石英石提纯方法,离心分离和化学提纯

粉石英以不经过机械研磨即可获得高纯超细（-320目）的石英微粉而区别于普通硅质原料。

粉石英主要由硅砂（﹥0.1mm）和硅粉（﹤0.1mm）两部分组成，经过粉砂分离、脱泥除杂、精细提纯、超细分级、脱水干燥和表面改性等深加工后，可用到陶瓷、耐火材料、玻璃、精密加工、保温材料、橡胶塑料填料、电子电工填料、高分子材料填料等行业中。

由于科学技术的不断进步，高科技产业中对硅的需求量不断增加，而同时天然水晶资源日趋枯竭，人们被迫把目光转向高纯石英砂。

所以，积极推动硅砂选矿技术的进步，降低提纯的成本，实现大批量工业化生产，对弥补天然水晶的不足，满足高科技用硅需求具有重要的实际意义。 粉石英化学成分单一，几乎都为 -晶质石英。 粉石英中杂质主要是金属氧化物，例如Fe203、Al203等。 部分Fe203 以氧化膜的形式赋存在矿物颗粒的表面，Al203则以粘土矿物的形式混杂在矿物中。

离心提纯

粉石英的选矿提纯即为除去矿物中含铁、含铝的杂质。

一般采用洗矿、重选、磁选、浮选、化学选矿和其他选矿方法进行分选。 本研究将粉石英进行擦洗分散、筛分、离心分离等试验，研究离心时间、离心浓度、分离因数等因素对粉石英提纯的影响，确定工艺条件，并分析主要影响因素对粉石英的分选机理。 1．实验部分 1.1原矿 实验原矿来源为江西某矿业公司。 原矿的粒度分布见表1，主要化学成分见表2。 1.3实验方法和工艺 采用正交实验和单因素实验相结合的方法。 实验过程：将粉石英矿料、Ph调整剂和分散剂加入擦洗机进行擦洗分散，擦洗浓度75%，擦洗时间20min。 将擦洗产品过325目筛，将筛下产品加水调整离心浓度后采用离心机进行离心分选，离心的沉淀物为粉石英精矿，溢流物为杂质矿物。 2．结果与讨论 2.1正交试验正交设计中，确定PH调整剂用量、分散剂用量、离心时间、离心浓度、分离因数五个因素，每个因素四个水平，选用L16(45)正交表进行实验。 表3 正交实验的因素、水平 实验结果见表4，采用SiO2含量进行实验效果评定，SiO2的含量越高越好，各水平均值均为SiO2含量的平均值。 表4正交实验结果 根据表4的实验结果，以SiO2平均含量的级差r作为因素评定标准，可知对粉石英提纯影响较大的因素依次为分散剂用量 离心时间 离心浓度 Ph调整剂用量 分离因数。 其中离心时间取2水平、离心浓度取2或4水平、分离因数取4水平、Ph调整剂用量取4水平、分散剂用量取4水平提纯效果较好。

2.2单因素实验 对分离因数、离心时间、离心浓度三个因素进行单因素试验。 分离因数试验的五个水平为10、20、30、40、50；离心时间试验的五个水平为1min、2min、3min、4min、5min；离心浓度试验的五个水平为10%、15%、20%、25%、30%。 为方便结果分析，自定义两个指标：SiO2的含量系数v和SiO2的白度系数u，它们分别表示实验所得的精矿中SiO2的含量减去99%再扩大一万倍所得的数值和白度减去70再扩大十倍所得的数值。

为了避免误差对结果分析的影响，采用SiO2含量系数v、白度系数u两个度量标准，v越高越好，u越高越好。 图1 分离因数的影响 由图1可以看出：当分离因数取20时，SiO2含量系数v、白度系数u的综合测试值取得峰值。

分离和提纯方法

分离因数小于20或大于20，综合测试值均减小。 这是因为分离因数过小会使粉石英精矿不能充分沉降，分离因数过大，会使杂质矿物过分沉降。 图2 离心时间的影响 由图2可以看出：离心时间取2min时，SiO2含量系数v、白度系数u的综合测试值取得峰值。 分离时间大于2min或小于2min时综合测试值均减小。 这是因为离心时间过短粉石英精矿不能充分沉降，离心时间过长会使杂质矿物过多沉降。 图3 离心浓度的影响由图3可以看出：离心浓度取25%时SiO2含量系数v、白度系数u的综合测试值取得峰值。 离心浓度过小或离心浓度过大综合测试值均减小。 这是因为，浓度增大会出现沉降阻滞现象，沉降颗粒的沉降速度减小，使粉石英精矿不能充分沉降；离心浓度过小会使杂质矿物过分沉降。 综合SiO2含量系数v、白度系数u两个度量标准，可以看出，分离因数取20、离心时间取2min、离心浓度取25%条件下，粉石英提纯效果。 2.3离心分选机理讨论 本试验研究的特点是通过离心分离对粉石英进行分选。 由于在离心力场中，离心加速度要比重力加速度大很多。 所以，相同的颗粒在离心力场中的沉降速度快，因而相同距离上的沉降时间很大程度上缩短了。 因而要在实际的计算中引进矿浆浓度修正系数，取(1- )5.5作为修正系数（ 为矿浆中固相颗粒的容积浓度）。 修正后的沉降速度公式为： 该沉降速度公式中，(1- )5.5和 rw2分别体现了离心浓度和分离因数对分选的影响。 离心浓度增大，即 增大、(1- )5.5减小，会使粉石英精矿和杂质矿物的沉降速度均减小。 分离因数增大，即 rw2增大，会使粉石英精矿和杂质矿物的沉降速度均增大。 在离心时间一定的情况下，只有使粉石英精矿充分沉降，而杂质矿物尽量少沉降才能使原矿充分提纯。 这与单因素实验中离心浓度出现峰值25%，分离因数出现峰值20是相符的。