粉石英礦首先發現于江西。它是一種天然產出的粉狀石英礦床,由微晶質石英巖風化形成的一種新型的硅質原料。與傳統的硅質巖相比,粉石英礦具有顆粒細、純度高、易加工、用途廣等特點。研究表明,粉石英具有一系列優良的物理化學性質,經過超細、分級、提純和改性等深加工,即可獲得超細、高純、活性石英微粉系列產品。
由于粉石英具有一系列優良的物化性質,在陶瓷、玻纖、耐火材料、保溫材料、精密鑄造、橡膠、塑料填料和絕緣材料等領域已得到廣泛應用,是工業領域不可多得的一種工業礦物原料。
我國西部粉石英礦產資源也非常豐富,目前已在湖南、廣西、云南、貴州、四川、重慶和陜西等省均發現了數量較多、質量較好、規模較大的粉石英礦。抓住西部大開發的有利時機,加強對西部粉石英礦的開發和利用研究,使資源優勢得到充分發揮,為西部經濟發展作貢獻。
西部粉石英礦是一種沉積風化型礦床,根據其風化程度的不同,可以劃分為兩種礦床類型。一種是風化程度較高的粉狀礦床,以廣西桂林礦床為代表;另一種是風化程度較低的塊狀礦床,以重慶礦床為代表。
1 典型礦床介紹
1.1 廣西桂林粉石英
粉狀粉石英礦礦體呈大面積裸露地表,上部有0~3m厚度不等的表土覆蓋,礦體形態簡單,長度一般數十米至幾千米,寬約數十米至幾百米,深度10~50m。礦石呈淺灰白色、淺黃色等,含水時呈青灰色,不具粘結性和可塑性。礦石主要由硅砂(+44μm)和硅粉(-44 μm)兩部分組成,不同礦區,所處的地質條件不同,使得礦石的顏色以及硅砂和硅粉所含的比例不盡相同;同一礦區,不同的深度,產生風化程度上的差異,導致硅砂和硅粉的比例隨深度的增加而增大。一般來說,硅粉含量高的可達 60%~90%,低的僅為 15%~30%。原礦(%)SiO297.36~98.24、Fe2O3 0.06~0.12、Al2O3 0.25~1.60、LOI 0.25~0.85。
1.2 重慶粉石英
塊狀粉石英礦體呈層狀、似層狀產出,上部礦體大部分裸露地表,礦體長數千米,寬50~300m,平均厚度 24m。礦石以塊狀為主,顏色為白色、淺灰白色、淺黃白色,近地表礦石結構疏松,用手捏可成粉,隨著深度的加大,礦石硬度逐漸增加。礦石主要由微晶質石英顆粒組成,原礦平均(%)SiO2>98、Fe2O3<0.2、Al2O30.19、TiO20.016、CaO0.15、MgO0.022、K2O0.04、Na2O 0.028、LOI 0.344。
2 加工過程
由于兩種類型的粉石英礦石結構完全不同。因此,所采用的加工工藝也不完全相同。粉狀粉石英礦主要采用濕法加工工藝流程;塊狀粉石英礦則采用干法+濕法工藝流程,生產適合陶瓷、玻璃纖維、耐火材料、保溫材料、精密鑄造、橡膠、塑料填料、絕緣材料等領域使用的粉石英系列產品。
2.1 粉狀粉石英礦加工工藝
粉狀粉石英礦主要采用水洗粉砂分離、機械擦洗脫泥、精細分級、化學提純和表面活化處理的加工工藝。水洗分離出的粉石英經過機械擦洗脫泥后,得到陶瓷、耐火材料、精密鑄造、保溫材料等領域使用的初級產品;;初級產品經過精細分級得到橡膠、塑料級填料;采用化學的方法對精細分級產品進行處理,得到SiO2>99.3%、Fe2O3<0.03% 的絕緣填料;進一步對橡膠、塑料和絕緣填料進行表面活化處理,即得到活性產品。粉狀粉石英礦加工工藝流程見下圖。
2.2 塊狀粉石英礦加工工藝
塊狀粉石英礦的加工過程,首先將礦石破碎至75目;再進行粉磨分級,得到初級產品;初級產品的精細加工與粉狀粉石英相同。
3 基本性質
經過加工后的粉石英產品是一種白色、淺白色微細粉體,分散性好,無結團現象,手感細膩滑爽,密度2.55~2.65g/cm3,莫氏硬度7,折光率1.544,熱穩定溫度為573℃,熔點為1 730℃,電絕緣性優異,化學惰性高,耐酸腐蝕性能好。獨特的顆粒形態和粒度組成,賦予粉石英極低的吸油率和摩擦系數,良好的粉散流動性,因此,用作有機聚合物的填料,可明顯改善復合材料的加工工藝性能。兩種粉石英產品的基本物化性質和粒度組成見表1、表2。
4 結語
粉石英作為一種新型的非金屬礦產資源,它具有一系列優良的物理化學性質,經過超細粉磨、精細分級、化學提純和表面改性等深加工,可獲得適合陶瓷、玻璃纖維、耐火材料、保溫材料、精密鑄造、橡膠、塑料和絕緣材料等不同工業部門使用的粉石英系列產品。粉石英礦是一種加工簡便,用途廣泛的工業礦物原料。
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