鐵是石英砂的主要雜質(zhì)之一，若想提高純度，石英砂除鐵是非常重要的一環(huán)。石英砂除了應(yīng)用于玻璃制造、建筑材料等傳統(tǒng)行業(yè)外，近年來在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)也得到廣泛應(yīng)用，這就對石英砂的sio2含量提出了更高的要求。那么如何去除石英砂中的鐵呢?常用的除鐵方法有機(jī)械擦洗法、重力分離法、磁選法、浮選法、酸浸法、超聲波擦洗法等。本文主要為您介紹這些石英砂除鐵工藝方法及設(shè)備。
1、機(jī)械擦洗法
石英砂的表面會(huì)附著一些薄膜鐵，或粘附一些含鐵物質(zhì)。這種表面的粘附物質(zhì)可以借助機(jī)械的外力及礦物間的碰撞、摩擦的方法去除。一些氧化鐵薄膜附著堅(jiān)固，需要加入化學(xué)試劑。常用的方法有機(jī)械擦洗法和棒磨擦洗法。
機(jī)械擦洗法的優(yōu)勢：操作簡單、成本低、產(chǎn)量大，適合一些小型企業(yè)用于去除石英砂表面的薄膜鐵，最終產(chǎn)品達(dá)到浮法玻璃對優(yōu)質(zhì)硅砂的質(zhì)量要求。
機(jī)械擦洗法用到的設(shè)備：
(1)攪拌擦洗機(jī)
適用于礦物粒度為0-6mm的天然或人工砂、各種松散泥質(zhì)粒結(jié)礦或物料，進(jìn)行顆粒擦洗凈化和泥質(zhì)物料分散解離、分離，能有效地清除膠附在礦物或物料表面的溶劑和泥土。
(2)棒磨機(jī)
棒磨機(jī)擦洗法需采用加藥高效強(qiáng)力擦洗，搭配合理的工藝及設(shè)備，效果較好。其中藥劑能夠增大雜質(zhì)礦與石英表面的電斥力，進(jìn)而強(qiáng)化了兩者間的分離。
石英砂的提純難度大，主要是因?yàn)槠渲泻幸恍╇s質(zhì)礦物，其中有些含有鐵，如針鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦、電氣石、角閃石、黑云母等。這些雜質(zhì)大大降低了石英砂的使用價(jià)值，因此從石英砂中除鐵非常重要。下面介紹7種石英砂除鐵的方法和設(shè)備。
2、重力除鐵法
重力除鐵法適用于石英砂中的鐵以重礦物形式存在時(shí)(相對密度>2.9)，應(yīng)優(yōu)先考慮重力分離。但對于片狀顆粒、輕礦物顆粒和中密度礦物，不適用于重選。
重選標(biāo)準(zhǔn)：e=(重礦物密度-中密度)/(輕礦物密度-中密度)。當(dāng)e>2.5時(shí)，重力除鐵法效果較好;當(dāng)e值降低時(shí)，可采用重力除鐵，但效率降低。當(dāng)e<1.25時(shí)，重力選礦將不適合。
重力除鐵法常用設(shè)備：重力選礦機(jī)、螺旋溜槽和振動(dòng)臺。
采用螺旋溜槽進(jìn)行選礦時(shí)，石英砂漿可分為三部分：粒狀重礦物區(qū)、粒狀石英砂區(qū)、片狀和輕質(zhì)石英砂區(qū)。這樣，螺旋溜槽不僅可以去除石英砂中的重礦物，還可以部分去除云母礦物。
3、磁選法除鐵
磁選法是常用的石英砂除鐵方法。磁選法的工藝原理是利用石英的抗磁性和鐵的磁性差異，去除石英砂中的鐵。磁選除鐵工藝優(yōu)勢：
(1)更大限度地去除赤鐵礦、褐鐵礦、黑云母等弱磁性礦物(包括連體顆粒);
(2)多次磁選后，石英砂顆粒越來越細(xì)，磁選除鐵效果更好;
(3)精礦品位更高。
磁選除鐵工藝用到的設(shè)備：
濕式磁選法：用到的設(shè)備包括高梯度磁選機(jī)、但濕式強(qiáng)磁選機(jī)的耗電量大、易磨損、成本高，且生產(chǎn)過程中用水量較大。
干式磁選法：多采用干式強(qiáng)磁機(jī)進(jìn)行除雜，其工藝操作方便，運(yùn)行和維修成本比濕式磁選機(jī)低。
4、浮選除鐵工藝
石英砂浮選除鐵工藝是以氫氟酸為活化劑，在強(qiáng)酸性條件下(ph2～3)采用胺類陽離子捕收劑進(jìn)行浮選。浮選鐵時(shí)可用naoh抑制被金屬離子活化的石英。方法可分為有氟有酸法、無氟有酸法和無氟無酸法。
浮選除鐵工藝優(yōu)勢：除鐵效果明顯，不僅可以去除鐵礦物，還可以去除帶有鐵膜的顆粒和粘土礦物。
浮選除鐵設(shè)備：浮選機(jī)、攪拌槽。
5、酸浸除鐵工藝
酸浸除鐵法利用的是石英砂不溶于酸(氟化氫除外)、而鐵雜質(zhì)能被算溶解的特性。酸浸法不僅能有效去除鐵雜質(zhì)，還能去除使用中的非金屬雜質(zhì)。酸浸法常見的酸類有硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸等。
酸浸除鐵工藝的優(yōu)勢：在石英砂中存在的有害成分是以礦物集合體形式存在，單一酸浸出效果不好，多采用混合酸浸出法。
酸浸除鐵設(shè)備：浸出攪拌槽、石英砂酸洗罐(錐底、平底)。
6、超聲波除鐵工藝
超聲波除鐵主要是去除顆粒表面的二次鐵膜。用超聲波技術(shù)處理10分鐘后，其除鐵率一般可達(dá)到46%～70%。為提高清洗效果，可加入適量碳酸鈉試劑碳酸鈉和表面活性劑。超聲波除鐵目前用于石英砂的選礦成本相對較高，在大型選礦廠應(yīng)用還比較困難，但對于純度要求高的，低產(chǎn)是可能的。
7、微生物除鐵工藝
在石英砂顆粒表面微生物浸出薄膜鐵或浸鐵是一種新的除鐵技術(shù)，目前處于實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模實(shí)驗(yàn)研究階段。
微生物黑曲霉浸出對除鐵效果好。氧化鐵去除率高達(dá)88.8%，石英砂中氧化鐵品位低至0.008%。
石英砂的純度決定著它的價(jià)值，要將石英砂中鐵的含量控制在一定范圍之內(nèi)，才能達(dá)到質(zhì)量要求，應(yīng)用到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。例如光伏用高純石英砂要求sio2含量＞99.99%，鐵含量＜0.5。通過上述7種工藝方法可以完成石英砂除鐵，達(dá)到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
