另外用草酸除鐵對礦石的粒度有一定的要求，一般要求把礦石磨細到平均粒徑20um左右，在處理礦石3?h以上，除鐵率可達80%～100%。經過酸浸處理后，可獲得SiO2純度達99.99%，Fe含量<235ppm的高純石英砂。

六、生物除鐵

用微生物浸除石英砂顆粒表面的薄膜鐵或浸染鐵是新近發展起來的一種除鐵技術，目前處于實驗室和小型試驗的研究階段。據國外研究結果表明，黑曲霉菌、青霉菌、梨形毛菌、假單胞菌類、桿菌類、多粘芽胞桿菌、乳酸小球菌等微生物對石英表面氧化鐵進行浸除時，均取得了較好的效果，其中以黑曲霉素菌浸除鐵效果Z佳，Fe2O3的去除率Z高達88.8%，石英砂中Fe2O3的品位低達0.008%。研究還發現用細菌和霉菌預先栽培好的培養液浸出鐵的效果更好。厭氧菌種分解鐵的速率比需氧菌種要慢些。不同氧化鐵礦物的細菌浸出靈敏性不同，從褐鐵礦中溶解鐵比從針鐵礦中要慢，但是比從赤鐵礦中要快得多。值得指出的是，浸出后的Z終鐵含量與浸出前Z初的鐵含量無關，貴州砂型輔料而與鐵在礦物原料中的存在形式有關。只有不位于礦物晶格點陣中的鐵才能通過此方法除掉。