粒度分级对脉石英提纯效果的影响

2024-10-14

水晶曾是制备高纯度石英砂的重要原料，但随着水晶资源枯竭，以石英矿石代替水晶生产高纯石英砂的需求愈发迫切。优质脉石英矿有望代替水晶，成为生产高纯度石英砂的原料。目前，我国已探明的脉石英储量为0.5亿t，具有开发为优质石英原料的潜质。
脉石英中主要杂质如Fe、Ca、Al、K、Na等元素含量常常达到数千μg/g。单晶硅生长用的高纯石英坩埚中的K、Na元素含量过高时，坩埚的软化温度会偏低而无法拉晶，Al元素过高时则会影响拉单晶硅的纯度。生产TFT-LCD基板的石英原料则对碱金属氧化物要求高，同时在加工过程中要求玻璃中疙瘩、气泡等缺陷少，因此，这种玻璃的制作对石英原料中的包裹体含量等也有较高的要求。如何有效的去除这些杂质成为生产优质石英砂的难点。
现阶段国内外学者对脉石英选矿提纯研究的方法一般遵循选矿加工与深度提纯配合的原则，脉石英矿经破碎和磨矿后，传统的选矿方法如重选、磁选、浮选，深入处理石英颗粒内部的杂质即采用焙烧和水淬，还可以采用酸浸为主的湿法浸出工艺来提纯石英原料。
考虑到石英颗粒之间杂质的分布与脉石矿物的赋存状态存在的差异，且不同处理条件得到的各粒级石英的品质差异，有必要将脉石英进行分级处理，再进行提纯探究。以甘肃某地区低品质脉石英为原料进行分级-分选工艺试验，将破碎后的原矿进行筛分-磨矿-筛分得到四个试样，再对四个试样分别进行高梯度磁选和反浮选，以Fe、Al等元素的含量评估分级分选对各分级产物达到的效果以及各粒级石英的品质差异，考察脉石英分级选矿提纯的分选效果及各粒级精矿的品质与可选性，结果表明：

1）将原矿中的（-0.60+0.10）mm、（-0.10+0.045）mm粒级和磨细得到的（-0.60+0.10）mm、（-0.10+0.045）mm四个试样分别进行磁选、浮选后，得到较好的提纯效果。四个精矿品质相差较大，好的是磨矿产生的（-0.60+0.10）mm粒级，SiO2含量为99.67%，Al2O3含量为2271.92μg/g，Fe2O3含量为38.64μg/g；差的是原矿中的（-0.10+0.045）mm粒级，SiO2含量为99.62%，Al2O3含量为2546.83μg/g，Fe2O3含量为70.26μg/g。

2）脉石英原矿不同粒级的产物在品质上具有差异。原矿和磨矿产生的（-0.60+0.10）mm粒级试样以大石英颗粒为主，而（-0.10+0.045）mm粒级试样则以破碎的大石英颗粒和原生细石英颗粒为主。细粒云母集合体解离后进入细粒级使铝含量增高。因此，基于工艺矿物学研究结论，有必要针对脉石英的不同粒级采取分级分选，提纯试验结果说明分级分选效果显著。