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某矿区硅石矿选矿前预处理提纯工艺研究

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麻惠敏丨
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本文主要通过对某硅石矿进行工艺矿物学研究,并以此制定了选矿前预处理提纯工艺研究,终获得了很好的选矿技术指标,为该矿的合理回收提供了技术依据。

一、原矿工艺矿物学研究

1、矿物的嵌布特征及其矿物成分分析

内蒙古额济纳旗某矿山硅石矿是一种压碎硅石矿,矿石主要以白色、纯白色石英为主,呈不规则细粒状,粒径 0.2mm,无色,透明,具一级灰—一级黄干涉色,颗粒间呈紧密镶嵌状结合,构成显微粒状变晶结构;同时含有粘土矿物、斜长石、长石和少量绢云母。矿石具粒状镶嵌、碎裂状结构,块状构造。岩石受力压碎产生裂纹及细粒化条带。原矿中W(SiO2)为89.66%、Al2O3、k2O等有害成分赋存于粘土矿物、斜长石、长石中。

2、原矿物料粒度组成测试分析

硅石矿原矿破碎产品粒度组成及分布率。从粒度分析表明,硅石原矿中的二氧化硅在-30目~140目之间占81.17%,杂质铁和铝的分布率140目以下粒级中较多,分别占32.36%、38.36%,因此,本矿石在选矿提纯之前需要进行预先处理,以便更好地提高石英纯度。

二、选矿试验

根据该矿石工艺矿物学特点,其提纯加工方案确定为矿石粉碎-棒磨机擦洗-分级脱泥-磁选-酸处理工艺流程。

棒磨机棒磨机棒磨机

1、擦洗试验

棒磨机擦洗的目的是借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石英矿表面的薄膜或者铁锈以及硬度小的粘性、泥性杂质矿物,同时,将未单体解离的矿物集合体进行擦碎,再经过分级作业将他们除去,从而达到提纯的目的。棒磨擦洗的影响因素主要包括擦洗机的结构,配置形式以及擦洗时间、擦洗浓度等。其中擦洗时间较重要,原则上以初步达到产品质量要求为准,擦洗时间长,会加大设备的损耗,提高能耗,增加选矿成本。因此,笔者主要对擦洗时间进行了试验。擦洗筛分后-0.6+0.1mm(-30目+140目)粒级的试验结果。磁场强度条件试验流程从不同擦洗时间试验结果可以看出,当擦洗时间为20min时-0.6+0.3粒级SiO2品位达到91.29%,Al2O3含量达到0.31%,-0.3+0.1粒级SiO2品位达到91.54%,Al2O3含量达到0.29%,脉石英矿经机械擦洗后,-0.6+0.1mm粒级SiO2品位得到了有效的提高,因此,本研究确定擦洗时间为20min。

2、磁选

磁选主要除去石英砂中夹杂的机械铁、各种含铁磁性矿物及其他磁性矿物颗粒。以及弱磁性矿物及含有铁质矿物包裹体、浸染体石英颗粒。笔者主要研究不同的磁场强度对硅石矿的分选效果。

试验样品为经过擦洗分级后-0.6+0.1mm粒级硅石粗精矿进行磁选试验。磁场强度变化的范围为:556.99、636.96、716.13、795.70kA/m。从磁场强度试验结果可以看出,随着磁场强度的增加,铁杂质的含量降低比较明显。在磁场强度为716.13(kA/m)时,SiO2品位达到98.85%、杂质含量为Fe2O3:0.11%、Al2O3:0.07%,因此,适宜的磁场强度为716.13(kA/m)。

3、酸浸试验

酸浸工艺中影响产品质量的主要因素为液固比、酸浸时间和酸浸温度。笔者考察了上述各因素对产品指标的影响,确定适宜的工艺条件。

(1)液固比试验

经研究发现,在常用的混酸盐酸+硫酸(3:1),硫酸+草酸(3:1),盐酸+硫酸+硝酸(3:2:1),盐酸+硫酸+硝酸+HF(3:2:1:1)对杂质均有溶解作用,其中混酸盐酸+硫酸+硝酸+HF(3:2:1:1)的效果较好,因此,采用了混酸盐酸+硫酸+硝酸+HF(3:2:1:1)作为酸浸的酸。同时,对其进行了液固比试验,酸处理在室温下进行,反应时间为4h,酸处理试验中每次均取10g矿样,矿浆浓度控制在50%,所用的盐酸、硝酸和硫酸的浓度为15%,HF浓度不大于2%,否则对石英的损失会严重,算用量为40ml。酸处理试验后的矿样均用去离子水洗涤,直到用pH试纸检测溶液呈中性为止。试验结果表明:随着酸浓度的增加,铁杂质的含量逐渐下降,液固比为3:1时,粉料与液体能够完全混合、浸润,反应充分完全,除杂效果好。再增加酸液,对除铁影响不大。故合适的液固比为3:1。

(2)酸浸温度试验

冷酸处理需要时间较长,热酸可加快杂质的溶解速度。取10g石英粉,溶于15%盐酸+15%硫酸+15%硝酸+2%HF(3:2:1:1),液固比为3:1的酸溶液中,浸出时间为6H,铁含量随着酸浸温度的变化曲线,如图5所示。试验结果表明:在相同时间内随着酸浸温度的升高,产品中铁杂质的含量急剧下降,温度达到60℃时,产品中铁杂质大部分已经反应完全,硅石精矿品位SiO299.43%当硅石精矿中铁含量达到115(10-6),所以当混合酸温度为60℃、酸浸时间为6H时,硅石精矿中铁杂质的去除效果较好。

(3)酸浸时间试验

合适的处理时间,可保证酸与杂质能进行充分的反应。对酸浸时间进行了研究。酸浸时间试验结果表明:随着酸浸时间的延长,产品中铁杂质的含量急剧下降,当反应时间为4H后,产品中铁杂质大部分已经溶解完全,硅石精矿品位SiO299.95%,杂质Fe2O322(10-6),Al2O365(10-6),硅石精矿已达到浮选石英砂精矿标准,所以当混合酸温度为60℃、酸浸时间为4H时,硅石精矿中铁杂质的去除效果较好。

通过采用棒磨机擦洗-磁选-酸处理工艺流程,获得了很好的选矿技术指标,为该硅石矿的综合利用提供了可靠的技术依据。

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