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      石英砂除鐵技術大揭秘

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        石英砂又稱硅砂,是一種應用領域十分廣泛的非金屬礦物原料。在石英砂中,主要礦物是石英,另外還常含有一些其它雜質礦物,其中含鐵元素的雜質礦物有:針鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦、電氣石、角閃石、黑云母等。這些含鐵雜質或鑲嵌于石英顆粒中,或附于石英表面。由于這些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。


        石英砂除鐵方法

        機械擦洗除鐵

        機械擦洗是借助機械外力和砂粒間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,從而達到除鐵的目的。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的因素主要是來自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。


        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。


        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入液相,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,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。


        浮選除鐵

        浮選法主要是用來分離石英砂中的長石,但也可以用來除去石英砂中的云母等粘土礦物以及次生鐵。典型的工藝流程是以氫氟酸為活化劑,在強酸性條件下(pH2~3)采用胺類陽離子捕收劑進行浮選。

        浮選法可分為三種: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圍生態環境的破壞很大。

        第二種是無氟有酸法。這種方法的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。


        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。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。利用草酸與礦粒表面的Fe3+反應生成絡合物再溶于水,從而達到除鐵的目的,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。使用草酸除鐵主要優點在于,浸出時形成了可溶性絡合物,該絡合物在微生物和日光作用下均可被分解。


        微生物除鐵

        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。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。


        結束語

        我國不同的行業對石英砂中SiO2和鐵元素含量要求不一樣??梢愿鶕⑸暗挠猛?、石英巖中SiO2的含量以及生產企業規模大小等因素來選擇不同的除鐵方法。機械擦洗除鐵技術簡單,生產量大,但除鐵率低。磁選法除鐵和浮選法除鐵應用的領域廣泛,適用于大規模生產,而且除鐵效果較好。超聲波除鐵適用于對產品純度要求高、用量少的生產企業。酸浸法除鐵成本高工藝復雜,但通過酸浸法可獲得高純石英砂,此方法適用于高純石英砂產品的行業。微生物除鐵現在技術還不完善,目前還處于實驗階段。


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