一种天然粉石英提纯加工4N级高纯细粒石英砂的工艺的制作方法

本发明属于非金属矿深加工领域，具体涉及一种利用天然粉石英制备加工4n级高纯细粒石英砂的工艺。

背景技术：

1、天然粉石英是微晶硅质岩经强烈风化作用而形成的结构松散的风化残积型矿石。矿床规模多为大型或超大型、层位稳定、埋藏浅、呈面状分布、结构疏松，易于露天开采，广泛分布在我国江西、贵州和湖南等地。天然粉石英最大的特点在于sio2含量高、粒度细，加工过程可以省去破碎磨矿工序，大大降低了提纯成本。粉石英通常经过简单加工至2n～3n级纯度(sio2含量约99％～99.9％)，可用于冶金、玻璃、水泥、陶瓷、化工等领域。

2、研究发现，采用浮选方法提纯细粒粉石英也是有效的，但浮选可行的关键取决于浮选药剂制度。杜杰等人(专利号cn201910724769.0)公布了一种未完全风化粉石英的选矿提纯方法，涉及到一种擦洗-筛分-选择性絮凝-反浮选工序，反浮选采用硫酸作为ph调整剂、水玻璃为分散剂、混合胺和煤油混合物为捕收剂，最终得到提纯产品sio2含量仅为99.2％。郑水林等人(申请号：cn201811063854.9)公布了一种将天然粉石英与铵盐混合煅烧，再进行洗涤浸出的化学提纯方法。郑水林等人(申请号：cn201811063854.9)公开了一种使用多聚磷酸盐擦洗-筛分-离心分离的提纯方法，可以获得sio2含量为99.5％的石英产品。吴照洋等人(中国非金属矿工业导刊，2011.4)采用擦洗-脱泥-磁选-浮选-酸洗-煅烧的工艺流程可将粉石英提纯至3n级别纯度，其中浮选捕收剂为十二烷基磺酸钠、椰油基丙撑二胺混合捕收剂最高可将sio2含量提高至99.33％。

3、在常规石英浮选过程中，常用的脂肪酸和胺类捕收剂存在分散性差、选择性差的缺点，影响了石英和脉石矿物的分离效率。目前，以往关于改善脂肪酸捕收剂性能的方法主要有两种：一种是捕收剂分子中引入卤素、磺酸基、羧基等极性官能团进行捕收剂分子改性；另一种是基于药剂之间的协同作用使用组合药剂提高捕收剂的选择性。

4、在石英浮选过程中，增效剂不具有捕收能力，但可作为一种辅助药剂，改变捕收剂与石英矿物的相互作用，进而强化浮选分离过程，且具有药剂消耗少、操作简单的显著特点。已有的研究主要集中在铁矿反浮选脱硅、磷矿脱硅等方面，已报道的增效剂主要包括非离子型表面活性剂(tween 20、tween 80、辛基酚聚氧乙烯醚、辛癸醇聚氧乙烯醚)和阴离子型表面活性剂(如sds、sdbs等)两大类。然而，目前关于石英提纯特别是细粒级粉石英提纯工艺中增效剂的报道较少。为了有效开发利用此类高品位的硅质资源，开发一种经济、高效的浮选过程强化技术势在必行。

技术实现思路

1、针对细粒级粉石英优质资源劣质使用的问题，本发明提供了一种分级-磁选-浮选-浸出联合工艺提纯加工4n级高纯细粒石英砂的工艺。工艺流程如图1所示。实现本发明目的的技术方案包括以下步骤：

2、(1)将粉石英样品进行筛分，直接抛除杂质含量最高的37～100μm中间粒度级别物料，可获得sio2含量99％以上产品；

3、(2)在矿浆浓度10～30％、磁场场强1～1.5t的条件下，采用湿式强磁选机或电磁高梯度磁选机，对筛分粗精矿进行两段磁选，抛除磁性杂质矿物；

4、(3)在单槽浮选机中，用hf也就是氢氟酸调整矿浆ph 2.0～3.0，在矿浆浓度10～30％、主机转速1700～2100r/min条件下，采用十二胺和十二烷基磺酸钠两种阴阳离子捕收剂对磁选精矿进行两段反浮选，去除长石类杂质矿物；

5、(4)在单槽浮选机中，用naoh调整矿浆ph 11～12，采用十二胺、油酸钠两种阴阳离子捕收剂，cacl2作为石英活化剂，外加0.05mm～0.1mm摩尔浓度氯代三乙二醇作为增效剂，进行正浮选脱除云母、高岭石和闪石类杂质矿物；用超纯水对浮选精矿进行洗涤5～10次，烘干，可获得3n级别石英砂；

6、(5)称取一定质量浮选精矿装入石英坩埚中，置于800～1100℃马弗炉中煅烧1～2h后，迅速将煅烧物料取出置于超纯水中，使石英表面包裹体暴露出来，用超纯水对煅烧后产品进行洗涤5～10次；

7、(6)采用h2so4+hcl+hno3+hf混合酸在90℃左右对水淬后产品进行加温搅拌浸出2～6h，去除浸出液，用超纯水洗涤浸出产品5～10次，烘干后可以获得sio2含量99.99％以上高纯石英砂产品。

8、所述天然粉石英是以石英为主要矿物的微细粒级硅质矿产原料。

9、所述的氯代三乙二醇(ctg)，化学式为c6h13clo3，分子结构如图2所示。本发明的特点和有益效果是：

10、一种利用天然粉石英制备加工4n级高纯细粒石英砂的工艺，即天然粉石英原矿经筛分、强磁选、反浮选、增效剂强化的正浮选、煅烧-水淬、加温酸浸的提纯加工流程后，可以获得sio2含量99.99％以上高纯石英砂产品。其中，在经过筛分、强磁选的简单处理后，借助氯代三乙二醇对脂肪酸类捕收剂的氯化作用，显著提高了捕收剂对石英矿物的捕收能力和选择性，进而使得浮选产品纯度高达3n7级别。

11、本发明所涉及的增效剂氯代三乙二醇具有价格低廉、性质稳定、无污染等优点，且在用量小于0.1mm摩尔浓度的条件下，对石英提纯体系无金属离子和有机物的污染问题。该方法具有添加用量小、清洁环保、成本低、强化指标良好等优点，为后续深度提纯制备石英高值化产品提供了一种新的途径，可用于生产高纯石英粉、硅微粉、玻璃纤维、硅基改性材料等等，对其他微细粒石英矿产资源的开发利用同样具有一定的借鉴意义。

技术特征：

1.一种天然粉石英提纯加工4n级高纯细粒石英砂的工艺，其特征在于，所述工艺包括：

2.如权利要求1所述天然粉石英提纯加工4n级高纯细粒石英砂的工艺，其特征在于，s1所述抛除杂质为37～100μm之间粒度级别物料。

3.如权利要求1所述天然粉石英提纯加工4n级高纯细粒石英砂的工艺，其特征在于，s2所述矿浆浓度为10～30％、磁场场强为1～1.5t的条件下，对筛分粗精矿进行两段磁选，抛除磁性杂质矿物。

4.如权利要求1所述天然粉石英提纯加工4n级高纯细粒石英砂的工艺，其特征在于，s3所述用hf调整矿浆ph为2.0～3.0，在矿浆浓度为10～30％、主机转速为1700～2100r/min条件下，采用十二胺和十二烷基磺酸钠两种阴阳离子捕收剂对磁选精矿进行两段反浮选，去除长石类杂质矿物。

5.如权利要求1所述天然粉石英提纯加工4n级高纯细粒石英砂的工艺，其特征在于，s4所述用naoh调整矿浆ph为11～12，采用十二胺、油酸钠两种阴阳离子捕收剂，cacl2作为石英活化剂，外加0.05mm～0.1mm氯代三乙二醇作为增效剂，进行正浮选脱除云母、高岭石和闪石类杂质矿物；用超纯水对浮选精矿进行洗涤5～10次，烘干，可获得3n级别石英砂。

6.如权利要求1所述天然粉石英提纯加工4n级高纯细粒石英砂的工艺，其特征在于，s5所述称取一定质量浮选精矿装入石英坩埚中，置于800～1100℃马弗炉中煅烧1～2h后，迅速将煅烧物料取出置于超纯水中，使石英表面包裹体暴露出来，用超纯水对煅烧后产品进行洗涤5～10次。

7.如权利要求1所述天然粉石英提纯加工4n级高纯细粒石英砂的工艺，其特征在于，s6所述采用h2so4+hcl+hno3+hf混合酸在90℃对水淬后产品进行加温搅拌浸出2～6h，去除浸出液，用超纯水洗涤浸出产品5～10次，烘干后可以获得sio2含量99.99％以上高纯石英砂产品。

8.如权利要求1所述天然粉石英提纯加工4n级高纯细粒石英砂的工艺，其特征在于，所述天然粉石英是以石英为主要矿物的微细粒级硅质矿产原料。

9.如权利要求1所述天然粉石英提纯加工4n级高纯细粒石英砂的工艺，其特征在于，所述所述的氯代三乙二醇(ctg)，化学式为c6h13clo3，分子结构如图2所示。

技术总结
本发明属于非金属矿深加工领域，具体涉及一种利用天然粉石英制备加工4N级高纯细粒石英砂的工艺。本发明的技术方案包括以下步骤：(1)将粉石英进行筛分；(2)磁选除去铁矿物；(3)用HF调整矿浆pH 2.0～3.0，采用十二胺和十二烷基磺酸钠两种阴阳离子捕收剂对磁选产品进行两段反浮选；(4)用NaOH调整矿浆pH 11～12，采用十二胺、油酸钠两种阴阳离子捕收剂，CaCl<subgt;2</subgt;作为石英活化剂，外加0.05～0.1mmol/L氯代三乙二醇作为增效剂，进行正浮选；(5)煅烧‑水淬；(6)采用H<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;+HCl+HNO<subgt;3</subgt;+HF混合酸加温浸出2～6h，最终可以获得SiO<subgt;2</subgt;含量99.99％以上高纯石英砂。本发明为粉石英的高值化利用提供了一种经济、高效的方法。

技术研发人员：唐春花,张瑞洋,赵伟康,刘小龙,袁晶,周渝
受保护的技术使用者：江西有色地质矿产勘查开发院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6