玻璃原料（通用6篇）
玻璃原料 篇1
近几年来, 随着中国玻璃企业对外交流的增多, 国内企业学习和吸收了国外先进的浮法玻璃生产理念和技术, 使中国传统的玻璃生产企业管理理念有了很大的变化。国内企业深刻地认识到国内玻璃产品与国外玻璃产品在质量上存在较大的差距, 也进一步认识到迫切需要改进中国玻璃企业的原料质量, 原料质量问题得到了高度重视。中国企业开始接受这样的观念, 没有优质的原料, 就不可能有优质的玻璃, 原料的质量, 对熔化效率和熔窑寿命等指标, 都有密切的关系。企业对原料质量重视的高度越高, 产品质量的提高越快, 在激烈的市场竞争中占据的优势越大。
本文从原料矿点质量控制、化学成分控制、难熔矿物控制、水分控制、颗粒度控制等方面, 探究优质浮法玻璃原料质量的控制问题。
1 对玻璃原料矿点的质量控制
浮法玻璃主要原料有硅砂、长石、白云石、石灰石、纯碱、芒硝等。其中, 硅砂、白云石、长石、石灰石是民矿产品, 纯碱和芒硝是化工产品。民矿产品因为其开采和加工单位更多为民营小规模企业, 技术力量较薄弱, 设备较为简陋, 管理较为松散, 产品质量容易波动。其开采和生产过程必须能够得到有效的质量控制, 方能保证有优质的加工产品提供到玻璃厂家。玻璃企业需要定期到矿点了解矿山变化情况, 加强对矿点的加工工艺指导和质量检查, 从源头上控制进厂原料质量。
从表1可以看出, 硅砂和白云石是玻璃原料民矿产品中用量最多的原料, 现重点分析硅砂和白云石矿点质量控制问题。
1.1 硅砂
硅砂占原料比例约60%, 硅砂质量的波动, 对玻璃质量影响很大。硅砂主要成分是Si O2, 中国玻璃硅质原料矿床的分布具有明显的区域性, 笔者公司使用的硅砂, 来自北海海底石英砂。广西北海石英砂属于海相沉积石英砂矿床, 为南海岸石英砂矿分布带, 北起闽南, 包括广东惠东、阳西、雷州和海南北部, 直至广西北海, 是中国海砂矿主要开发利用对象, 属于结构成熟度和成分成熟度高的矿床, 北海海底石英砂矿床质量较好。广西北海石英砂开采原来规模较小, 单一的一厂一矿, 没有形成基地, 没有稳定成熟的技术, 矿点质量时有波动, 主要体现在Fe2O3含量的不稳定和细颗粒数量超标、水分波动三个方面。Fe2O3含量在0.10%~0.16%间波动, 细颗粒含量时有超过3%的情况, 因为属湿法生产, 水分存在波动, 有时超标达到7%~8%。笔者公司人员定期前往北海硅砂厂指导工艺改进和进行质量控制指导。近年来, 玻璃工业的迅速发展, 也推动了原料工业的发展。北海目前已经基本形成玻璃硅质原料的基地, 供应多家玻璃企业硅质原料, 硅砂产量迅速提高, 发展成为技术先进的重选分级石英砂基地。公司定期对供方生产过程、质量控制过程、装运过程进行考察, 同时, 公司帮助供方建立起标准化化验室, 并为供方培训化验人员, 我司化验室与供方化验室使用统一的主要分析检测仪器和设备, 双方化验室经常交流。供方产品质量控制水平有了很大提高, 供给公司的硅砂原料质量稳定。
防止加工好的原料在装卸和运输过程中被杂质污染, 也是矿点质量控制的重要内容。我司曾经使用湖南溆浦的石英砂, 石英砂的运输为火车散装运输, 在装车和运输过程中, 曾经出现了车皮污染, 石英砂原料中出现铬铁矿杂质, 影响了玻璃质量。防止火车运输的站台和车皮污染, 也是对供方的严格要求。
1.2 白云石
白云石是以Ca Mg (CO3) 2]为主要组分的碳酸盐, 在我国有着极其丰富的蕴藏量, 广西白云石矿藏资源也很丰富。白云石除常与方解石共生外, 菱镁矿亦是常见的共生矿物。此外还有云母、石英、滑石、含铁矿物等杂质。白云石纯者为白色;含铁时呈灰色;风化后呈褐色。当白云石中含有云母、石英、滑石、含铁矿物等杂质时, 就需要进行选矿。公司使用的白云石矿均来自广西境内。过去白云石供方开采方式规模较小、技术含量较低, 水分含量受气候影响也较大, 也曾经出现供方更换矿点导致成分波动的情况。随着原料工业的发展, 我公司通过考察筛选, 选定生产线技术含量较高的专业供方, 在供方的生产流程中, 公司要求装设多层除铁装置, 确保进厂原料含铁量合格, 同时要求供方严控水分, 使白云石进厂质量提高并稳定。
玻璃企业把质量控制向上游供方延伸, 能够更好地保证进厂原料的质量。公司通过对各个原料矿点的质量控制, 近几年来进厂原料质量较为稳定。
2 玻璃原料进厂质量控制
玻璃企业对原料制定质量标准, 对成分、水分、粒度都有明确的质量指标, 对根据质量标准对原料进行检验和对外观有无明显污染进行检查。
2.1 原料化学成分及其均匀性和稳定性
中国玻璃企业对原料的化学成分控制高度重视, 但部分企业对原料成分的均匀性和稳定性重视不足, 国外企业高度重视原料均匀性和稳定性。如果一批料出现成分不均匀, 波动大, 或相邻批次间成分不稳定, 容易造成玻璃生产波动。
以硅质原料为例, 优等品质量指标要求如下。
国外企业对Fe2O3要求更高, 波动范围仅允许±0.005%, 同时要求相邻批量间的波动范围应小于允许波动范围绝对值的50%。
原料稳定性要求的严格, 为玻璃质量稳定提供了条件。在实际生产中, 同一种原料有几个不同供方, 原料来自不同产地, 原料的成分存在区别。例如笔者公司使用的长石原料, 供方有广西和湖南, 中国长石资源成矿时代在各地不同, 北方多为加里东期和海西期, 南方多为燕山期, 矿床成因生长不同, 长石从大类分正长石和斜长石, 公司使用的长石, 其中有钾长石 (即正长石) 和钠长石 (斜长石的一种) , 钾钠含量高低不同。对这样的不同产地不同成分的原料使用过程中, 必须要通过配料来达到原料稳定。
玻璃企业要控制原料稳定, 严格控制化学成分波动范围, 必要时采取均化措施, 才能为玻璃生产稳定提供条件。
2.2 水分的控制
玻璃原料如硅砂、白云石、石灰石等水分波动问题比较突出。广西的硅砂原料属于湿法加工, 有时进厂水分达7%~8%, 水分含量高, 波动大, 给混合料的质量造成很大的影响。目前许多企业解决这个问题的办法仍然沿用传统方法, 即化验室定时取样测定水分, 发现波动后再修改料单的湿基量。由于测量结果的严重滞后, 调整后料单无法补偿水分波动造成的误差。
解决水分问题最有效的办法, 是从供方加工企业和玻璃生产企业原料管理上采取措施, 使水分降低到5%以下。加工企业有足够的储量, 有足够时间让水分向下沉积滤水, 有合理的装运管理规程, 硅砂水分可以控制在5%之内。实力雄厚的玻璃生产企业拥有稳定的供应链, 原料供应充足, 厂内建设足够大仓库以便于通过延长原料储存周期来实现滤水, 可以设立均化库, 可以应用在线检测硅质原料水分, 及时根据硅质原料水分的变化修订配料表, 最大限度的减少因水分变化引起的称量误差。经验证明, 硅质原料水分降到5%以下, 称量中水分波动已很小, 生产稳定性大大提高。
2.3 难熔重矿物质的控制
对难熔重矿物含量进行检查、测定, 不允许超标难熔矿物进入生产系统, 对稳定玻璃生产, 提高浮法玻璃质量非常重要。硅砂、白云石、石灰石、长石等属于天然矿物, 这些天然矿物中含有危害玻璃质量的杂质, 有些属于难熔矿物, 许多矿物原料含有硅线石、锆英石、和铝镁尖晶石等。其中硅线石在1500~1550℃时转化为莫来石, 并在1810~1870℃下分解, 锆英石熔点为2550℃, 铬铁矿熔点为2180℃, 而浮法玻璃最高熔化温度为1600℃, 在此熔化温度下, 高温难熔矿物很难熔化分解, 尤其在其颗粒较大时更甚。重矿物难以完全熔化而被残留在玻璃原板上, 形成夹杂物, 这是产生玻璃结石的原因之一。国内某玻璃企业因白云石中含有镁尖晶石及镁橄榄石等重矿物, 连续三个月废品率达40%, 最后经过分析找出原因。我司曾因硅砂中有铬铁矿导致玻璃板面出现“小黑点”造成次品。国内浮法玻璃企业需要对难熔重矿物引起足够重视, 上海皮尔金顿公司在重矿物要求方面有严格的标准规定:
在矿山原料加工前对难熔重矿物要进行检查把关, 控制难熔重矿物的含量。对加工好的粉料在装卸和运输中防止杂质污染, 其重矿物含量可以用x射线荧光光谱仪进行检测。我公司对新矿点取样分析时必须检测重矿物含量, 如有超标, 该新矿点不得采用。同时, 对供方现有矿点, 定期检查其难熔重矿物含量。
2.4 颗粒度的控制
在浮法玻璃生产中, 原料颗粒度与颗粒组成是一项重要的质量指标, 与混合料混合均匀度、熔化速率及玻璃液的均化密切相关。所以原料粒度和颗粒组成要合理, 它们相互间的粒度分布要匹配。
硅质原料用量比例约占混合料比例的60%, 属高温难熔物质, 其颗粒度大, 会使熔化困难, 容易产生夹杂物等缺陷。其颗粒度小易于熔化, 但并非越细越好。例如当硅质原料中
超细粉含量过高时, 由于表面积增大导致静电吸附效应强, 易使混合料结团而不利于熔化;在熔化时反应速度加快, 发泡剧烈, 产生的小气泡不易排除, 影响玻璃澄清效果;超细粉在窑内受热气流冲击容易飞散, 影响混合料的组成, 还容易堵塞蓄热室, 降低熔窑使用寿命。另外, 细粉多, 夹杂的空气多, 熔化澄清的难度也相应加大。白云石和石灰石这两类石灰质原料的粒径, 则要采用较大粒级。国外企业控制其最大粒径在2.5mm, 其原因是石灰质原料颗粒度的加粗, 能够减少石灰质原料的细粉粘附在硅质原料颗粒表面的可能性, 从而有利于硅酸盐反应过程中初生液相对石英颗粒的润湿和包围, 提高熔化速率, 同时在熔制后期石灰质原料生成大量的CO2气体, 有利于玻璃液的澄清和均化。纯碱和硅砂两种物料的平均粒径比为0.8时, 可获得混合物最小程度的分层。粒径比偏离0.8, 混合料均匀度标准偏差逐渐增大, 偏离越远, 分层越严重。这也是浮法玻璃采用重质碱的原因。
玻璃的各种原料, 各自的粒度分布要合理, 它们相互间的粒度分布要匹配, 其目的在于使混合料分层降低到最小程度, 使混合料均匀度处于最佳状, 使玻璃熔化反应良好。因此, 制定合理的粒度标准, 进货时严格按标准进行检查和验收非常重要。
3 结语
浮法玻璃生产过程中, 玻璃原料的质量控制至关重要, 先进的玻璃生产理念中, 原料的质量管理, 是生产优质玻璃的基础。原料质量控制中的多个重要要素, 缺一不可。
随着现代玻璃生产技术的不断发展, 原料质量控制已经延伸到原料产地的质量控制。过去原料矿点规模小、设备落后、技术薄弱、质量波动的状况已经不能满足现代玻璃企业的需要, 目前原料矿点在向基地化发展, 质量意识明确, 加工设备先进, 技术力量增强, 规模增大, 管理规范, 并且资源综合利用, 这是玻璃行业的一次变革和进步, 代表了发展方向。玻璃企业自身管理理念也得到很大提高, 接受了国外先进的质量管理理念, 高度重视原料质量控制, 纠正质量观念上的偏差, 加强设备投入, 找出与国外先进企业的差距, 在原料质量管理上实行三分技术、七分管理。随着玻璃行业质量管理水平的不断提高, 我国浮法玻璃生产水平和产品质量水平将会更上台阶。
摘要：优质的浮法玻璃原料质量, 是生产高品质浮法玻璃的重要基础。浮法玻璃原料质量控制和管理工作, 需要对原料矿点生产及储运过程进行质量控制、对进厂原料化学成分及其均匀性和稳定性、水分、粒度及其粒度组成、难熔重矿物含量进行质量控制。
关键词：浮法玻璃,原料,质量控制
参考文献
[1]JC/T649-1996, 平板玻璃用白云石标准[S].中华人民共和国建材行业标准.
[2]JC/T857-2000, 平板玻璃用长石标准[S].中华人民共和国建材行业标准.
[3]JC/T529-2000, 平板玻璃用硅质原料标准[S].中华人民共和国建材行业标准。
[4]JC/T650-1996, 玻璃原料粒度测定方法[S].中华人民共和国建材行业标准.
[5]JC/T866-2000, 玻璃原料水分含量测定方法[S].中华人民共和国建材行业标准.
浮法玻璃原料的制备方法 篇2
玻璃是由酸性氧化物、碱性氧化物、碱土金属氧化物、中性氧化物组合而成。通常玻璃原料很少使用纯粹的氧化物, 而多使用天然矿物原料。生产浮法玻璃的原料根据它们的用量和作用不同, 可分为主要原料和辅助原料两大类。主要原料引入Si O2、Al2O3、Ca O、Mg O、Na2O (或K2O) 等氧化物, 决定着玻璃的物理性质和化学性质。辅助原料是使玻璃获得某些必要的特性和加速熔制过程的原料, 但用量较少。
浮法玻璃的生产主要有纯碱、芒硝等化工原料, 矿石原料有硅砂、白云石、方解石、长石等。
该专利提供的是一种不使用长石的浮法玻璃原料制备方法, 通过该原料生产的浮法玻璃能减少波筋、霞石、疖瘤、条纹、析晶等缺陷的产生, 提高产品质量。
该浮法玻璃原料的制备, 由以下以重量份计的原料混合而成;
外地硅砂762.3~853.2;当阳硅砂1369.5~1461.9, 方解石159.6;白云石553.2;纯碱679.8~682.2;芒硝21;炭粉1.0;碎玻璃400。
由于在原料中不再添加长石, 克服了因所使用的是325目细长石粉, 用量在配合料中占的比例很小, 在工艺上很难达到混合均匀的缺点, 也不会因长石粉中大颗粒的存在而产生波筋、霞石、疖瘤, 以及长石粉中细粉存在而易出现配料结团, 在玻璃熔体中形成霞石结石或铝含量较高的疖瘤的问题。
减少了外砂的使用量, 避免了含超细粉过多的状况。硅砂细粉过多会造成细粉结团和配合料分层现象, 结团的细粉内部与助熔剂的接触机会少难熔化, 在玻璃表面上出现蛋形浮渣, 形成结石缺陷。分层的配合料会造成熔化不均匀, 形成局部富硅质或富铝质熔体, 产生化学不均, 引起条纹、疖瘤或析晶。取消长石, 使用当地砂加外砂的配料方案, 玻璃成分变动不大, 对玻璃生产工艺、玻璃性质的影响很小, 生产更加趋于稳定。同时, 有利于使用本地硅砂资源, 降低生产成本, 节约生产燃料用量, 减少废气排放量。
无长石配料方案配合料质量控制难度减小, 玻璃窑内熔化状况明显好转, 天然气用量明显减少。玻璃产品中的小夹杂物、疖瘤和波筋逐步减少并消失, 光学变形60°以上, 相同条件下日熔化量提高到600t, 日均产量增加1500重量箱, 天燃气耗量每重量箱产品降低0.3m3。
联系人:徐麟
邮编:444105
浮法玻璃用硅质原料清洁生产技术 篇3
优质浮法玻璃对硅质原料中的细粒级含量有较严格的要求, 大小为-0.125 mm的原料含量一般控制在5%以内。生产中, 石英细砂通过水力分级机控制其粒度下限。一般情况下, 产生的石英细砂占总量的10%～30%, 尾泥占总量的5%～15%。目前, 石英细砂一般只进行简单的脱水后露天堆放, 主要应用于普通陶瓷坯 (釉) 料、铸造、普通泡花碱及日用玻璃及水泥添加料等行业, 价格一般在10～20元/t不等。因其价值较低, 加之销售渠道不太畅通, 长时间露天堆放, 晴天时被风一吹, 漫天起舞;雨天中被水一冲, 随水流入河道, 侵占良田;至于尾泥的利用程度更低, 一般随水外排或废斥, 严重污染环境。因此, 石英细砂和尾泥的综合利用问题始终是困扰石英砂厂可持续发展的一个难题。
1泥质预先分离及过滤技术
硅砂生产中的尾泥是在矿山开采过程中由原矿带入的, 统计数值表明, 其含量一般占矿物总量的5%～15%。这部分泥质常见矿物为高岭石粘土、水云母粘土、蒙脱石粘土等, 并含有少量极细砂, Al2O3、Fe2O3含量很高, 颗粒度很细, 一般小于0.05 mm, 但具有较强的粘性。
1.1泥质预先分离技术
在硅砂生产过程中的“破碎—磨矿”或“磨擦洗矿”阶段, 原矿带入的泥质较易分散。关键问题在于使其同磨矿过程中产生的“过粉碎”细砂及时分离以便为综合利用打下基础。结合硅砂选矿工艺设计的高效浓缩脱泥斗较好的解决了这一问题。原脱泥斗为一锥形斗, 为主工艺中必备的储矿缓冲、给料设备, 为适应泥、细砂预先分离的要求, 我们对此设备进行了改进, 增设了适量的反冲水及稳流装置, 即保证了泥质的及时脱出, 又避免了石英细砂的带入。脱出的泥质随水流入浓缩池, 沉淀后成为底流泥浆进入下步处理。
1.2泥质过滤技术
浓缩池底流泥浆用渣浆泵输送至尾泥过滤车间, 经水力旋流器 (或浓缩斗) 浓缩后用真空过滤机过滤成泥饼, 用胶带输送机送至泥饼堆场储存, 过滤后的水返回浓缩池循环使用。
过滤后的泥饼具有一定的粘性且含水率适中, 便于储存和运输, 可用于水泥配料、陶瓷坯料、公路建筑、矿山回填及土地复垦等方面, 较好地解决了泥质对环境的污染, 为硅质原料生产企业可持续发展打下良好基础, 且能为厂家带来一定的经济效益。
2细砂浮选及利用技术
2.1浮选原理及方法
通过分析石英细砂的性质, 我们发现造成石英细砂综合利用途径偏少的主要原因在于其中含有的长石、云母、暗色矿物及泥质胶结物等较多, 不能满足工业应用条件, 因此必须选择合适的工艺路线去除杂质矿物。比较石英、云母、长石、角闪石、电气石等矿物的比重、磁性、电性的差异可知, 这几种矿物的性质十分接近, 再加之其嵌布粒度也十分均匀, 因此目前在石英砂行业中常用的重选、磁选、分级等物理选别方法无法将其分离, 必须进行浮选分离。
浮选是利用某种表面活性剂, 其通式为RX, 其中:R为非极性基 (烃基) , 亲气;X为极性基, 亲水或矿物离子。
在一定的环境下, 使X基有选择性地吸附 (化学吸附或物理吸附) 在长石、云母、电气石、角闪石等杂质矿物上, 不吸附在石英矿物上。在调浆桶中反应、吸附好了的矿浆在浮选机中与空气充分混合, 气泡、RX及目的矿物形成矿化泡沫, 随气泡上浮至浮选槽上表面并通过浮选刮板被刮出, 从而实现目的矿物与杂质矿物的分离。其原则流程如图3所示。
石英砂浮选方法主要有氢氟酸 (HF) 法和硫酸法。氢氟酸 (HF) 法用HF作为活化剂与pH调整剂, HF与长石、云母类矿物表面的SiO2部分进行反应生成H2SiF6, 而H2SiF6又与裸露在长石等矿物表面上的K+、Na+反应, 形成难溶性的K2SiF6或Na2SiF6沉积在长石等矿物的表面。在酸性介质中, 胺类药剂化学吸附于长石、云母类矿物表面而使其浮游。该法虽然选择性较好, 但后期的[F-]离子处理及二次污染问题较难解决。
硫酸法浮选分离石英砂时所用的活化剂与pH调整剂为H2SO4, 其基本原理是利用长石、云母类矿物表面的ξ电位与石英表面的ξ电位在酸性介质下的差异进行浮选分离。当pH值在2～3时, 石英表面的ξ电位趋为“+”值, 长石、云母类矿物表面的ξ电位为“-”值, 胺类等阳离子捕收剂更多地吸附在长石类矿物表面而使其浮游;因水中存在较多的难免离子 (K+、Na+、Ca2+) 离子, 石英表面难免被其活化而产生被动浮游, 从而较大地降低了其选择性。为扩大上述2种矿物的选择性, 在浮选前, 需要进行酸擦、碱擦及脱药处理 (3段处理) , 其流程如图4所示。
2.2新型浮选捕收剂在石英尾砂浮选中的应用
传统硫酸法浮选捕收剂为二胺及石钠类混合捕收剂, 该药剂需要在约70 ℃的水中进行溶化, 使用过程中的温度也最好在15 ℃以上, 否则, 捕收能力很快降低, 选择性变弱, 使用不太方便, 生产也不太稳定。
为简化工艺流程中的预处理环节, 通过反复试验, 我们利用浮选过程中的“取长补短”现象, 研制了新型“阳离子+非离子”型混合浮选捕收剂, 并辅以几种辅助捕收剂及助剂, 较好地解决了这一问题。该新型捕收剂利用不同分子量的捕收剂按照不同的次序优先吸附于长石、云母类矿物表面, 从而实现选择性捕收的目的;而各种助剂的合理使用, 保证了该药剂的水溶性及耐低温性能。试验证明:该药剂耐泥浆性能好、选择性强、无须进行浮选前期的酸擦、碱擦及脱药处理过程, 石英尾砂直接进行一段浮选即可达到指标要求, 简化了工艺流程, 大幅度降低了处理成本。石英细砂浮选流程见图3。
2.3石英尾矿综合利用实例
2.3.1 石英细 (尾) 砂浮选利用
利用上述浮选技术, 我们在华东某地区建成了一条示范生产线, 具体情况简介如下:其资源类型为沉积变质岩, 石英砂的生产工艺采用“湿法棒磨”工艺。一线每年生产浮法玻璃用石英精砂25万t, 生产过程中产生的石英细砂 (-0.125 mm) 占20%左右, 总量在5万t/a;产生的尾泥占10%左右, 总量在2～3万t/a。
石英细砂因铁、泥质浸染再加上暗色矿物较多, 外观呈黄白色、灰黄色等, 其化学成份为:SiO2:97%～99%, Al2O3:0.5%～1.0%, Fe2O3:0.08%～0.12%, 粒度组成在100～300目之间, 目前的售价约为15元/t。利用上述技术建成的5万t/a石英细砂浮选生产线, 石英精砂指标达到:SiO2:99.5%～99.7%;Al2O3:0.15%～0.25%;Fe2O3:0.015%～0.025%;回收率85%。该浮选细砂产品目前已大量应用于生产高档无碱电子玻纤, 精砂生产成本约为57元/t, 而售价则高达200元/t, 效益可观, 用户十分满意。该项目的投资及效益分析结果见表1。
结果表明:本项目年可创利税572万元, 项目收益率极佳, 另外环保等社会综合效益巨大。另外, 该浮选精砂还可广泛用于高级陶瓷釉料及硅微粉、真空玻璃管、高白料玻璃及高级泡花碱等行业。
2.3.2 尾泥及磁选尾矿利用
该厂过滤出的尾泥 (饼) 目前用于水泥配料及公路修建, 价格2.5～3.5元/t。
磁选尾矿主要为棒磨机钢棒磨损铁粉, 销售价格约为200～300元/t。
该厂各种尾矿经上述工艺综合处理后, 实现了真正意义上的“清洁生产”, 该技术在同类厂家中极具推广价值。
3结论
a.石英尾矿的综合利用途径及方法应根据各生产厂家的具体情况进行研究, 应在工艺设计中预先考虑泥、砂分离, 然后, 对其分别进行综合利用:尾泥等过滤成泥饼后用于陶瓷坯料、水泥配料、建筑公路及土地复垦等方面;磁选尾矿收集后可作为铁粉出售;石英细砂利用特制的新型浮选捕收剂进行无氟浮选, 将其加工成市场上急需的无碱电子玻纤、高级陶瓷釉料及硅微粉、真空玻璃管、高白料玻璃及高级泡花碱等行业所需的优质粉石英原料, 实现真正意义上的无尾矿生产。
b.生产实践证明, 研制的新型浮选捕收剂水溶性和耐低温性能极佳 (4 ℃以上, 不影响使用效果) , 将传统硫酸法浮选的酸擦、碱擦及脱药三段处理工艺简化为一段直接浮选工艺, 以极低的成本提高其内在品质, 可大幅度提高石英尾砂的综合利用价值, 投资回报率高, 有利于资源综合利用和环境保护, 该技术在国内外具有广泛的推广应用价值。
c.石英尾矿综合利用原则流程方框图, 如图5所示。
参考文献
[1]玻璃用硅质原料, 蚌埠玻璃工业设计研究院内部资料, 1990.
[2]安徽某厂石英尾砂试验研究, 蚌埠玻璃工业设计研究院华海公司内部资料, 2003, 2.
[3]安徽某厂尾砂分析报告, 蚌埠玻璃工业设计研究院华海公司内部资料, 2001.
玻璃原料 篇4
未知矿物玻璃熔融法在登封电厂集团技术中心检测实验室的应用较为频繁, 它与集团公司经营状况有密切的关系:氧化铝、水泥、煤炭等原材料及辅助材料的开发与采购在本集团占有举足轻重的作用。为了更有效地监督或指导生产工艺和研究开发中的质量控制, 我利用多种未知原材料样品在高频熔样机上进行了长期的摸索和实验, 制作出的玻璃容片均匀, 没有产留物和气泡的生成, 易脱模等特点。经过在不同的荧光光谱仪上使用IQ+软件分析实验, 其定性半定量结果均在偏差范围。
1 实验部分
1.1 仪器
北京静远世纪科技有限公司Analym ate—V2高频熔样机
(铂95%—黄5%) 合金坩埚和模具
1.2 样品
未知原料矿物必须被磨至小于100μm的颗粒度, 最好小于50μm, 以使所取样品能代表整个块体材料;样品质量通常为0.1～4g, 更普遍的是0.5～2g;样品在马弗炉中灼烧, 通常温度950℃～1050℃, 准确称出烧失量, 以便计算准确。
1.3 熔剂和脱模剂:
1.3.1 熔剂
四硼酸锂熔剂 (Li2O·2B2O3或Li2B4O7) , 熔点:917℃, 是一种弱酸性溶剂, 能与碱性样品相容;
偏硼酸锂熔剂 (Li2O·B2O3或Li BO2) , 熔点:849℃, 是一种碱性溶剂, 能与酸性样品相容;
四硼酸钠熔剂 (Na2O·2B2O3或Na2B4O7) , 熔点:742℃, 是一种中性或弱碱性溶剂, 能与弱酸性样品相容, 黏性较强;
偏磷酸钠熔剂 (NaPO3或Na2O·P2O5) , 熔点:627℃, 是一种弱碱性溶剂, 能分解和熔融大多数氧化物, 特别是过渡元素的氧化物。 (四硼酸锂熔剂67%+偏硼酸锂熔剂33%) 混合熔剂, 是一种多功能型的, 使用较普遍。
熔剂通常选用四硼酸锂, 由于四硼酸锂的熔点较高, 通常还会添加偏硼酸锂和氟化锂等药品降低熔剂的熔点, 增强流动性。
1.3.2 脱模剂
为了便于熔片从坩埚模具中脱出, 在熔样时要加入脱模剂。脱模剂一般选用NH4Br、Br Li、NH4I、KI等, 配成过饱和溶液或者直接使用。加入量应控制在0.15～0.30g。
注:熔融过程中一些有害元素金属单质和As, Pb, Sn, Sb, Zn, Bi, S, Si, C等会在高温下和铂金形成合金, 腐蚀坩埚。对于硫化物和金属等样品要加入氧化剂进行充分的预氧化。
1.4 样品和熔剂的预处理
样品和熔剂在使用前都要经过烘干, 去掉其中的吸附水和结晶水。硫化物、金属和以最低氧化态存在的过渡金属氧化物 (如Cu2O) , 在实施熔融前必须先氧化。如果样品的氧化在熔融过程中进行时, 坩埚可能会逐渐被腐蚀, 有时是非常严重的, 正如有时观察到的熔融硅铁和金属硅的情形。
更好且更安全的程序是熔融前在坩埚中氧化样品, 然后加如溶剂并和氧化物一样熔融, 可以通过以下两步成功熔融:首先用约0.3～0.5g硫化物精矿样品与1g或2g的硝酸锂和1g四硼酸锂充分混合, 其余的溶剂覆盖在样品混合物上, 脱模剂加在最上面, 开始慢慢加热并逐渐升温, 约400℃的低温下保持2～3分钟, 以促使样品的氧化。然后再约1000℃的正常熔融温度下保持4～5分钟, 是样品均匀。可在样品中加几滴水或稀硝酸有助于消除空气, 空气会将硫化物氧化成SO2 (一种气体) 而不是SO3 (可溶的氧化物) 。
1.5 熔融步骤
1.5.1 称量
首先要称量熔剂和样品:一般比例在10:1, 有时也可以低到5:1甚至是2:1, 有些难熔的样品这一比例可以提高到25:1或40:1称量总重在4～8g之间, 称量的精度在万分之三以内。
1.5.2 熔融
称量好后加入3～5滴脱模剂, 选择事先设定好的自动模式, 并启动熔融程序, 对于难熔的样品:如熔融时间长、温度高、脱模剂挥发量大, 可以在结束之前1分钟左右再次加入2～3mg的固体脱模剂, 熔融好后的样品应放置1.5～2分钟凝固, 然后取出标识放入干燥器内, 以便保存。
2 具体样品熔融条件
根据经验, 我对一些常见的样品针对高频融样机的特点摸索出了一些熔样条件。对于不同的样品, 设置参数如下表
注:对于特殊的某些样品, 如萤石等含有挥发性元素的样品, 熔融的温度要设定的特别的低, 避免元素挥发丢失。
对于具体的实际样品, 用户还可以通过手动方式优化这些熔融条件参数。
2.1 针对不同行业物质的熔融程度总结如下
2.1.1 钢铁行业经常做的样品有:
铁矿石、铁精矿、磁铁矿、球团矿、烧结矿、石灰石、炉渣、萤石、白云石等;
原料:铁矿石, 铁精矿, 磁铁矿 (属一般样品)
过程控制检测:球团矿, 烧结矿, 炉渣, (属一般样品)
辅料:石灰石, 萤石, 白云石 (属易熔样品)
最终产品:钢
2.1.2 水泥行业经常做的样品有:
原料:石灰石, (属易熔样品)
辅料:铝矾土, 黏土, 高岭土等; (属一般样品)
中间过程半成品:生料, 熟料 (属一般样品)
最终产品:水泥 (属一般样品)
2.1.3 电解铝、氧化铝行业经常做的样品有:
原料:铝土矿, (属一般样品)
辅料:冰晶石 (属一般样品)
过程控制检测:赤泥, 氢氧化铝 (属一般样品)
最终产品:氧化铝; (属难熔样品)
2.1.4 地质行业经常做的样品有:
土壤, 岩矿, 石英砂等; (属难熔样品)
2.1.5 化工行业经常做的样品有:
原料:磷矿 (属易熔样品)
2.1.6 石化行业经常做的样品有:
原料:氧化铝, 石英砂, (属难熔样品) 高岭土等; (属一般样品)
最终产品:催化剂, (属难熔样品)
3 结论
经过近三年的实践实验证明:在分析若干未知样品时, 可以根据以上样品熔融的难易程度有一个简单的度的把握, 制作出的玻璃熔片能够既简单又快速的使用IQ+软件检测出定性半定量分析结果。
摘要：熔融法最大的优点就是能够克服样品当中的颗粒度效应和矿物效应。由于溶剂的稀释作用, 还可以有效地降低元素间吸收增强效应。本文作者针对Analymate—V2高频熔样机熔样速度快, 使用方便等特点, 总结一些常见样品的制样方法。
关键词：未知原料,玻璃熔融法,IQ+软件
参考文献
玻璃原料 篇5
硅质原料选矿厂建设的关键环节是设计。建设一个技术先进,经济合理,安全适用,生产流畅的选矿生产线,必须要有一个完善的设计。下面就硅质原料选矿厂设计中工艺流程确定和设备选型方面,谈谈个人的一些经验和方法。
1工艺流程确定和设备选型的重要依据
选矿工艺设计有诸多因素如矿床开拓方案及采矿方法、原矿供应与运输方式、厂址选择、产品方案、产品运输、气候条件等。但在工艺流程确定和设备选型中最重要的依据是地质勘探报告和选矿试验报告。设计人员对这2个报告要认真分析,仔细研究,应用所提供的数据指导设计。
1.1 地质勘探报告
地质勘探报告是经过大量的、详细的地质勘探工作,明确判定所勘探区域硅质原料的情况,包括储量,矿石的物质组成、结构、构造、物理性质、嵌布特性,矿体的产状、形态、厚度、空间位置,反映出有用和有害组分含量变化情况,围岩和脉石变化情况,以及矿石开采技术条件和加工技术条件等内容,经有关部门批准的文件。
根据地质勘探报告,可以初步判定采用何种选矿方法,选用何种加工方法(如块状矿石则要破碎、磨矿,砂矿则不需要破碎),需要去除有害组分的种类等。
1.2 选矿试验报告
选矿试验报告是新建选矿厂设计中确定选矿流程的重要依据。选矿试验就是在已作地质勘探工作的区域内采取一定量并具有代表性的矿石样品,应用物理、化学和物理化学的方法,将矿石中有用矿物和有害杂质进行分离的试验研究。通过试验研究,可以拟定选矿设计工艺流程、加工方法和选矿方法、技术参数及有关技术经济指标;同时获得矿石的基本性质,如矿石的硬度,含水量,含泥量等。
2 选矿工艺流程与指标的确定
2.1 选矿工艺流程的确定
根据地质勘探报告和选矿试验报告及多方案的比较,确定合理的选矿工艺流程。合理的选矿工艺流程主要要求为:技术先进生产可靠,流程结构简单合理,最佳综合经济效益,符合国家政策规范。
2.1.1 技术先进生产可靠
在设计中要尽可能采用先进技术、先进方法和先进成果,以提高生产线的技术水平;但是这必须建立在可行的基础上。由于硅质原料矿石的种类很多,成矿方式和成矿条件以及矿石的性质差异较大,其选矿方法及工艺制度也就不同。有的技术或方法应用在某种矿石上很成功,但对另一种矿石则未必成功。因此,一些先进的技术、方法不能盲目地采用,必须经过在该矿石的选矿试验上得到成功的结论后,才可采用。设计的工艺流程和指标应具有一定的先进性,但又必须具有实现的可靠性。
2.1.2 流程结构简单合理
流程结构主要指粗选、精选、扫选等作业的次数、中矿的返回地点、破碎、磨矿的段数等。在不影响产品指标的前提下,流程结构应尽量简单。尽可能减少破碎、磨矿的段数,一般硅质原料矿石采用三段破碎或二段破碎,一段磨矿就可以了。应避免确定过高的产品质量指标,导致流程结构复杂,回收率降低,投资和生产成本提高。
2.1.3 最佳综合经济效益
新建选矿厂应具有取得最好的技术经济效益。作为平板玻璃用硅质原料,其销售价格不高。因此,确定工艺流程时应对几个具体工艺流程方案,从投资(设备投资、总功率、厂房投资),生产费用(能耗、水耗、原材料消耗)和产品总产值等方面进行详细比较,得到最大的经济效益工艺流程方案。在设计中,不但要求工艺流程简单实用外,还应加强预选作业,减小入磨粒度,避免磨矿过粉碎,提高设备负荷率,提高砂浆输送浓度,尽可能让砂浆自流输送;生产的废水尽可能回收处理后再使用,降低生产成本。
2.1.4 符合国家政策规范
设计必须符合国家政策,执行有关标准、规范。设计应具有必要的技术安全和劳动保护措施,执行《选矿安全规程》;设计中积极考虑综合利用和“三废”治理,“三废”治理措施必须与主体工程同时设计,同时施工,同时使用。
2.2 选矿工艺流程指标的确定
在工艺流程确定之后要确定部分工艺指标,以便对流程进行计算,得到选矿工艺生产线各个环节的产量、产率、块度(或粒度)、矿浆浓度、需要补给水或脱水的量、加选矿药剂的量、各有用、有害成分(如SiO2、Al2O3、Fe2O3等)含量及变化情况等数、质量指标,并以此作为选择设备的依据。
在工艺流程的计算时,必须要确定的指标有:原矿和产品的SiO2、Al2O3、Fe2O3含量,原矿和产品的块度或粒度,原矿的投料量或产品产量,各段破碎机排矿口宽度或排矿的块度及特性,筛分效率,磨矿机排矿的粒度及特性,磨矿筛分作业的循环负荷,磨矿分级作业的循环负荷,选别作业的产率,各作业和产物的浓度。
另外,生产线的工作制度也是必须要确定的。在硅质原料选矿厂破碎工作制度为:300 d/a,2班/d,6 h/班;磨矿选别作业工作制度为:300 d/a,3班/d,7 h/班。
上述指标有的在设计合同、地质勘探报告和选矿试验报告中可查到,有的可参照类似生产线生产数据,有的可参照设备的有关资料。
3 工艺设备的选择
按已确定的选矿工艺流程、指标和计算结果,选择工艺设备;其要点是:根据机械制造业的生产技术水平,选择能满足既定生产能力要求,又适应工艺操作的先进的、高效率的工艺设备。设备的型式、数量要适应生产规模;设备要便于操作、工作可靠,并最大限度地节省投资和生产成本。
3.1 破碎设备
硅质原料矿石一般采用三段破碎,即粗碎、中碎和细碎。
粗碎选用颚式破碎机,其要求是既要满足生产能力又可破碎该作业给矿的最大块度。破碎机生产能力采用有关《设计手册》上的经验公式计算,并根据实际条件和类似生产线生产数据加以校正;破碎机给矿口宽度应为给矿最大块度的1.2倍左右。
中碎选用标准型圆锥破碎机,细碎选用短头型圆锥破碎机。设备选型既要满足生产能力又可破碎该作业给矿的最大块度以及细碎产品的块度。生产能力采用有关《设计手册》上的经验公式计算,并根据实际条件和类似生产线生产数据加以校正;给矿口宽度应为给矿最大块度的1.15倍左右。
值得注意的是,破碎产物最大粒径并非是该破碎机排矿口的宽度,而是大于其排矿口宽度的:颚式破碎机破碎产物最大粒径是其排矿口宽度的1.75倍;标准型圆锥破碎机破碎产物最大粒径是其排矿口宽度的2.4倍;短头型圆锥破碎机破碎产物最大粒径是其排矿口宽度的3.0倍;在破碎机给矿口宽度的选择上一定要注意。
3.2 磨矿设备
鉴于平板玻璃硅质原料粒度有特定的要求和棒磨机的磨矿特性以及棒磨产物粒度较均匀、过粉碎少的特点,硅质原料矿石磨矿设备一般选用溢流型棒磨机。
棒磨机的生产能力按有关《设计手册》上的经验公式计算,并根据实际条件和类似生产线生产数据加以校正。
平板玻璃硅质原料粒度要求严格,主要粒径在0.71~0.125 mm之间,大于0.71 mm颗粒控制在0.5%以内,小于0.125 mm颗粒控制在5%~10%以内。为了最大限度利用矿产资源,要将大于0.71 mm颗粒尽可能磨碎,又不能过多产生小于0.125 mm颗粒,因此棒磨机选型一定要考虑硅质原料矿石性质(如硬度、砂岩矿的胶结程度等)、入磨块度大小与棒磨机生产能力的关系。对于较硬的矿石(如石英岩)入磨块度可以小些,平均在20 mm左右,最大在35 mm;对于胶结较松散的矿石入磨块度可以大些,平均在30 mm左右,最大在45 mm,甚至可以更大些。
3.3 分级设备
为了保证平板玻璃硅质原料主要粒径在0.71~0.125 mm之间,目前国内外通常采用水力分级机来控制。控制大于0.71 mm颗粒的水力分级机又被称为受阻沉降机,其分级原理与控制小于0.125 mm颗粒的水力分级机是相同的。
在设计时要按类似生产线生产数据选型,并要考虑入选料粗、细粒级含量。水力分级机是通过设备内上升水流速度达到将粗、细颗粒分离的,在设计上水力分级机分选水量为2~3 m3/t入选料,受阻沉降机分选水量为7~8 m3/t入选料,但在设计的供水水量应大于分选水量的30%,以便生产时调整。同时要保证供水水压与水力分级机溢流面的压力差在0.06 MPa,与受阻沉降机溢流面的压力差在0.09 MPa。
3.4 磁选设备
硅质原料中的含铁物质是玻璃生产的有害杂质,考虑到平板玻璃硅质原料的生产成本,极少用浮选的方法,而主要是用磁选的方法。
在矿石破碎、磨矿的加工过程中,机械设备上的铁会被磨下,掺入到被加工的产物内,这类铁物质被称为机械铁,可用弱(中)磁场磁选机去除;有些硅质原料矿石会含有少量的强(中)磁性含铁矿物,也可用弱(中)磁场磁选机去除。通常使用的设备有顺流型或半逆流型筒式磁选机,磁感应强度在0.2~0.4 T。
有些矿石,如砂岩,它是一种沉积岩,在成矿过程中,混入少量赤铁矿、褐铁矿或其它弱磁性含铁矿物,须用强磁场磁选机去除,通常使用的设备有琼斯湿式强磁选机、立环脉动高梯度磁选机,磁感应强度在1.0~1.1 T。
在设计中要根据矿石的特性和产品质量要求,选择磁选设备。品质较好的硅质原料矿石,使用弱(中)磁场磁选机去除机械铁或强(中)磁性含铁矿物,其产品即可达到要求;对于需要使用强磁场磁选机选矿的,物料必须先经弱(中)磁场磁选机去除机械铁或强(中)磁性含铁矿物后,再用强磁场磁选机去除弱磁性含铁矿物。
弱(中)磁场筒式磁选机的磁系材料大都是永磁铁,其质量较差的易退磁,在使用一段时间后,设备的磁场强度下降,不能高效地去除机械铁或强(中)磁性含铁矿物,影响到产品质量;若流程中有强磁选作业,在分选时,由于剩磁作用,机械铁或强(中)磁性含铁矿物会堵塞分选室,影响生产能力和选别效果。因此,应选择磁系材料质量较好的磁选机。
4 结 论
a.完善的设计是硅质原料选矿厂建设的前提之一, 工艺流程确定和设备选型是生产线必不可少的重要环节。
b.在工艺流程确定和设备选型中,必须依据地质勘探报告和选矿试验报告。
c.在工艺流程指标确定和设备选择上要依据硅质原料矿石的特性、产品的特点,确定合适的指标,选择较为合理的设备。
摘要：介绍了在平板玻璃硅质原料选矿厂的设计过程中,工艺流程的确定以及设备选型的方法和要求。
玻璃原料 篇6
关键词：石英岩,制备,太阳能玻璃原料,关键技术
随着太阳能产业的高速发展,用作太阳能玻璃主要原料的石英原料需求量在不断增大,而太阳能玻璃用石英原料严苛的质量要求,以及目前高品味优质石英原料的资源不断减少成为其发展的瓶颈[1]。因此采用合理有效的提纯工艺手段,提高主产品的综合利用率及副产品的回收率,集约有效的善待资源,实现经济、环境、社会效益的协调发展,将是石英行业现在乃至未来发展的方向[2]。
该研究选取湖北某地石英岩矿为对象,经过“破碎—磨矿—分级—磁选—浮选(混合捕收剂)”的提纯工艺流程处理,旨在去除石英岩中的杂质矿物,降低铝铁含量,提高硅含量,达到太阳能玻璃用石英原料生产要求的目的。
1 试验方法
1.1 试验原料
试验用石英岩取自湖北省某地,呈灰白色,矿物成份以石英为主,含有赤铁矿、褐铁矿以及磁铁矿,长石、粒状金红石和细条状白云母等杂质矿物。其中,赤褐铁矿主要呈包裹体形式存在,细粒赤褐铁矿呈浸染状分布于石英颗粒内部,磁铁矿一般以单体游离形式存在,金红石、白云母主要以包裹体形式存在。样品的化学成份(%):SiO2 99.02,Al2O3 0.39,Fe2O3 0.20,TiO2 0.004 7,CaO 0.012,MgO 0.005 9,K2O 0.037,Na2O 0.013,L.O.I 0.17。
1.2 试验指标
太阳能玻璃的化学组成与普通平板玻璃没有太大区别,只是对引入矿物原料中各种氧化物的质量要求更为严格,尤其是石英原料。石英原料是玻璃生产中最主要和用量最大的原料,太阳能玻璃生产中对其质量严格控制,一般太阳能玻璃用石英原料质量要求如下:
化学成分:SiO2≥99.20%、Al2O3≤0.20%、Fe2O3≤0.008 0%、TiO2≤0.03%;
粒度组成:+0.71 mm=0;0.71~0.1 mm≥ 95%;-0.1 mm 剩余。
石英岩原矿中SiO2含量>99%,相对一般石英岩较好,TiO2含量已满足太阳能玻璃原料的指标要求,但Fe2O3、Al2O3含量较高,采用相应的选矿提纯工艺处理后,有望作为太阳能玻璃用石英原料。
1.3 试验设备及试剂
1)试验设备:
PZ-150×250颚式破碎机,武汉探矿机械厂;PE-100×125颚式破碎机,武汉探矿机械厂;XPS-250×150辊式破碎筛分机,武汉探矿机械厂;XMQ-ϕ240×300棒磨机,武汉探矿机械厂;ϕ50 mm水力分级机,蚌埠玻璃工业设计研究院自制;XCSQ-50×70湿式强磁选机,武汉探矿机械厂;XFG系列擦洗机,武汉探矿机械厂;XFD系列单槽浮选机,武汉探矿机械厂。
2)主要试剂:
盐酸(分级纯)、硫酸(分级纯)、石油磺酸钠(工业级)、3# 药剂(工业级)。
1.4 试验方法
1)-3.0 mm试样制备
将石英岩原矿采用三段闭路破碎至-3.0 mm,经混匀缩分,制备成1 000 g/袋的小样,作为本次提纯试验研究的试验样。
2)选矿提纯试验流程
本次试验中首先通过磨矿、分级技术手段有效控制太阳能玻璃用砂的粒度级配,特别是水力分级技术用于细粒分级作业更是有其独特的优势,再通过调节磁场强度来有效去除石英原料中含铁矿物以及制备过程掺入的机械铁杂质,最后通过浮选作业实现长石、云母与石英的有效分离,降低精砂中铝铁含量,从而提高硅含量。
2 结果与讨论
2.1 磨矿试验
由于太阳能玻璃用砂对原料粒度有严格的要求,一般控制粒度在0.71~0.1 mm的范围内。为有效的将粗粒矿样粉碎至-0.71 mm,采用棒磨机对-3.0 mm试样进行磨矿作业,入磨物料为1 000 g,矿浆浓度为50%,磨矿时间为9 min,图1为不同装棒量条件对磨矿效果的影响。
由图1可以看出,在一定范围内,随着装棒量的增加,0.71~0.1 mm粒级含量增加明显,当装棒量增加到9.12 kg后,产品中合格粒级含量呈现递减趋势,产品中-0.1 mm粒级含量不断增加。综合考虑产率、磨矿成本与耗能,选择装棒量为8.82 kg,此时0.71~0.1 mm粒级含量为63.16%,-0.1 mm粒级含量为29.36%。
2.2 分级试验
为有效控制产品中合格粒级含量,分离出原生及次生的细粒矿物,降低产品中-0.1 mm含量,采用ϕ50 mm水力分级机对磨矿产品进行分级试验。分级试验条件及结果见表1。
由表1可以看出,分级试验可以有效控制磨矿产物中-0.1 mm的含量。在一定范围内,随着上升水量的增加,分级沉砂的绝对产率在不断降低,沉砂中-0.1 mm含量在不断降低,产品中当上升水量为40 L/h时,分级沉砂中0.71~0.1 mm粒级占96.36 %,-0.1 mm含量为3.64%,SiO2含量为99.29%,Al2O3含量为0.28%,Fe2O3含量为0.35%,粒度组成以及SiO2含量已经满足太阳能玻璃用石英原料对产品指标的要求,后续试验的主要目的是降低铁铝含量。
2.3 磁选试验
磁选是利用磁场力清除物料中单质铁及磁性杂质矿物的方法,利用各种矿石或物料的磁性差异,在磁力及其他力作用下进行分选的过程。磁选可分离出强磁性矿物如:磁铁矿、钛磁铁矿和磁黄铁矿等,以及中等磁性矿物,如钛铁矿、假象和半假象赤铁矿等矿物[3]。
试样经磨矿和水力分级作业后,粒度组成已达到合同要求。由于在破碎和磨矿过程中带入大量机械铁,同时也为去除试样本身含有的以单体存在的磁铁矿,采用XCSQ-50×70湿式强磁选机对分级沉砂进行磁选试验。湿式磁选工艺流程见图2,磁场强度对磁选效果的影响见图3。
对比原矿及分级沉砂化学分析结果可知,磁选作业可以除去破碎、磨矿过程中混入的部分机械铁以及试样中含有的部分磁性物质,效果非常明显。在一定范围内,随着场强的增加,磁选精砂中Fe2O3含量变化明显,磁场强度增加到0.5 T后,磁选精砂中Fe2O3含量保持不变,因此,选择磁场强度为0.5 T,精砂中SiO2含量为99.39%,Fe2O3含量为0.012%,Al2O3含量为0.23%,绝对产率为67.57%,但铁铝含量尚未满足太阳能玻璃用石英原料的指标要求。
2.4 浮选试验
原矿中含有少量的长石、细条状白云母等杂质矿物,浮选是去除这些杂质矿物的有效手段。由于试样中杂质量相对较少,采用反浮选更利于保证精砂产率和减少捕收剂用量[4]。石英与长石、云母等硅酸盐矿物多在酸性条件下进行,通常采用磺酸盐和胺类做捕收剂[5,6]。通过对浮选矿浆pH的调整,达到捕收剂的最佳捕收效果,实现石英与长石、云母的有效分离,达到降低铁铝含量的目的[7]。
本试验在对比了单一捕收剂和混合捕收剂浮选效果的基础上(见表2,单一药剂用量均为350 g/t,混合捕收剂总用量为360 g/t),选用3#药剂(主要成分为胺类)和石油磺酸钠来进行混合捕收,考察混合捕收剂用量对浮选效果的影响(胺钠比5∶4),结果见图4及表3。
由表2可以看出,在药剂用量相差不大的情况下,混合捕收剂得到的石英精砂产率略低于单一捕收剂的精砂产率,但精砂的各项化学指标明显优于单一药剂,因此,混合捕收剂的浮选效果优于单一捕收剂,并且混合捕收剂胺钠配比为5∶4时优于7∶5时的浮选效果。
由图4及表3可知,在混合捕收剂配比固定(胺钠比5∶4)的情况下,精砂中SiO2含量随着捕收剂用量的增加呈现先增加后减少的趋势,这是由于,捕收剂用量过少,杂质矿物浮选不完全;用量过多,可能增加了浮选矿浆粘度负荷,相对减少了药剂与矿物表面的接触点,致使精砂指标下降,当混合捕收剂用量为450 g/t时,浮选效果最佳。
3 结 论
a.磨矿—分级工艺流程可有效控制太阳能玻璃用砂的粒度级配,一般控制粒度在0.71~0.1 mm的范围内,通过磨矿—分级工艺,可将试样粒度磨至0.71 mm以下,并分离出原生及次生的细粒矿物,细粒矿物的去除可通过水力分级来实现,在去除细砂的同时也去除部分以泥质铁形式存在的铁杂质。
b.磁选可通过磁场强度的控制来有效去除石英原料中含强磁性和中磁性的铁矿物以及在破碎、磨矿过程掺入的机械铁杂质。
c.为实现长石等杂质矿物有效分离,以降低精砂中铝铁含量,一般需要采用浮选技术。试验中采用阴阳离子混合捕收剂浮选,浮选效果优于单一浮选。
d.经过“破碎—磨矿—分级—磁选—浮选(混合捕收剂)”提纯工艺流程处理后,石英精砂的SiO2含量为99.83%,Al2O3含量为0.12%,Fe2O3含量为0.005 5%,精砂产率为58.39%,各项指标均满足太阳能玻璃用石英原料的要求。
参考文献
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[2]苗向阳.太阳能玻璃的加工及应用技术研究[D].北京:中国建筑材料科学研究总院,2009.
[3]包申旭.超细高纯石英制备试验研究[D].武汉:武汉理工大学,2004.
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