專利名稱：一種黃鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業用石英砂的技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種黃鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業用石英砂的技術，采用機械擦洗 機、擦洗助劑和高效擦洗工藝，對黃鐵礦型石英砂巖進行提純加工，不僅能夠去除礦石中粘 土礦物，降低Al2O3等雜質含量，而且能夠去除部分雜質礦物黃鐵礦，降低Fe2O3等雜質含量， 適用于以黃鐵礦型石英砂巖為原料加工玻璃工業用石英砂。
背景技術：
石英砂巖是固結的碎屑巖石，其石英碎屑含量達95%以上，來源于各種巖漿巖、沉 積巖和變質巖，伴生礦物為長石、云母和粘土礦物，膠結物主要為硅質膠結[1]。石英砂巖是 玻璃、陶瓷、鑄造和其它工業用石英砂硅質礦物原料的主要來源。由于石英砂巖含伴生礦物 和膠結物等雜質，一般須經過選礦提純方能工業利用。近年來，四川玻璃工業和新能源產業 發展很快，石英砂用量不斷增加，當地生產的玻璃工業用石英砂存在很大缺口，遠不能滿足 四川省經濟社會發展及戰略性新興產業的需要。1、四川沐川黃鐵礦型黃丹石英砂巖礦特點四川省沐川縣黃丹鎮石英砂巖礦床的礦石儲量超過千萬噸[2]，由于缺乏有效提純 技術，從上世紀60年代發現以來，一直未能得到開發利用。為此，我們首先開展了該礦的工 藝礦物學研究，結果表明[3]該礦是一種硅泥質中粒含長石石英砂巖；原礦以石英為主，粒 徑范圍0.2 0.5mm(32目 80目)；同時含少量或微量其它雜質礦物，它們是黃鐵礦，以及 蒙脫石、伊利石、高嶺石、微斜長石和方解石等；對礦石質量影響較大是黃鐵礦和粘土礦物， 其中黃鐵礦含量< (粒徑0. 02-0. IOmm)，粘土礦物含量在8%左右，它們以粒間填隙物 無序散布于石英顆粒之間；原礦SiO2含量為94. 02wt%, Al203(3. 88wt% ) ,K20(1. 28wt% ) 等有害成分賦存于蒙脫石、伊利石、高嶺石等礦物中；Fe203(0.09wt%)主要來源于黃鐵礦， 也有部分來源于粘土礦物。2、黃鐵礦對石英砂巖礦石質量的影響為了進一步查清黃鐵礦對礦石質量的影響，我們采用多種方法進行了測試分析。
圖1是沐川黃丹黃鐵礦型石英砂巖原礦巖石薄片同一視域的單(a)偏(b)光顯微鏡照片。 由圖1可知，該礦石中黃鐵礦為黑色不透明的不規則粒狀礦物，粒徑分布為0. 02 0. IOmm, 無序分布并穿插于石英粒間或包于雜基中，邊界不清晰，已發生較明顯的風化現象，部分 粘土礦物充填于黃鐵礦風化產生的空隙之中。圖2是在體視鏡下挑選的黃鐵礦細小顆粒 X射線粉晶衍射分析(XRD)結果，證明黃鐵礦顆粒中同時含高嶺土等粘土礦物。化學成分 分析(XRF)結果表明，黃鐵礦細小顆粒Fe2038. 50wt%, SO3S. 05wt %，同時Al2O3含量高達 23.58 丨％，另外030(5.10 丨％)和Mg0(l. 19wt% )含量也較高。因此，該礦石中的黃鐵礦 顆粒實際上是風化黃鐵礦和粘土礦物組成的混合物，黃鐵礦顆粒不僅是有害雜質Fe2O3主 要載體，同時也是部分A1203、CaO等有害成分的載體。總之，黃鐵礦以細小顆粒存在于石英 砂巖礦石中，并成為Fe2O3和A1203、CaO等有害成分的載體。目前，具有這種特征的黃鐵礦 型石英砂巖礦在國內還是首次報道，其除鐵提純技術也沒有先例。
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目前浮法玻璃用石英砂技術指標通常是SiO2 > 98.6% (允許波動范圍 士0. 3% )，Al2O3 ^ 0. 5% (允許波動范圍 士0. 2% )，Fe2O3 ^0.09% (允許波動范圍 士0.02%) ,TiO2彡0.08% (允許波動范圍士0.02% )，30-150目彡94.5%。因此，采用具 有上述特征的石英砂巖礦加工玻璃工業用石英砂，必須通過適當提純工藝，去除礦石中的 主要有害礦物黃鐵礦和粘土等。因此，本發明不僅對于沐川黃丹黃鐵礦型石英砂巖礦床的 開發利用有重要意義，對類似非金屬礦床的開發利用也有重要指導作用。3、黃鐵礦及其選礦提純技術黃鐵礦，化學成分FeS2,其晶體屬等軸晶系的硫化物礦物。黃鐵礦理論組成 (wt% ) :Fe46. 55，S53. 45。常有 Co、Ni 類質同像代替 Fe，形成 FeS2-CoS2 和 FeS2-NiS2 系列。 常見晶形是立方體、五角十二面體、八面體及它們的聚形。立方體晶面上有與晶棱平行的條 紋，各晶面上的條紋相互垂直。黃鐵礦顏色多為淺黃色或黃銅色，條痕綠黑或褐黑，強金屬光澤，不透明，無解理， 參差狀斷口。硬度6-6.5，比重4. 95-5.20，熔點11711，性脆。在地表條件下易風化為褐鐵 礦[4]。黃鐵礦是半導體礦物，具有弱導電性，及熱電性。不溶于水和稀鹽酸，溶于硝酸并有 硫黃析出。黃鐵礦是自然界中產出最廣泛的硫化物礦物之一，應用廣泛。但是，黃鐵礦有時會 作為非金屬礦物的伴生雜質而存在，會對礦物性能產生影響。當Fe、s以微量元素形式存在 時是有害的，會對產品質量產生影響。所以，對作為有害成分而存在的黃鐵礦的提取就具有 很重要的意義。非金屬礦物加工中去除黃鐵礦是一項非常重要的工作。從前人研究結果看，從非 金屬礦物原料中去除黃鐵礦是比較困難的。根據黃鐵礦化學性能，采用酸堿法并不合適[5]。 根據其物理性能，黃鐵礦磁性很弱，或幾乎無磁性[6]，不能通過磁選有效去除。除此之外，還 有重選和浮選等方法(1)重選，黃鐵礦比重為4. 95-5. 20，比一般非金屬礦物的比重大，理 論上可以通過重選的方法將其去除。但是，沐川黃丹黃鐵礦型石英砂巖中黃鐵礦顆粒細小， 并與粘土等礦物膠結在一起，不利于重選去除；(2)浮選，根據文獻資料[7]，有乙黃藥、丁基 黃藥等多種試劑作為黃鐵礦的捕收劑，與2#油等發泡劑配合使用，可將黃鐵礦從非金屬礦 物原料中浮選出來；(3)其它方法，如手選、擦洗等。4、黃鐵礦型石英砂巖提純主要技術問題本發明需要解決的主要技術問題有三個第一，根據該礦工藝礦物學特點，其提純 加工方案有手選、機械擦洗、棒磨擦洗、浮選等多種不同方案。因此，必須通過不同提純加工 方案對比試驗，遴選和研究適用于一種黃鐵礦型石英砂巖提純加工方案。第二，優選方案必 須依靠優化工藝參數，才取得較好采用效果。因此，應當在優選的提純加工方案中，進一步 開展相關工藝參數試驗，以優化工藝參數。第三，在以上試驗研究基礎上，再根據實驗樣品 加工特點、優化工藝參數，確定最終加工工藝。本發明的目的是，以沐川黃丹黃鐵礦型石英砂巖為研究對象，研究適用于一種黃 鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業用石英砂的技術，為玻璃工業用石英砂的加工提供技術支 撐。經檢索，未發現一種黃鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業用石英砂的文獻報道或專利申請。主要參考文獻[1]鄭水林.非金屬礦加工與應用[M].北京化學工業出版社，2003，282pp.
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樣品SiO2Al2O3Fe2O3TiO2Cr2O3CaOMgOK2OP2O5SO3ZrO2I原礦平均94.0223.8810.0880.0390.0620.1800.1311.2760.1470.1600.012100.000J02-0196.6781.8610.0790.0450.1260.2620.0850.4930.2220.1330.014100.000J02-0295.9232.1420.1010.0580.0870.3510.1250.7340.3000.1690.011100.000J02-0395.3822.7210.0900.0550.0470.2670.1430.9330.2260.1240.013100.001原砂平均95.9952.2420.0900.0530.0870.2930.Π80.7200.2490.1420.013100.000J02-02(40-150 目)97.3381.4370.0660.0340.0340.2280.0950.4520.2060.1040.007100.000
注原礦平均為沐川黃丹冷家溝礦區及水洗粗加工廠等4個原礦樣品平均值[3]；原砂平均為J02-01、J02-02、J03-03樣品平均值2、提純加工試驗方法根據該礦工藝礦物學特點，其提純加工方案有多種選擇。本工作的基本技術思路 是第一步，根據前人對石英砂巖選礦經驗[4_9]，以J02-01原砂(-20目100%，-150目少 量)為試驗樣品，進行手選、機械擦洗、棒磨擦洗、浮選等不同提純加工方案對比試驗；第二 步，采用第一步獲得的優選方案，分別以J02-01和J02-02原砂(-20目100%，-150目少 量)為試驗樣品，進一步優化提純方案的工藝參數；第三步，采用優化方案及其優化工藝參 數，以40-150目石英砂物料為試驗樣品，進行綜合效果驗證試驗。采用體視顯微鏡進行手選除雜提純試驗；采用長春探礦機械廠產XFD12型擦洗機 進行機械擦洗試驗，其攪拌器為雙螺旋結構；采用武漢探礦機械廠產ΧΜΒ-67Φ200Χ240棒 磨機進行棒磨擦洗試驗；采用長春探礦機械廠產1. 5LXFD-63型單槽浮選機進行浮選試驗， 浮選使用試劑有丁基黃藥(分析純)，2#油，20%硫酸等；所有試驗樣品的化學成分均采用 日本島津XRF-1800型X射線熒光光譜儀(XRF)進行分析，測試方法為粉末壓片法。3、不同提純加工方案對比試驗表2是以J02-01原砂(-20目100%，-150目少量)為試驗樣品，采用手選、機械
擦洗、棒磨擦洗、浮選等不同提純加工方案對比試驗結果。手選是根據黃鐵礦呈細小顆粒比 較均勻地分布于礦石中這一特點，采用體視鏡將黃鐵礦去除的提純方法。從表2可知，在幾 種方法中，以手選效果最好，樣品完全達到浮法玻璃工業用石英砂技術指標要求。這說明， 只要能夠有效去除礦石中的黃鐵礦細小顆粒，就能夠達到質量要求。但是，如此細小的黃鐵 礦顆粒，采用手選工藝是不可能用于生產實踐的，試驗結果對分析其它方案有一定的參考 作用。擦洗是根據石英礦物的硬度明顯大于風化黃鐵礦和粘土這一特點所采取的提純 加工方法。從表2可知，除手選之外，以機械擦洗提純加工效果最好，試驗樣品經機械擦洗 后，主要化學成分(wt% ) % Si0298. 052, Al2O3O. 822，Fe2O3O. 057。與機械擦洗相比，棒磨擦 洗效果并不明顯，且由于采用鋼棒介質等原因，容易在加工中產生污染。棒磨+機械聯合擦 洗有一定作用，但其提純效果還不如單一的機械擦洗，顯然并不是理想方案。浮選是根據黃鐵礦以細小顆粒賦存于礦石中這一特點，根據“抑多浮少”的原則， 采用浮選含硫礦物黃鐵礦的反浮選法，進行提純加工的方法。從表3可知，浮選效果僅次于
6機械擦洗，效果較好。但是，與機械擦洗相比，由于浮選成本相對較高，并且浮選使用藥劑可 能產生環保問題，不應當作為首選方案。綜上所述，在所采用的諸種方案中，機械擦洗提純加工方案的效果較好，并且具有 工藝比較簡單、成本較低、環保等優點，盡管目前樣品還達不到技術指標要求，仍然是一種 最具潛力的優選方案。因此，將機械擦洗作為下一步的研究對象，進行相關工藝參數的優化試驗。表2沐川黃丹水洗粗加工原砂提純加工方案對比試驗的XRF測試結果(wt % )
權利要求
一種黃鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業用石英砂的技術，以黃鐵礦型石英砂巖為原料，采用機械擦洗機和高效擦洗工藝，加工玻璃工業用石英砂，其特征是A、破碎篩分采用破碎和篩分設備將原料加工成 40目的物料；B、水洗脫泥采用150目標準篩和自來水對物料水洗脫泥，得到40 150目的石英砂物料；C、磁選除鐵采用磁選機濕式磁選去除機械鐵；D、調節濃度稱取所需重量的石英砂物料并加入擦洗桶中，然后采用自來水將礦漿濃度調節到55％，E、加入助劑按500g/t用量，將擦洗助劑水玻璃加入礦漿中；F、調節轉速將機械擦洗機轉速調節至1500r/min；G、物料擦洗啟動機械擦洗機，擦洗15～30min；H、篩分分級擦洗停止后，采用自來水和篩分設備對石英砂物料進行濕式篩分，即得到粒度為40 150目的石英砂精礦。
全文摘要
本發明涉及一種黃鐵礦型石英砂巖加工玻璃工業用石英砂的技術，以黃鐵礦型石英砂巖為原料，采用機械擦洗機和高效擦洗工藝，第1是將原料加工成-40目物料；第2是用150目標準篩和自來水對物料水洗脫泥，得到40-150目石英砂物料；第3是濕式磁選去除機械鐵；第4是用自來水將礦漿濃度調節到55％；第5是按500g/t用量將擦洗助劑水玻璃加入礦漿中；第6是將轉速調節至1500r/min；第7是擦洗15～30min；第8是采用自來水和篩分設備對石英砂物料進行濕式篩分，即得到石英砂精礦。效果明顯，安全性好，工藝簡單，成本低廉，推廣應用容易，社會經濟效益顯著，適用于以黃鐵礦型石英砂巖為原料加工玻璃工業用石英砂。
文檔編號C03B20/00GK101967037SQ20101027149
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月3日 優先權日2010年9月3日
發明者李萍, 殷德強, 汪靈, 范博文 申請人:成都理工大學