Очищення кварцового піску для фотоелектричного скла

2025-03-27

Загальний процес збагачення очищення кварцового піску в країні розвивався від "подрібнення, магнітного розділення, промивання" на ранньому етапі до "сортування → грубе подрібнення → кальцинація → водяне охолодження → подрібнення → сортування → магнітне розділення → флотація → кислотне вимивання → промивання → сушіння", в поєднанні з мікрохвильовими, ультразвуковими та іншими засобами для попередньої обробки або допоміжного очищення, ефект очищення значно покращився.

У зв'язку з низькими вимогами до заліза для фотогальванічного скла, основна увага приділяється методам видалення заліза з кварцового піску.

Загалом, залізо існує в шести поширених формах:

① Виникає у формі дрібних частинок глини або каолінізованого польового шпату

② Прикріплюється до поверхні кварцових частинок у формі плівки оксиду заліза

③ Залізні мінерали, такі як гематит, магнетит, спекулярит, тиніт тощо, або залізовмісні мінерали, такі як слюда, амфібол, гранат тощо.

④ У дисемінованому або лінзоподібному стані всередині кварцових частинок.

⑤ У стані твердого розчину всередині кварцового кристала.

⑥ Змішується під час процесу подрібнення та меленння.

Щоб ефективно відокремити залізовмісні мінерали від кварцу, спочатку необхідно довести стан виникнення залізних домішок у кварцовій руді та вибрати розумний метод збагачення для видалення залізних домішок.

(1) Процес магнітного сепарації

Процес магнітного сепарації може максимально видалити слабомагнітні домішкові мінерали, такі як гематит, лимоніт і біотит, включаючи з'єднані частинки. Згідно з магнітною силою, магнітна сепарація може бути поділена на сепарацію з високою інтенсивністю магнітного поля та сепарацію з низькою інтенсивністю магнітного поля, серед яких сепарація з високою інтенсивністю магнітного поля зазвичай використовує вологий магнітний сепаратор високої інтенсивності або магнітний сепаратор з високим градієнтом.

Загалом, для кварцового піску, що містить домішки, переважно слабомагнітні домішкові мінерали, такі як лимоніт, гематит, біотит тощо, його можна відокремити, використовуючи вологу магнітну машину вище 8.0×105A/m; для сильномагнітних мінералів, домінуючих залізною рудою, краще використовувати слабомагнітну машину або середню магнітну машину для сепарації.

З впровадженням магнітного сепаратора з високим градієнтом очищення магнітної сепарації помітно покращилося в порівнянні з минулим. Наприклад, при магнітному полі силою 2.2T видалення заліза за допомогою електромагнітного індукційного роликового сильномагнітного сепаратора може зменшити вміст Fe2O3 з 0.002% до 0.0002%.

(2) Процес флотації

Флотація — це процес відокремлення мінеральних частинок за їхніми різними фізичними та хімічними властивостями на їхніх поверхнях, а основна функція полягає у видаленні пов'язаних мінералів, таких як слюда та польовий шпат, з кварцового піску. Для флотаційного відокремлення залізовмісних мінералів і кварцу важливо виявити форму виникнення залізних домішок і форму розподілу в кожному розмірі частинок, що є ключем до вибору відповідного процесу сортування для видалення заліза. Більшість залізовмісних мінералів мають нульову електричну точку вище 5 і позитивно заряджені в кислому середовищі. Теоретично аніонні колектори є підходящими.

Жирні кислоти (мило), гідрокарбільні сульфонати або сульфати можуть використовуватися як аніонні колектори для флотації залізних оксидних руд. Для пириту класичним плаваючим сірчаним агентом є ізобутилксанфат плюс бутиламін чорний (4:1), доза становить близько 200ppmw, і пирит може бути сплавлений з кварцу в середовищі маринування.

У флотації ільменіту зазвичай використовується натрієва олеат (0.21mol/L) як флотаційний агент, а pH регулюється на 4~10. Відбувається хімічна реакція між іонами олеату та залізними частинками на поверхні ільменіту, що призводить до утворення залізного олеату. Іон олеату забезпечує хорошу плавучість ільменіту. Розроблені в останні роки колектори на основі фосфонових кислот мають хорошу селективність і колекційну продуктивність для ільменіту.

(3) Процес кислотного вилуговування

Основною метою процесу кислотного вилуговування є видалення розчинних залізних мінералів у кислотному розчині. Фактори, що впливають на ефект очищення кислотного вилуговування, включають розмір частинок кварцового піску, температуру, час вилуговування, тип кислоти, концентрацію кислоти, співвідношення твердих і рідких фаз тощо. Швидкість вилуговування можна покращити за рахунок підвищення температури, концентрації та зменшення радіусу кварцових частинок.

Ефект очищення від одного типу кислоти обмежений, а змішана кислота має синергічний ефект, що може значно покращити швидкість видалення домішок, таких як Fe та K. Загальними неорганічними кислотами є HF, H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, HClO4, H2C2O4, ми можемо використовувати дві або більше змішаних у певному співвідношенні.

Щавлева кислота є органічною кислотою, яка зазвичай використовується в процесі кислотного вилуговування. Вона може утворювати відносно стабільний комплекс з розчиненими металевими іонами, і домішки можуть бути легко вимиті. Деякі люди використовували очищення щавлевою кислотою з ультразвуковою допомогою і виявили, що в порівнянні з традиційним перемішуванням і ультразвуком у резервуарах, ультразвук з зондами мав найвищу швидкість видалення Fe, доза щавлевої кислоти була меншою за 4 г/л, а швидкість видалення заліза досягла 75,4%.

Співіснування розведеної кислоти та фтороводневої кислоти може ефективно видаляти Fe, Al, Mg та інші металеві домішки, але кількість фтороводневої кислоти слід контролювати, оскільки вона може кородувати кварцові частинки. Використання різних видів кислот також впливає на якість очищення. Серед них, обробка змішаною кислотою HCl та HF є найкращою. Деякі люди використовують змішаний реагент HCl та HF для очищення магнітно відокремленого кварцового піску. Завдяки хімічному вилуговуванню загальна кількість домішкових елементів становить 40,71 мкг/г, а чистота SiO2 досягає 99,993% маси.

Деякі дослідники використовували каолінові відходи для приготування кварцового піску з низьким вмістом заліза для фотогальванічного скла. Основний мінеральний склад каолінових відходів - це кварц, з невеликою кількістю домішкових мінералів, таких як каолініт, слюда та польовий шпат. Після обробки каолінових відходів за допомогою процесу збагачення "подрібнення - гідравлічна класифікація - магнітне відділення - флотація" вміст частинок розміром 0,6~0,125 мм перевищує 95%, SiO2 становить 99,62%, Al2O3 - 0,065%, Fe2O3 - 92×10-6. Оброблений кварцовий пісок відповідає вимогам якості кварцового піску з низьким вмістом заліза для фотогальванічного скла.

Патент на експериментальні дослідження очищення кварцових сировин для фотогальванічного скла

Шао Вейхуа з Китайської академії геологічних наук опублікував патент на винахід: метод приготування високочистого кварцового піску з каолінових відходів.

Кроки методу:

a. каолінові відходи використовуються як сировина, і після перемішування та очищення отримується матеріал +0,6 мм;

b. матеріал +0,6 мм класифікується після подрібнення, а матеріал руди розміром 0,4 мм-0,1 мм підлягає магнітному відділенню, отримують магнітні та немагнітні речовини, немагнітні речовини переходять до операції гравітаційного відділення, отримують легкі мінерали гравітаційного відділення та важкі мінерали гравітаційного відділення, легкі мінерали гравітаційного відділення переходять до операції повторного подрібнення для просіювання, і отримують мінерали +0,1 мм;

c.+0.1мм мінерали входять у флотаційний процес для отримання флотаційного концентрату. Флотаційний концентрат видаляє верхній шар води, а потім проходить ультразвукове вимочування, а потім просіювання для отримання +0.1мм крупного матеріалу у вигляді високочистого кварцового піску. Метод винаходу може не лише отримувати високоякісні продукти кварцового концентрату, але й скорочувати час обробки, спрощувати технологічний процес і зменшувати споживання енергії.

Клінкерні відходи містять велику кількість кварцових ресурсів, які можуть задовольнити вимоги до сировини для фотогальванічного ультра-білого скла через збагачення, що також надає нові ідеї для повторного використання ресурсів клінкерних відходів.