高纯石英的加工工艺研究.pdf
《高纯石英的加工工艺研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高纯石英的加工工艺研究.pdf(4页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、4 4 2 0 0 4 年第4 期 中国非金属矿工业导刊 总第4 2 期收稿日期2 0 0 4-0 6-2 2作者简介金达表,男,4 2 岁,高级工程师。加工技术及设备高纯石英的加工工艺研究金达表1,张兄明2,邹蔚蔚2(1 夏门艾思欧标准砂有限公司,福建 厦门 3 6 1 0 2 2;2.中非地质工程勘查研究院,北京 1 0 0 1 0 2)摘 要 本文总结了高纯石英的用途、国内外研究现状。在矿物学研究的基础上,进行了选矿试验及提纯实验研究。关键词 高纯石英;选矿;提纯 中图分类号 T D 9 7 3.3;T D 9 2 6.1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 7-9 3 8 6(2 0
2、 0 4)0 4-0 0 4 4-0 3透明石英玻璃由单一组分S i O2组成,具有优良的光学、热性能、化学稳定性和耐辐照性能,因而在电子工业、电光源、光通讯、军工等方面具有广泛的用途。石英玻璃原料石英的质量是影响性能的重要因素,而其主要质量要求是低杂质及气液包裹体含量。只有高品级天然水晶(一、二级水晶)能达到要求。熔炼水晶一直是国内外石英玻璃的主要原料,其中法国、巴西、马达加斯加和我国的江苏东海、广西是世界上重要的水晶产地。据行家估计,目前我国年消耗熔炼水晶及硅石约5 0 0 0 t,其中一、二级熔炼水晶的年需求量约为1 5 0 0 t,随着电光源、电子工业、半导体以及国防工业的发展,高品级
3、的石英原料需求有加速上升的趋势。有关资料显示,截止到2 0 世纪9 0 年代我国的熔炼水晶的保有储量仅为7 0 0 0 8 0 0 0 t,而其中一、二级水晶只占2 0%,同时,我国水晶矿床贫矿多、富矿少,高级别储量少,多为伴生矿床,开采条件差,开采后多凭手工分选,各地水晶杂质含量差别较大,产品质量不稳定,难于实现原料的标准化供应,远不能达到高品级石英玻璃的现代化生产要求。再者,生产厂家多凭水晶的透明度和经验辨别水晶的质量来选购原料,原料质量不能得到定量化的保证。由于生活水平的提高,人们对观赏和装饰用水晶的需求量激增,从而加剧了石英玻璃原料的紧张状况,熔炼水晶的价格居高不下,一、二级水晶的售价
4、在3 0 4 0 元/k g,严重地制约了我国石英玻璃工业的发展。目前,为弥补高品级水晶供应上的缺口,我国每年需进口约8 0 0 t 高品级石英原料。在世界范围内同样面临着高品级石英原料的紧缺,由于全球光通讯、半导体工业的发展,水晶储量逐年减少,逐渐趋向枯竭。为了应对这种局面,美、德、日等发达国家,在寻找替代水晶的高纯石英方面作了大量的工作,并取得了一定的效果。2 0 世纪8 0 年代美国P P C C 公司在英国西北海岸F o x d a l e 地区的花岗岩中提纯石英,S i O2的含量达9 9.9 9%,F e 杂质小于1 1 0-6,其他过渡元素小于5 1 0-6,供应西欧作为石英玻璃
5、原料。进入9 0 年代,美国U n i m i n 公司在北卡罗来那州S p r u c e P i n e 地区的花岗岩中分选、提纯出高纯石英,经提纯后S i O2的含量达9 9.9 9%以上,纯度最高者S i O2的含量达9 9.9 9 9%以上,其产品的质量能很好的满足各种透明石英玻璃的要求,被广大的厂家认可。有关资料显示,该地区由前寒武的基岩构成,上部为沉积变质岩和火山岩,岩浆侵入体可划分为细晶岩、粗粒状结晶的伟晶岩、花岗岩,其中花岗岩为该地区的主要侵入体。日本于9 0 年代从细粒伟晶岩中分离出透明的高纯石英。德国和俄罗斯则在脉石英、变质石英岩中寻找高纯石英。美国尤尼明公司(U n i
6、 m i n)是目前世界上最大的高纯石英供应商,其高纯石英在国内外原料市场占据垄断地位。目前我国每年要从该公司进口高纯石英约8 0 0 t,其产品售价为3 0 1 0 0 元/k g,需求数量仍在不断增加。而美国现开采的矿山仅有4 k m2,资源不断减少,开采成本不断增加,其产品价格逐年增加。近年来,国内外非常重视石英提纯工艺的改进,尤其重视普通石英的开发利用。总体来说,高纯石英的开发研究分为三个步骤:石英原矿石的工艺矿物学研究、选矿试验研究及提纯实验研究。1 石英矿石的矿物学研究石英在自然界分布极为广泛,在沉积岩、变质4 5岩和侵入岩(含伟晶岩)中均有分布,大多数情况下石英中的气液包裹体以及
7、晶格中的杂质离子含量比较高,选矿提纯的难度较大。应该选择上述杂质含量低且具有一定粒度的石英晶体或含石英的岩石作为研究和开发的对象。通过搜集、查阅相关地质信息及资料,对含石英岩石地质成因进行分析,我们采取了河北、广西白岗岩及青海石英岩样品。对上述岩石的岩相组成和石英晶体内部相组成进行显微分析,结果表明河北、广西白岗岩中主要矿物为石英、长石;青海石英岩中主要矿物为方解石、石英,但石英颗粒偏细。河北、广西白岗岩矿石的化学成分分析见表1。河北、广西白岗岩,由于其长石含量较多,且含有含铁矿物,故采用磁选、浮选等选矿方法预先提纯石英。由于青海石英岩主要成分为方解石、石英,且石英颗粒较纯,故采用直接破碎磨细
8、、酸浸提纯。2 选矿试验研究对晶体内部杂质含量低的石英矿石进行选矿分离,分选出纯度较高的石英,以供下一步提纯使用。选矿的目的是将石英与其他矿物分离,要达此目的,首先加工过程要避免二次污染,必须有洁净的生产环境和专用设备。具体工艺由石英玻璃的质量要求和原矿中的杂质矿物的共生状态来确定。选矿流程为:原矿破碎磨矿分级磁选浮选。磁选的目的是除去原料中的磁性矿物,如褐铁矿、钛铁矿、黄铁矿和石榴子石等,也可除去带有磁性矿物包裹体的颗粒。浮选的目的是除去石英的伴生矿物长石和云母,长石与石英的分离目前多采用“无氟浮选”。无氟浮选法是为解决氢氟酸法对环境污染而发明的。该方法不用氢氟酸,因此消除了氢氟酸法氟离子对
9、环境的污染。“无氟浮选”是采用混合捕收剂(二胺+石油磺酸钠),在酸性介质中分离长石与石英。该方法的长石、石英的分选性好,正在推广和应用。2.1 选矿试验所用主要设备和药剂主要设备:X F D-6 3 型单槽浮选机;X M B-6 7 型2 0 02 4 0 棒磨机;湿式强磁选机。主要药剂:氮烷基丙撑二胺(捕收剂);石油磺酸钠(捕收剂);硫酸(调整剂)2.2 浮选试验影响长石与石英浮选分离的主要工艺因素有磨矿细度、混合捕收剂用量、二胺与石油磺酸钠配比、矿浆p H 值等。本试验就上述每个因素进行了系统试验,试验流程见图1。试验考察了主要工艺因素对产品指标的影响,针对河北、广西样品选择了适宜的工艺条
10、件,并进行了长石综合回收。最终石英精矿S i O2含量均达到9 7%以上。经过对石英精矿的化学成分检测及显微镜下观察,广西白岗岩石英精矿中气液包裹体较少,且S i O2含量达到9 7.8 9%,故最终确定以广西白岗岩石英精矿做化学提纯试验。广西白岗岩石英精矿粒度为-0.3+0.1 m m,其化学成分分析见表2。原 砂磁 选磁性矿物D Y-0 2预处理脱 药废 水擦洗,浓度6 5%,1 0 脱 泥泥-+0.1 2 5 m m硫酸1 二胺+石钠3 浮 选长石石英精砂图1 磁选预处理浮选试验流程3 表2 广西白岗岩石英精矿化学成分项 目S i O2A l2O3F e2O3N a2O K2OC a O
11、M g OT i O2含量(%)9 7.8 9 1.1 6 0.2 0 0.4 40.3 20.0 2 0 0.0 1 00.0 1 0 2 0 0 4 年第4 期 中国非金属矿工业导刊 总第4 2 期表1 河北、广西白岗岩化学成分分析(%)产 地S i O2A l2O3F e2O3N a2OK2OC a OM g OT i O2河北7 4.4 51 5.0 8 0.3 4 5.0 9 3.8 9 0.3 3 0.0 0 0.0 3 0广西7 7.1 81 2.5 6 0.1 1 4.6 4 4.0 2 0.1 4 0.0 6 90.0 2 0对河北石英精矿的化学成分检测及显微镜下观察,S i
12、 O2含量达到9 8.4 5%,但石英精矿中气液包裹体较多,不适宜做化学提纯样品。河北白岗岩石英精矿粒度为-0.3+0.1 m m,其化学成分分析见表3。表3 河北白岗岩石英精矿化学成分项 目S i O2A l2O3F e2O3N a2OK2OC a OM g OT i O2含量(%)9 8.4 51.0 2 0.0 90.1 40.0 7 20.0 1 1 0.0 0 80.0 1 53 提纯实验研究石英提纯的目的是溶解其中的含铁矿物及含铝矿物,除去晶体内部的气液包裹体。迄今为止,提纯石英的处理方法有:酸处理、活性气体、外加剂、加4 6表7 各种样品的I C P 检测值样品产品经I C P
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高纯 石英 加工 工艺 研究
限制150内