石英是反磁性物質,在磁場中不能被磁化,而磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等雜質礦物具有磁性,利用這一性質上的差異,可通過磁選對石英砂礦中磁性雜質礦物以及顆粒內部或表面富集大量含鐵氧礦物的石英砂顆粒進行去除。
含鐵石英砂的磁化率隨著鐵含量的增高而變大,作用于砂粒的磁力隨著磁化率變大而變大,當磁力大于作用于磁性礦粒上的所有機械力的合力,即可達到分離的效果。
1、磁選工藝的應用特點
目前,在石英砂工業生產中,磁選是必不可少的一段工藝,用來去除鐵質雜質較多,包括石英砂中原生雜質或其他處理工藝(如破碎工藝)引入的雜質。具有環保、操作簡單、效果較好的特點。
但是磁選只能在一定程度上去除含鐵等磁性礦物雜質,對含鋁、鉀、鈉等雜質的去除效果有限,當石英砂中含有大量的弱磁性和非磁性礦物雜質時,僅僅靠磁選無法有效純化石英砂,因此磁選常作為聯合提純工藝的一部分或適用于生產普通級石英砂產品。
此外,強磁選對含磁礦物的解離度要求較高,當含磁礦物在石英礦中以連生體的方式賦存時,將大大降低磁選工藝的選礦效率。
2、常見磁選設備及應用案例
常用的磁選設備有除鐵器、磁滑輪、干式筒式磁選機、永磁筒式磁選機、感應輥式磁選機、盤式磁選機、高梯度磁選機、超導磁選機、瓊斯型濕式強磁選機、平環式磁選機等。
一般而言,對含雜以弱磁性雜質礦物為主的石英砂,利用濕式強磁機在10000奧斯特以上可以選出;對含雜質以磁鐵礦為主的強磁性礦物,則采用弱磁機或中磁機進行選取效果比較好。適用于石英砂選礦的主要是強磁場選機。磁選的投資額是比較高的,但操作很簡單,生產成本較低。
磁選分為干選和濕選。干式強磁選運行成本較低,操作較為簡便。采用濕式強磁選機可最大限度地清除包括連生體顆粒在內的赤鐵礦、褐鐵礦和黑云母等弱磁性雜質礦物,但濕式強磁選存在能耗大、易磨損、用水量大、運行成本高等缺點。
?。?)采用高梯度強磁選機、雙立環式強磁選機、雙轉環式強磁選機對石英砂巖進行除鐵效果試驗,結果表明,效果較好的是高梯度磁選機,可獲得Fe2O3為0.036%的優質石英砂精礦。三種磁選機磁場梯度不同,高梯度磁選機的磁場梯度最大,因而作用于礦粒上的磁場力最高。就磁場強度而言,雙轉環式的最高,這意味著耗電量最高,但磁選效果并非最好,說明它的運行成本較高,而生產效率較低。盡管高梯度磁選機的除鐵效果最好,但試驗中發現,這種磁選機和雙轉環式一樣易堵塞,只有雙立環式磁選機不發生堵塞現象。分析原因,應該是該磁選機在轉動過程中,內部鋼球在重力和離心力綜合作用下,不斷發生小的錯動和位移,從而使得介質間隙處于變化之中,進入內部的顆粒容易排出。
?。?)江西某石英砂廠采用高場強立環脈動高梯度磁選機進行提純,該廠石英原礦Fe2O3含量約0.06%,經破碎、磨礦、脫泥后用弱磁選機分選出機械鐵,然后分別采用中磁選機和強磁選機進行1次粗選和1次掃選,最后用高場強磁選機進行1次精選,最終獲得了高純度的優質石英砂(Fe2O3含量小于0.008%),尾礦和中礦可作為普通建筑材料出售。
?。?)韓國KCC集團石英砂選廠采用2臺1.8T高場強立環脈動高梯度磁選機用于提取高純度石英砂。高場強磁選機給礦Fe2O3含量0.317%,經過磨礦-分級-脫泥-1次弱磁選-1粗1精強磁選,最終可得到Fe2O3含量0.052%石英砂精礦,磁性雜質的去除率均在80%以上,滿足國外客戶對精砂Fe2O3含量在0.065%以下的要求。
?。?)廣東某公司采用周期式磁選機對石英砂進行磁選試驗,獲得了SiO2%≥99.5%,Fe2O3<80ppm的光伏玻璃用石英砂。
(5)在實驗室條件下采用干式振動高梯度磁選機對廣東某石英礦進行除鐵試驗,1次選別就獲得石英精礦Fe2O3品位僅為0.04%的良好指標。
3、石英砂磁選技術及研究進展
田金星通過研究四川攀枝花石英砂礦發現,磁性雜質去除率隨著磁場強度的增大而增大,磁場強度達到100000e以后,雜質的脫除率增加不明顯,經磁選處理后,40-80目石英砂SiO2含量為99.09%,Fe2O3含量0.070%;80-140目SiO2含量為99.14%,Fe2O3含量0.067%;
李育彪等對陜西某石英砂進行磁選試驗,在最優條件下磁選對Fe2O3的去除率達到43.87%,滿足了實驗過程中對石英砂的初步提純目的。
劉加威等研究了磁選和酸洗聯用工藝對石英砂提純效果的影響,實驗結果表明磁選對鐵的去除率隨著石英砂粒徑的減小而增加,并且選用150-180微米的石英砂磁選除鐵的效果最好。
趙雪淞等采用磁選和微生物浸出聯用提純石英砂,系統研究了礦粉細度和磁感應強度對鐵去除率的影響。石英砂磁選時的提純效率與礦粉細度和磁感應強度密切相關,提純效率會隨著他們的增加先提高再趨于穩定。在最優條件下磁選后石英砂中雜質鐵的含量僅為0.0074%。
張福忠等介紹了永磁磁選設備去除石英粉中的含鐵礦物研究,在1T磁場強度下可將大部分鐵雜質去除。
崔振紅等在提純最后階段采用強磁選工藝,可獲得SiO2含量為99.90%的高純石英砂。
Yin等采用細粒磁鐵礦作為磁種,提高了微細粒赤鐵礦與石英反浮選的分選效率。
Abukhadra等將金礦副產物石英經草酸處理后,再經過磁力磁選,可將石英中鐵含量降低到0.001%,SiO2含量可提高到99.9%。
4、石英砂磁選技術要點
(1)磁選次數和石英砂粒度都對雜質的脫除率有影響,次數越多脫除率越高,但一定次數后去除率升高不再明顯;石英砂的粒徑越小,磁選效果越好,但小到一定程度分離效果不明顯。
?。?)濕式強磁選機除鐵效果受給料量、沖洗水量、磁場強度等參數影響,其中以磁場強度影響最大。另外,磁選次數越多,石英砂粒度越細,除鐵效果越好。
?。?)磁選主要適應于粗、中粒的礦物分離提純,在礦物本身能達到單體解離的狀況下盡可能粗些,一般大于0.074mm,且粒度應當盡量均勻。目前有效磁選細度下限為0.035mm,過細時,對強磁性礦物易被水流帶走,弱磁性礦物則不易有效捕捉到。采用高磁場強度和高梯度,下限可達10-15μm,但對弱磁性礦物磁選效果受到限制。
?。?)有些礦物如赤鐵礦、褐鐵礦等本身易泥化,往往形成礦泥罩蓋,加上本身磁性較弱,將大大影響磁選效果。對此采取適當清洗或控制磨礦細度等措施。
?。?)一般在破碎過程中混入的機械鐵磁性較強,應先采用弱磁磁選設備去除,然后再用強磁選設備去除其中的弱磁性雜質;強磁性物含量較多時直接采用強磁選設備除鐵。
?。?)磁選設備性能是影響磁選效果的重要因素,主要包括磁場強度、磁場梯度、結構特征等。
|