粒度分級對脈石英提純效果的影響

2024-10-14

水晶曾是制備高純度石英砂的重要原料，但隨著水晶資源枯竭，以石英礦石代替水晶生產高純石英砂的需求愈發迫切。優質脈石英礦有望代替水晶，成為生產高純度石英砂的原料。目前，我國已探明的脈石英儲量為0.5億t，具有開發為優質石英原料的潛質。
脈石英中主要雜質如Fe、Ca、Al、K、Na等元素含量常常達到數千μg/g。單晶硅生長用的高純石英坩堝中的K、Na元素含量過高時，坩堝的軟化溫度會偏低而無法拉晶，Al元素過高時則會影響拉單晶硅的純度。生產TFT-LCD基板的石英原料則對堿金屬氧化物要求高，同時在加工過程中要求玻璃中疙瘩、氣泡等缺陷少，因此，這種玻璃的制作對石英原料中的包裹體含量等也有較高的要求。如何有效的去除這些雜質成為生產優質石英砂的難點。
現階段國內外學者對脈石英選礦提純研究的方法一般遵循選礦加工與深度提純配合的原則，脈石英礦經破碎和磨礦后，傳統的選礦方法如重選、磁選、浮選，深入處理石英顆粒內部的雜質即采用焙燒和水淬，還可以采用酸浸為主的濕法浸出工藝來提純石英原料。
考慮到石英顆粒之間雜質的分布與脈石礦物的賦存狀態存在的差異，且不同處理條件得到的各粒級石英的品質差異，有必要將脈石英進行分級處理，再進行提純探究。以甘肅某地區低品質脈石英為原料進行分級-分選工藝試驗，將破碎后的原礦進行篩分-磨礦-篩分得到四個試樣，再對四個試樣分別進行高梯度磁選和反浮選，以Fe、Al等元素的含量評估分級分選對各分級產物達到的效果以及各粒級石英的品質差異，考察脈石英分級選礦提純的分選效果及各粒級精礦的品質與可選性，結果表明：

1）將原礦中的（-0.60+0.10）mm、（-0.10+0.045）mm粒級和磨細得到的（-0.60+0.10）mm、（-0.10+0.045）mm四個試樣分別進行磁選、浮選后，得到較好的提純效果。四個精礦品質相差較大，好的是磨礦產生的（-0.60+0.10）mm粒級，SiO2含量為99.67%，Al2O3含量為2271.92μg/g，Fe2O3含量為38.64μg/g；差的是原礦中的（-0.10+0.045）mm粒級，SiO2含量為99.62%，Al2O3含量為2546.83μg/g，Fe2O3含量為70.26μg/g。

2）脈石英原礦不同粒級的產物在品質上具有差異。原礦和磨礦產生的（-0.60+0.10）mm粒級試樣以大石英顆粒為主，而（-0.10+0.045）mm粒級試樣則以破碎的大石英顆粒和原生細石英顆粒為主。細粒云母集合體解離后進入細粒級使鋁含量增高。因此，基于工藝礦物學研究結論，有必要針對脈石英的不同粒級采取分級分選，提純試驗結果說明分級分選效果顯著。