難選石英砂浮選試驗研究

金成彬，李佩悅，李 佳

(中建材蚌埠玻璃工業(yè)設計研究院有限公司，蚌埠 233018)

石英作為最常見的非金屬礦，是目前重要的工業(yè)礦物原料之一，可廣泛用于玻璃、鑄造、陶瓷及建筑等工業(yè)。浮選法是石英提純中的重要手段之一，由于石英的零電點較低，常見的石英浮選方法均采用反浮選方法，浮選分離出雜質從而得到石英精礦。但針對某些難選石英礦石，因其礦石性質的不同，在常規(guī)浮選手段并不適用的情況下，需探索其他的浮選方法。該文針對某地石英砂分別進行反浮選及正浮選試驗，并探索不同試驗條件下石英的浮選效果。

1 試樣性質

礦石由碎屑和膠結物兩部分組成，主要以細、中粒砂狀結構為主，其中碎屑物成份占礦石成份的85%～95%，主要成分為石英(約占90%)、巖屑、少量長石、角閃石、高嶺土、赤鐵礦以及微量電氣石、鋯石等；膠結物占礦石成份的5～15%，主要組成為硅質、泥質及鐵質等。礦石組成顯微鏡分析見圖1，原礦中各粒級化學成分見表1。

表1 原砂樣品粒度篩析結果

粒級/mm產率/%化學成分/%SiO2Al2O3Fe2O3+0.81.0197.461.020.08-0.8 +0.53.9698.120.910.05-0.5+0.325.5198.350.810.05-0.3+0.160.6697.591.020.07-0.18.8695.412.010.13

從巖鑒及分粒級化驗可知鐵質賦存形式有三種：一是膠結物中的鐵質，且以此種形式賦存為主；二是附著在礦石表面的次生鐵染的鐵質；三是以細小的赤鐵礦斑點星散分布于石英碎屑物中的鐵質。

對原砂樣品進行“預先篩分(去除+0.6 mm試樣)—分級—磁選—磁選—重選”物理流程選別，制備出磁選精砂作為該次浮選試驗的入浮砂。具體磁選精砂樣品分析結果見表2。

表2 磁選精砂樣品分析結果

2 浮選試驗研究

2.1 反浮選試驗研究

根據(jù)石英礦常規(guī)浮選除雜方法，采用不同種類捕收劑對磁選精砂進行反浮選試驗研究。反浮選試驗結果見表3。

表3 反浮選試驗結果

試驗研究結果表明，采用反浮選工藝無論陽離子捕收劑、陰離子捕收劑以及混合捕收劑對石英浮選效果均不好，浮選精砂的Fe2O3含量降低幅度均很小，結合礦物學鑒定分析可知，礦樣中的鐵質并不是以簡單單體雜質礦物形式存在，很大一部分為膠結體，或附著于石英的表面及裂隙中，因此常見的反浮選工藝無法達到提高石英質量的目的。

2.2 正浮選試驗研究

2.2.1 陽離子正浮選試驗

采用十二胺作為陽離子捕收劑，在酸性條件下對磁選精砂進行正浮選試驗研究，探索溶液pH、捕收劑用量、抑制劑用量對浮選精砂的質量影響，具體試驗結果見圖2～圖4。

由于礦樣中少量其他硅酸鹽雜質礦物及與石英伴生的赤鐵礦等含鐵雜質可能也會附著于十二胺表面進入精砂中，從而增加了精砂的含鐵量，因此考慮在浮選過程中加入一定量的抑制劑，其中抑制劑采用玉米淀粉，探索抑制劑對降低精砂鐵含量的影響。

圖4中可以看出當溶液中加入抑制劑后精砂的回收產率有所降低，這是由于長石、角閃石、赤鐵礦等雜質礦物在水溶液中解離后表面暴露出大量的Al3+、Fe3+、Si4+等陽離子，淀粉能通過氫鍵與這些離子發(fā)生化學鍵合作用而吸附于礦物表面，使礦物表面親水化從而達到抑制浮選的作用。但從石英回收產率可以看出依然有一部分的石英被淀粉抑制，這可能是由于石英無法解離，淀粉分子結構中的羥基能與礦物表面的氧離子形成全方位的氫鍵而促進淀粉的吸附，從而抑制了部分石英[2]。因此抑制劑對去除石英礦中的硅酸鹽雜質礦物及赤鐵礦等有一定的作用，但抑制劑用量不易過多。

2.2.2 陰離子正浮選試驗

礦物雖然在整體上顯示某一電性，但局部存在荷不同電性的情況。石英礦物表面在不同pH 條件的水介質中產生解離和吸附，從而形成不同的表面電性。但由于這種解離和吸附本身是可逆過程，所以石英表面雖然常常整體表現(xiàn)出負電性，而局部荷正電[3]。因此考慮采用陰離子捕收劑油酸鈉作為捕收劑，并使用Ca2+活化石英，在堿性條件下對磁選精砂進行正浮選試驗研究，探索其浮選效果，見圖5。

在石英表面的脂肪酸以兩種方式吸附，一是油酸根離子的靜電吸附，二是油酸分子的物理吸附。其中油酸根離子以靜電吸附作用吸附于石英表面的局部正電區(qū)，油酸分子或油酸離子以分子力或氫鍵作用與已吸附的油酸離子產生締合。但由于這種局部正電區(qū)是可逆的，加上物理吸附本身也是可逆的，故油酸在石英表面的吸附強度不高，藥劑易從礦物表面脫落而解吸，因此石英的回收率較低[4]。但由Ca2+的溶液化學可知，在pH為10～11時溶液中大量產生Ca(OH)+，可與石英表面裸露的氧原子以氫鍵或脫除水的方式作用，從而起到活化的目的[5]。

為此試驗中通過加大活化劑的用量探索對石英回收率的影響，試驗結果見表4。

表4 石英砂調捕收劑用量浮選試驗產率

加大活化劑用量后石英的回收產率有了一定的提高，但對比十二胺正浮選的試驗結果，油酸鈉在堿性條件下對石英的捕收效果要差一些。

2.2.3 ICP測試

對十二胺和油酸鈉正浮選石英精砂進行ICP測試，分析石英精砂中的含鐵量，測試結果見表5。

表5 石英精砂含鐵量分析結果

通過ICP檢測結果看出采用正浮選方法對該石英砂除鐵效果較明顯，但十二胺相比油酸鈉效果更好，且藥劑用量更為合理。

3 結 論

a.針對該石英樣品采用常規(guī)反浮選工藝無論陽離子捕收劑、陰離子捕收劑以及混合捕收劑浮選效果均不好。

b.采用十二胺作為陽離子捕收劑在酸性條件下進行正浮選能有效降低石英礦樣的含鐵量，并通過調整pH值、捕收劑用量、抑制劑用量得到較優(yōu)的試驗條件。

c.油酸鈉正浮選對石英樣品除鐵也有一定的效果，但相比十二胺并不明顯，同時浮選所需的藥劑用量過大，適用性不強。