馬來西亞某石英砂礦石提純除雜新工藝研究

解志鋒 丁 利 萬 鵬

（贛州金環(huán)磁選科技裝備股份有限公司）

常規(guī)石英砂有良好的透光性、熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性及耐高溫性，應(yīng)用行業(yè)已從玻璃、陶瓷、冶金逐步延伸到航空、光伏等，但對石英砂的品質(zhì)要求更高，而上等石英礦資源例如水晶、脈石英等資源已近枯竭，因此，利用先進(jìn)的加工技術(shù)對普通石英巖進(jìn)行加工提純顯得至關(guān)重要［1-3］。

石英砂屬于廉價(jià)資源，難以承受高昂的加工成本。傳統(tǒng)的礦物提純工藝中，浮選工藝不但生產(chǎn)成本高，而且需要添加藥劑，對礦區(qū)周邊環(huán)境是一個(gè)嚴(yán)重威脅；傳統(tǒng)的單一磁選工藝經(jīng)過多次選別，有時(shí)候效果仍不理想。因此，研發(fā)一種新型節(jié)能、環(huán)保的提純除雜方法顯得尤為重要［4-5］。

本研究將采用智能礦石分選機(jī)對礦石進(jìn)行預(yù)先粗粒拋廢，然后采用SLon-立環(huán)高梯度磁選機(jī)對磨礦產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)磁選除雜提純，以達(dá)到生產(chǎn)高規(guī)格石英砂精料的目的。

1 試 樣

試樣呈白色、灰白色晶體狀，主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

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從表1可以看出，試樣SiO2含量為79.45%，常見雜質(zhì)成分較多，且差異較小，其中Fe2O3、TiO2含量分別為1.48%和1.04%，結(jié)合XRD圖譜分析可知，試樣屬于普通石英砂礦石。

2 智能礦石分選機(jī)簡介

試驗(yàn)采用的SIXS-1400型智能礦石分選機(jī)主要由振動(dòng)給料機(jī)、高速輸送機(jī)、X射線控制系統(tǒng)及分選倉組成，具體結(jié)構(gòu)見圖1。

經(jīng)過清洗分級的塊狀礦石由皮帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)送至振動(dòng)給料機(jī)，振動(dòng)鋪平后落至皮帶輸送器，礦石在皮帶輸送器上運(yùn)動(dòng)的過程中被X射線照射，穿透礦石的射線被皮帶下方的接收器接收，接收器通過X射線的衰減程度來表征礦石的灰度強(qiáng)弱，并將信號傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)利用AI智能算法與設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行對比，判定回收礦物或廢石，輸出脈沖信號到驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)氣閥陣列使相應(yīng)氣閥執(zhí)行噴氣動(dòng)作，高速氣流吹動(dòng)礦石改變下落路徑，有用礦物和廢石分別落入不同的分選倉中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有用礦物和廢石的分離。

3 石英砂提純新工藝

對破碎至滿足粒度要求的礦石進(jìn)行篩洗，各窄粒級物料分別進(jìn)行智能預(yù)選拋廢（本文以15～25 mm粒級物料為例），然后對塊狀粗精礦進(jìn)行棒磨（磨礦介質(zhì)為耐磨石英巖顆粒）、篩分、-20目物料立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)強(qiáng)磁選除雜提純，具體工藝流程見圖2。

4 試驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 智能分選拋廢試驗(yàn)

智能分選拋廢試驗(yàn)固定給礦量為50 t/h，給礦粒度為15～25 mm，SIXS-1400型智能礦石分選機(jī)振動(dòng)頻率為80 Hz，分選皮帶寬為1 400 mm，皮帶運(yùn)行速度為3 m/s，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

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由表2可知，采用SIXS-1400型智能分選機(jī)進(jìn)行預(yù)先拋廢，可拋出產(chǎn)率為21.46%的廢石，有用礦物SiO2含量大幅度提高至97.89%，回收率高達(dá)96.77%。

4.2 磨礦產(chǎn)品1粗1精強(qiáng)磁選背景磁感應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)

智能分選產(chǎn)品有用礦物棒磨至-20目，對20～140目采用SLon立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁機(jī)強(qiáng)磁選，介質(zhì)棒尺寸為φ1.5 mm，給料濃度為20%，不同背景磁感應(yīng)強(qiáng)度下的分選結(jié)果見表3。

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由表3可知，隨著1粗1精強(qiáng)磁選背景磁感應(yīng)強(qiáng)度的增大，非磁性產(chǎn)品含鐵量呈先快后慢的下降趨勢。考慮非磁性產(chǎn)品綜合指標(biāo)及磁場強(qiáng)度越大生產(chǎn)成本越高因素，確定高梯度強(qiáng)磁機(jī)背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為（1.0+1.5）T。

4.3 磁介質(zhì)條件試驗(yàn)

對于立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁機(jī)而言，磁介質(zhì)棒直徑大小對提純效果至關(guān)重要，因此在1粗1精強(qiáng)磁選背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為（1.0+1.5）T、給料濃度為20%的條件下，考察了磁介質(zhì)棒直徑對石英砂提純的影響，結(jié)果見表4。

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由表4可知，隨著磁介質(zhì)棒直徑的增大，非磁性產(chǎn)品含鐵量上升。綜合考慮，選擇φ1.5 mm磁介質(zhì)棒，對應(yīng)的產(chǎn)品含鐵量為0.007 8%，智能分選給礦產(chǎn)率為65.98%。

4.4 全流程試驗(yàn)產(chǎn)品主要化學(xué)成分分析

礦石經(jīng)破碎—洗礦—智能分選拋廢—磨礦—1粗1精強(qiáng)磁選流程處理，所得石英砂精礦產(chǎn)品主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表5。

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由5可知，石英砂礦石提純采用新工藝，可獲得含鐵0.007 8%，含硅99.90%的特級標(biāo)準(zhǔn)石英砂產(chǎn)品。

5 結(jié)語

（1）馬來西亞某石英砂礦石含Si O2為79.45%，F(xiàn)e2O3含量為1.48%，Ti O2含量為1.04%，屬普通石英砂原料。

（2）礦石采用破碎—洗礦—智能分選拋廢—磨礦—1粗1精強(qiáng)磁選流程處理，可獲得含鐵0.007 8%，含硅99.90%的特級標(biāo)準(zhǔn)石英砂產(chǎn)品。

（3）石英砂礦石提純新工藝不僅流程簡單、設(shè)備常規(guī)，且沒有使用浮選工藝，是高效、低耗、無污染工藝，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。