合浦沪天高岭土有限责任公司
石英砂选矿试验研究报告
武汉理工大学资源与环境工程学院
二0一0 年 九 月
负责人：编制人：
高惠民高惠民张凌燕程 涛印 航赵成名
教授 教授 副教授 高级工程师 肖 曲 魏婷婷刘国举 杨香风
目录
1前言............................................................................................................................. 1 2.试验样品的制备......................................................................................................... 1 3.矿石性质..................................................................................................................... 1
3.1粒度组成分析.................................................................................................. 1 3.2矿物工艺学研究.............................................................................................. 5 3.2.1化学成分 ....................................................................................................... 6 3.2.2石英砂的矿物组成 ....................................................................................... 6 3.2.3脉石矿物XRD分析 .................................................................................... 8 3.2.4小结 ............................................................................................................... 8 4试验主要仪器设备..................................................................................................... 9
4.1主要仪器设备.................................................................................................. 9 4.2 主要药剂及种类........................................................................................... 10 5选矿试验研究........................................................................................................... 10
5.1擦洗试验........................................................................................................ 10 5.1.1擦洗时间试验 ............................................................................................. 11 5.1.2擦洗浓度试验 ............................................................................................. 11 5.1.3分散剂用量试验 ......................................................................................... 12 5.2重选试验........................................................................................................ 13 5.3 棒磨试验....................................................................................................... 15 5.3.1棒磨时间试验 ............................................................................................. 15 5.3.2棒磨浓度试验 ............................................................................................. 16 5.3.3棒磨试验结果分析 ..................................................................................... 17 5.4磁选试验........................................................................................................ 17 5.4.1磁场强度试验 ............................................................................................. 18 5.4.2矿浆流速试验 ............................................................................................. 18 5.4.3磁选试验结果分析 ..................................................................................... 19 5.5浮选试验........................................................................................................ 20 5.5.1浮选浓度试验 ............................................................................................. 20 5.5.2浮选pH值试验 .......................................................................................... 21 5.5.3捕收剂用量试验 ......................................................................................... 22 5.5.4浮选试验结果分析 ..................................................................................... 22 5.6酸浸试验........................................................................................................ 23 5.7瓷球磨试验.................................................................................................... 24 5.8推荐工艺流程图............................................................................................ 26
6结论........................................................................................................................... 27 附表：.......................................................................................................................... 29
1前言
武汉理工大学资源与环境工程学院受广西合浦县沪天高岭土有限公司的委托，对其所有高岭土尾矿石英砂进行提纯试验研究，以确定该矿石的选矿工艺流程、最佳工艺条件，考察通过分选所能达到的产品质量等级，为选厂设计提供参考。
2.试验样品的制备
根据委托方的要求，针对其前3年高岭土尾矿进行研究。尾砂样品从尾矿坝中取样，采取深挖取样的方式进行，多点取样。每个取样点取样量不小于5kg，所有取样点的样品经混匀、缩分至1000kg送实验室进行提纯试验。
3.矿石性质
尾矿砂外观呈白色，夹杂较多黑、灰色矿物，为高岭土选矿尾矿，含有石英、云母及少量高岭土。 3.1粒度组成分析
矿石中主要目的矿物的粒度组成及分布特点对制定合理工艺流程有较大的影响，为此，采用筛分分级的方法测定原矿粒度组成，了解石英砂与脉石的分布规律，为制定适宜流程提供依据。 尾矿砂粒度组成见表3-1。
1
表3-1 尾砂粒度组成
粒级/mm +0.55 -0.55+0.10 -0.10+0.075 -0.075+0.045 -0.045 产率/% 58.04
26.93
2.75
2.13
10.15
2
将尾砂分级产品做XRD测试，结果见图3-1~图3-4。
图3-1 尾砂+0.55mm XRD图谱
3
图3-2 尾砂-0.55mm+0.10mm XRD图谱
图3-3 尾砂-0.10+0.045mm XRD图谱
4
图3-4 尾砂-0.045mm XRD图谱
由表3-1及图3-1~图3-4可知，尾砂中可用作玻璃原料的粒级占84.97%，可做高岭土利用的占10.15%。符合玻璃砂粒级
（-0.55mm+0.10mm）的石英砂占26.93%，大于该粒级的石英砂占58.04%。+0.55mm粒级的石英砂纯度较高，可用作加工高品质的石英砂。-0.10mm+0.045mm粒级产率仅占4.88%，且云母含量较高，可直接抛尾。-0.045mm主要为高岭土，可回收利用。 3.2矿物工艺学研究
由于尾砂+0.55mm粒级石英砂品质较好，可作为高纯石英砂的原料，因此，对其进行矿物工艺学研究。
5
3.2.1化学成分
对尾砂+0.55mm粒级石英砂进行化成分学分析，结果见表3-2。
表3-2 尾砂+0.55mm粒级石英砂化学分析结果
组 分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO TiO2 K2O ZrO2 P2O5 Cr2O3 烧失量 含量/% 99.05 0.46 0.018 0.10
由表3-2可知，尾矿+0.55mm粒级Fe2O3含量较低，为0.018%，通过选矿提纯有望生产Fe2O3小于0.01%的高白玻璃砂。 3.2.2石英砂的矿物组成
根据肉眼观察，把石英砂中灰色—灰黑色颗粒挑出，磨制成砂矿薄片，另把砂矿中干净的石英砂也磨制薄片，分别进行显微镜的观察。 石英砂矿的主要矿物是石英、少量的白云母、极少量普通辉石、角闪石（已蚀变为云母）、锆石、金红石等。
石英：以石英颗粒的集合体出现，（照片1）石英的粒度大小不一；一般情况颗粒间或裂缝中会有粘土等少量的杂质。肉眼观察为灰色的颗粒，镜下表面较脏，（照片2），而且大颗粒的集合体中，常可见包体或白云母颗粒。有少部分颗粒内部含有纤维状或针状的金红石的包裹体。干净的石英砂磨制的薄片。镜下石英的表面干净，包体含量少。石英含量可达96~99%。
云母类：云母类以白云母为主，有少量的黑云母（照片3、4）。白云母呈微小的片状或条状（照片5、6、7、8），大小不同，最大
6
- 0.043 0.049 - 0.017 0.15
0.150mm，最小0.001mm，一般0.030mm，和石英相互交织在一起；云母类矿物嵌布粒度较细，不容易单体解离，常和石英等共生在一起。
普通辉石：砂矿中呈单体存在（照片9），肉眼观察为绿黑色，颗粒1.03mm，容易和石英分离。
黑云母单体：和辉石共生在一起或呈单体存在，容易和石英分离（照片10）。
金红石：砂矿中的金红石都以包裹体形式存在于石英中。根据金红石的形态可分为两类：①纤维状针状的包裹体（照片11）；②粒状的包裹体。这两类包裹体颗粒细小，无法单体解离，影响石英精矿的质量。
锆石：以包体形式分布在石英颗粒内（照片12），一般0.021×0.035 mm，无法和石英颗粒分离。
总之，云母、辉石、金红石和锆石在灰色—灰黑色矿石薄片中含量较高、而在肉眼观察白色—无色的石英薄片中含量少。镜下统计结果见表3-3。
表3-3 石英砂矿中矿物的组成
组分/% 灰色—灰黑色石英砂
薄片 浅色石英砂薄片
石英 云母 其他（辉石、金红石、角闪石、电气石） 96.58 2.48 99.30 0.61
7
0.94% 0.09%
3.2.3脉石矿物XRD分析
通过肉眼观察，把矿物中暗色矿物挑出，做XRD，结果见图3-5。
3-5 暗色矿物XRD图谱
由图3-5可知，矿石中脉石矿物主要是云母类、金红石、辉石类和少量铁矿，和镜下观察结果一致。 3.2.4小结
石英砂矿中，主要脉石矿物是云母类、辉石、少量的电气石、金红石、锆石和赤褐铁矿。云母类矿物嵌布粒度细，针对玻璃用石英砂，由于粒度控制在0.10mm以上，主要有一部分云母、金红石、锆石和细粒级的电气石无法单体解离，选矿无法去除，而对单体的辉石、角
8
闪石、褐铁矿、部分电气石，通过选矿可以去除。
4试验主要仪器设备
4.1主要仪器设备
表4-1主要仪器与设备表
序号
仪器设备规格及名称
0.55mm(30目)，0.18mm（80目） 1
0.108mm（140目），0.074mm (200目)， 0.045 mm (325目)标准筛 2
XDT-30L调浆桶
天津矿山仪器厂 上虞建材仪器厂
生产厂家
用途 筛分 调浆 干燥 称量 棒磨 磁选 浮选 搅拌 重选 球
3 烘箱 长沙仪器仪表厂制造
4 万分位分析天平 上海天平仪器厂
5 XBM-70型三辊四筒棒磨机 湖北省探矿机械厂 赣州金环磁选设备有限公
司
吉林省探矿机械厂
6 SL-100型高梯度磁选机
7 XFD型单槽式浮选机
8 XTJ型搅拌机 长春探矿机械厂
9 10
螺旋溜槽
XMCQ-φ280×290瓷衬球磨机
9
四川省地质局 武汉探矿机械厂
磨
4.2 主要药剂及种类
表4-2 主要药剂及种类表
序
药剂种类 号 1 2 3 4
钠
备
生产厂家
用途
注
浓硫酸 浓盐酸
公司
十二胺 六偏磷酸
天津纵横兴工贸有限公司
分散剂
分析纯
-
砂 -
化学纯
国药接团化学试剂有限公司 浮选药剂 分析纯 信阳淮河化学试剂有限责任
酸浸石英
分析纯
5选矿试验研究
以高岭土尾矿（石英砂）为条件试验的研究对象，寻求合理的加工工艺流程及最佳工艺条件。 5.1擦洗试验
将高岭土尾矿配成一定浓度的矿浆在搅拌桶中搅拌，由于石英砂间的相互摩擦，使其表面的粘土矿、氧化铁膜得到去除，而后通过0.55mm、0.10mm两段标准筛筛分，得到+0.55mm、-0.55mm+0.10mm、-0.10mm三个粒级产物，并以+0.55mm、-0.55mm+0.10mm粒级产率
10
考察擦洗效果。
5.1.1擦洗时间试验
在60%的矿浆中加入原矿量1%的六偏磷酸钠溶液，进行擦洗试验，擦洗完毕对产物进行粒度分级。试验结果见表5-1。
表5-1 擦洗时间试验结果
擦洗时间/min +0.55mm产率/%
8
10
12
15
18
22
49.40 48.50 47.52 47.00 46.85 45.85
-0.55mm+0.10mm产率/% 24.82 27.20 28.15 32.50 26.15 27.50
累计产率/%
74.22 75.70 75.67 79.50 73.00 73.35
从表5-1可知，随着擦洗时间的增加，+0.55mm粒级的石英砂产率持续下降，-0.55mm+0.10mm粒级呈现先增加后缓慢减少的趋势，该粒级的减少主要是石英砂表面风化层和吸附粘土矿物在擦洗中剥落造成的，有利于玻璃砂质量的提高。最佳擦洗时间确定为18min。 生产中采用的擦洗机擦洗强度更大，擦洗时间和目的粒级产率都会降低，但产品质量会有所提高。 5.1.2擦洗浓度试验
将尾砂制备为50%、60%、70%、75%浓度的矿浆，加入原矿量1%的六偏磷酸钠溶液，擦洗18min，擦洗完毕对产物进行筛分。试验结果见表5-2：
11
表5-2 擦洗浓度试验结果
擦洗浓度/% +0.55mm产率/%
50
60
70
75
53.75 47.00 46.75 42.35
-0.55mm+0.10mm产率/% 24.02 32.50 27.35 23.75
累计产率/%
77.77 79.50 74.10 66.10
对70%、75%浓度条件下擦洗分级产品进行含铁量测试，结果见表5-3。
表5-3 擦洗产品铁含量测试结果
浓度/% 粒级/mm
70
75
+0.55 -0.55+0.10 +0.55 -0.55+0.10
1120.69
102.65
1168.74
Fe2O3/（μg/g） 126.04
从表5-2、表5-3可知，擦洗浓度越大，效果越好，但由于以上试验是由小型擦洗机完成的，试验室的大型擦洗机功率，最大擦洗浓度不能超过60%，因此确定试验室最佳擦洗浓度为60%。 5.1.3分散剂用量试验
加入0.2%、0.5%、0.8%、1%的六偏磷酸钠，进行分散剂用量试验，结果见表5-4：
12
表5-4 擦洗分散剂用量试验结果
分散剂用量/% +0.55mm产率/%
0.2
0.5
0.8
1
1.2
43.98 46.00 48.90 47.00 46.85
-0.55mm+0.10mm产率/% 24.33 21.80 27.65 32.50 33.14
累计产率/%
68.31 67.80 76.55 79.50 79.99
由于尾砂中含有较多的高岭土，在擦洗试验中发现，当分散剂用量小于1%时，出现了矿浆粘稠，不能正常搅拌的现象，当分散剂用量大于1%以后，这种现象消失。因此确定最佳分散剂用量为1%。 在最佳擦洗试验条件下得到+0.55mm、-0.55mm+0.10mm、-0.10mm三种产品，对-0.55mm+0.10mm玻璃砂粒度的产品进行化学分析，结果如表5-5。
表5-5 擦洗玻璃砂化学成分分析结果
组 分 含量/%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO TiO2 K2O SO3 P2O5 Cr2O3 烧失量
0.3
98.50 0.570 0.072 0.046 0.260 0.045 0.020 0.037 0.065
参照中国平板玻璃和器皿玻璃的一般技术指标要求（见附表），擦洗后玻璃砂化学成分满足Ⅱ级平板玻璃和Ⅱ级器皿玻璃的要求。
5.2重选试验
擦洗玻璃砂化学成分分析结果结合显微镜镜下观察可知，经过擦洗工艺处理后的玻璃砂中含有较多的铁钛及云母等杂质，可以通过螺
13
旋溜槽-摇床组合的重选流程，对石英砂进行提纯并将其中的铁钛富集。重选试验流程如图5-1。
擦洗玻璃砂 螺 旋 溜 槽 中矿返回 摇 床 石英砂1 铁钛矿物 摇床中矿 石英砂2
图5-1 重选试验工艺流程图
重选试验产率及精矿化学分析结果见表5-6、表5-7。
表5-6 重选试验结果
产品 产率/% 产品 产率/% 石英砂1 溜槽中矿 75.68 16.50 石英砂2 矿 62.5 27.2 物 10.3 溜槽尾矿 7.82 摇床中铁钛矿表5-7 重选试验产品化学成分分析
组分/(%) 溜槽精矿 组分/(%)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO TiO2 K2O 99.07 0.34
0.13
-
0.19 0.03
SO3 - SO3
P2O5 Cr2O3 CO3 -
-
0.24
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO TiO2 K2O P2O5 Cr2O3 CO3
14
摇床尾矿 组分/(%) 摇床尾矿
.81 2.98 12.04 0.81 24.92 0.07 0.22 0.35 0.04 1.19
ThO2 0.05
Na2O MgO MnO ZnO Y2O3 ZrO2 Nb2O5 BaO 0.10
0.55
0.41 0.03 0.16 1.10
0.08
0.10
由表5-7，溜槽工艺进一步提高了石英砂产品的品质，除铁超标之外，其余指标均达到Ⅰ级玻璃砂的标准。铁含量提高的原因是因为溜槽将云母富集到了精矿中。摇床工艺能够比较有效的富集溜槽尾矿中的铁钛等重矿物，经过摇床处理得到的石英可以返回溜槽工艺进行分选，铁钛等重矿物可以进一步回收。 5.3 棒磨试验
擦洗分级后+0.55mm粒级石英砂不能直接作为玻璃砂产品，必须粉碎到-0.55mm+0.10mm粒级；粉碎的方式主要有轮碾机（石碾）、球磨机及棒磨机。石碾工艺无铁污染，但处理能力低，生产工艺落后；球磨工艺采用高铝介质，无铁污染，但处理能力小，过粉碎现象严重，玻璃砂级别产率低；棒磨工艺有铁污染，但生产能力大，过粉碎现象小。首先选择棒磨工艺粉碎+0.55mm粒级石英砂。 5.3.1棒磨时间试验
矿浆浓度为60%，介质填充率40%，棒磨时间取3min、6min和9min。为了模拟生产上磨矿作业方式，采用先磨矿3min后将-0.55mm+0.10mm粒级筛分出来，将剩余大颗粒继续研磨2min的磨矿方式，产率结果见表5-8。
15
表5-8 棒磨时间试验结果
产率/%
时间/min
+0.55mm
3 6 9 3+2
从表5-8可以看出，采用模拟连续磨矿方式，能提高玻璃砂级别产率，同时使-0.10mm粒级产率降低，减少了过粉碎现象的发生。
-0.55mm+0.10mm
43.97 77.19 73.68 78.00
-0.10mm 8.51 19.80 24.94 15.94
47.52 2.99 1.38 6.05
5.3.2棒磨浓度试验
磨矿时间6min，介质填充率40%，磨矿浓度分别为50%、60%和70%。棒磨浓度试验结果见表5-9。
表5-9 棒磨浓度试验结果
产率/%
浓度/%
+0.55mm
50 60 70
-0.55mm+0.10mm
79.25 77.19 72.44
-0.10mm 18.58 19.80 24.98
1.93 2.99 2.58
由表5-9可知，50%磨矿浓度下目标粒级产率最大，过粉碎最少，60%磨矿浓度略逊于50%磨矿浓度，70%浓度出现了比较严重的过粉
16
碎现象。考虑到较高的磨矿浓度在工业上效率更高，而60%磨矿浓度与50%磨矿浓度的产率数据很接近，因此确定适宜的磨矿浓度为55%。
5.3.3棒磨试验结果分析
最佳棒磨条件为：55%磨矿浓度，先棒磨3min，分级后再磨2min。 在最佳磨矿条件下，得到棒磨后-0.55mm+0.10mm玻璃砂粒级的产品化学分析结果见表5-10。
表5-10 棒磨试验产品化学成分分析
组 分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO TiO2 K2O
SO3 P2O5 Cr2O3 烧失量
-
-
0.15
含量/% 99.45 0.19 0.032 0.023 0.021 0.018 0.045
对比中国平板玻璃和器皿玻璃的一般技术指标要求可知，棒磨得到的玻璃砂产品符合国家Ⅰ级平板玻璃和器皿玻璃的要求。 5.4磁选试验
铁含量是影响玻璃砂品级的重要指标。玻璃砂中铁的含量直接影响着产品的价格，因此，采用磁选工艺，降低产品中铁的含量，提高产品质量。
磁选试样为尾矿擦洗分级后+0.55mm粒级的产物经过最佳棒磨条件棒磨得到的玻璃砂粒级产品（以下简称尾矿擦洗-棒磨砂），探索磁选条件下所能获得的产品品质（以下简称尾矿擦洗-棒磨-磁选砂）；并在最佳磁选条件下，对尾矿擦洗分级后-0.55mm+0.10mm粒级产物
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进行溜槽分选得到的精矿（以下简称尾矿擦洗-溜槽砂）进行磁选，得到相应磁选产品（以下简称尾矿擦洗-溜槽-磁选砂）。 5.4.1磁场强度试验
在1cm/s的矿浆流速条件下，分别采用1.2T、1.0T、0.8T的磁场强度进行试验，得到产率结果如表5-11，产品铁含量测试结果见表5-12。
表5-11 磁场强度试验结果
磁场强度/T 精矿产率/% 尾矿产率/%
1.2 97.43 2.57
1.0 97.48 2.52
0.8 98.27 1.73
表5-12 磁场强度试验产品测试结果
磁场强度/T Fe2O3/（μg/g）
1.2 170.02
1.0 185.04
0.8 203.45
由表5-11、5-12可知，场强越大，精矿中的含铁量越低。考虑到1.2T和1.0T场强条件下，分选效果比较接近，生产中的场强为1.0T，因此选定1.0T为最佳场强条件。 5.4.2矿浆流速试验
在高梯度磁选机分选过程中，矿浆流经介质的速度，是影响分选效果的重要指标。在1.0T磁场强度下，分别选定1.25cm/s、1.0cm/s、
18
0.75cm/s三个不同的流速进行试验，产率结果见表5-13，产品铁含量测试结果见表5-14。
表5-13 磁选流速试验结果
流速/ cm/s 精矿产率/% 尾矿产率/%
1.25 98.14 1.86
1.0 97.48 2.52
0.75 98.14 1.86
表5-14 磁选流速试验产品测试结果
流速/ cm/s Fe2O3/（μg/g）
1.25 275.85
1.0 185.04
0.75 195.91
由试验结果可知，当矿浆流速为1.0cm/s时，精矿铁含量最低，所以最佳矿浆流速为1.0cm/s。 5.4.3磁选试验结果分析
最佳磁选条件为：磁场强度1.0T，流速1.0cm/s。
在最佳磁选条件下，对尾矿擦洗-棒磨砂和尾矿擦洗-溜槽砂进行磁选试验，得到尾矿擦洗-棒磨-磁选砂和尾矿擦洗-溜槽-磁选砂两组产品，对其进行化学分析，结果如表5-15。
表5-15磁选试验产品化学成分分析
组分含量/%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO TiO2 K2O SO3 烧失量
未检
尾矿擦洗-棒磨-磁选砂 99.63 0.15 0.024
出
尾矿擦洗-溜槽-磁选砂 99.34 0.32 0.033 0.021 0.058 0.045
19
0.023 0.028 - -
0.10 0.12
将磁选产品化学分析结果与表5-7、5-10对比，可以发现，经过磁选后，产品品质有明显的提高，但尾矿擦洗-溜槽-磁选砂铁钛含量较高，特别是Al2O3含量比尾矿擦洗-棒磨-磁选砂高一倍多，说明该产品中云母含量较高。
对比相关国标，尾矿擦洗-溜槽-磁选砂已经达到了国家平板玻璃和器皿玻璃Ⅰ级标准。
在最佳磁选条件下，进行了两段磁选，产品铁含量147.58μg/g。两段磁选试验结果表明，一段磁选除去了大部分磁性矿物杂质，二段磁选起精选作用。 5.5浮选试验
尾矿石英砂经过提纯后的产品中，主要的杂质仍然是云母。云母不仅含有较高的铝和钾，由于其层状结构一部分铁以类质同像存在于云母中，一部分铁杂质在云母片间。因此，采用浮选方法，以胺类作捕收剂除去产品中的云母，同时，也能去除含铁矿物，达到提纯及降低铁含量的目的。
浮选试样为尾矿擦洗-棒磨-磁选砂，探索最佳浮选条件，并考察浮选产品品质。 5.5.1浮选浓度试验
试验条件：矿浆温度30℃，pH=2.5，十二胺用量为100g/t。矿浆浓度分别为：20%、30%、40%。试验的产率结果见表5-16。
20
表5-16 浮选浓度试验结果
矿浆浓度/% 精矿产率/% 尾矿产率/%
20 99.26 0.74
30 99.24 0.76
40 99.38 0.62
由表5-16可知，在矿浆浓度为30%时，尾矿产率最高，在试验过程中观察发现，尾矿为黑色、灰色片状物质，主要为云母及含铁杂质矿物，因此，确定适宜浮选浓度为30%。 5.5.2浮选pH值试验
试验条件：矿浆温度30℃，十二胺用量为100g/t，矿浆浓度30% pH=2、2.5、3、3.5。试验的产率结果见表5-17。
表5-17 浮选pH值试验结果
pH 精矿产率/% 尾矿产率/%
2 98.16 1.84
2.5 99.24 0.76
3 95.60 4.40
3.5 58.33 41.67
在试验过程中发现，pH=3时，浮选的尾矿中有少量细粒石英出现，pH=3.5时，尾矿中出现了大量石英，选择性明显降低，因此，浮选pH必须小于3。pH=2.5尾矿产率低，浮选选择性好，因此确定适宜浮选pH=2.5。
21
5.5.3捕收剂用量试验
试验条件：矿浆温度30℃，到pH=2.5，矿浆浓度为30%。十二胺用量分别为120g/t、100g/t，80g/t、50g/t。试验的产率结果见表5-18。
表5-18 捕收剂用量试验结果
捕收剂用量/（g/t）
精矿产率/% 尾矿产率/%
120 98.14 1.86
100 99.24 0.76
80 99.21 0.79
50 99.28 0.71
由表5-18可知，捕收剂用量为120g/t时，尾矿产率最高，但尾矿中有少量石英，判定为捕收剂过量。捕收剂用量分别为100g/t、80g/t时，尾矿产率接近的，用量为50g/t时略有下降，可能是捕收剂用量不足导致的。由此确定最佳捕收剂用量为80g/t。 5.5.4浮选试验结果分析
在最佳浮选试验条件下(pH=2.5、十二胺用量80g/t、矿浆浓度30%)，分选尾矿擦洗-棒磨-磁选砂，得到的产品（以下简称为尾矿擦洗-棒磁-浮选砂），对其进行化学分析，结果如表5-19。
表5-19浮选产品化学成分分析
组分含量/%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO TiO2 K2O SO3
0.02 0.01
-
0.02 0.03
烧失量 0.18
尾矿擦洗-棒磁-浮选砂 99.84 0.11
由表5-19可知，浮选产品的品质较尾矿擦洗-棒磨-磁选砂有了进
22
一步的提高。
矿物工艺学研究表明，尾矿+0.55mm石英内部包裹有含铁、钛的矿物，且石英颗粒风化裂隙内部夹杂有云母等杂质，这部分杂质如不能解离，则不能通过选矿手段去除，因此将+0.55mm棒磨到-0.18+0.10mm粒级，使杂质解离，并将产品与尾矿棒磨砂一同进行两段磁选、浮选处理，产品铁含量测试结果见表5-20。
表5-20 浮选产品铁含量测试结果
产品粒级/mm Fe2O3/μg/g
-0.55+0.10 116.51
-0.18+0.10 158.29
由表5-20可知，-0.18mm+0.10mm粒级较-0.55mm+0.10mm粒级铁含量高，原因是-0.55mm+0.10mm粒级的粒度较细，表面积大，吸附较多铁离子所致。 5.6酸浸试验
由于棒磨采用铁作为磨矿介质的缘故，会对石英砂造成铁污染，影响产品品质，因此将-0.55mm+0.10mm和-0.18mm+0.10mm的两段磁-浮选产品进行酸浸处理。酸浸能够溶解石英表面附着的铁离子，提高产品品质。
酸浸试验条件如下：采用10%的盐酸，将石英砂完全浸没，恒温40℃浸泡2小时。酸浸产品铁含量测试结果见表5-21。
23
表5-21 酸浸产品铁含量测试结果 产品粒级/mm Fe2O3/μg/g
-0.55+0.10 79.88
-0.18+0.10 56.41
由表5-21可知，酸浸工艺能够有效去除棒磨介质造成的铁污染；较细的磨矿细度能够使杂质解离，通过选矿手段去除，酸洗能将石英砂表面附着的铁离子除去，产品铁含量大幅降低，品质要好于较粗磨矿细度的产品。 5.7瓷球磨试验
由于棒磨的磨矿介质对产品造成铁污染，为了较少污染，采用瓷球磨。将尾矿+0.55mm进行瓷球磨并分级，满足玻璃砂粒级的产品，进行两段磁选、浮选，得到尾矿瓷球磨-磁选-浮选砂，并对产品进行酸浸，得到尾矿瓷球磨-磁选-浮选-酸浸砂，以上两种产品铁含量测试结果见表5-22。
表5-22 瓷球磨产品铁含量测试结果
产品
尾矿瓷球磨-磁选-浮
尾矿瓷球磨-磁选-浮选-酸浸砂
选砂
Fe2O3/μg/g
84.57 65.79
对比表5-19、表5-20、表5-21可知，棒磨对产品造成的铁污染，是磁选及浮选工艺不能完全消除的。通过瓷球磨工艺，能够获得品质较好的产品。
24
将瓷球磨产品进行分级，结果见表5-23。
表5-23 瓷球磨产品产率结果
粒级/mm 产率/%
-0.55+0.18 -0.18+0.10 20.47
18.73
-0.10 60.80
由表5-23可知，瓷磨产品中-0.10mm粒级差率达60.80%，主要是实验室磨矿为间歇式磨矿，过粉碎现象严重。生产中磨矿为连续磨矿分级，该级别产率会显著降低。
对瓷球磨产品进行磁选，试验条件为：场强1.0T，流速1.0cm/s。对磁选产品测试铁含量，结果见表5-24。
表5-24 瓷球磨-磁选产品铁含量测试结果 粒级/mm Fe2O3/（μg/g）
-0.55+0.18 201.77
-0.18+0.10 157.44
-0.10 608.5
-0.10mm粒级磁选产品测试白度，研磨前白度为82.75%，研磨后白度为85.20%。可作为石英粉产品销售。
对瓷球磨磁选产品进行浮选试验，试验中发现，由于-0.10mm粒级的瓷球磨-磁选产品细粒石英含量较高，泥化较严重，浮选效果较差，因此只得到两种浮选产品。产品测试铁含量，结果见表5-25。
表5-25 瓷球磨-磁选-浮选产品铁含量测试结果 粒级/mm Fe2O3/（μg/g）
-0.55+0.18 131.46
-0.18+0.10 69.43
25
由表5-25可知，瓷球磨玻璃砂中的细粒级产品由于解离充分，分选后品质较好，Fe2O3能够降低到80μg/g以下。 5.8推荐工艺流程图
根据试验研究，确定采用擦洗分级，分离高岭土，并采用瓷球磨、重选、磁选、浮选的组合工艺得到多种不同质量标准的产品。 推荐用以分选尾矿石英砂的工艺流程图见图5-2。
产品质量说明：
产品Ⅰ SiO2＞99.5%，Fe2O3＜200μg/g 粒级：-0.55mm+0.10mm 产品Ⅱ SiO2＞99.5%，Fe2O3＜800μg/g 粒级：-0.10mm 产品Ⅲ SiO2＞99.0%，Fe2O3＜1500μg/g 粒级：-0.55mm+0.10mm 产品Ⅳ SiO2＞99.5%，Fe2O3＜100μg/g 粒级：-0.55mm+0.10mm 产品Ⅴ SiO2＞99.3%，Fe2O3＜400μg/g 粒级：-0.55mm+0.10mm 产品Ⅵ SiO2＞99.5%，Fe2O3＜140μg/g 粒级：-0.55mm+0.18mm 产品Ⅶ SiO2＞99.5%，Fe2O3＜80μg/g 粒级：-0.18mm+0.10mm
推荐的工艺流程能够生产以上7种不同品质的产品，并可以根据市场变化，变更产品结构，满足市场需求。
26
尾 矿 擦 洗 分 级 分 级 分 级 +0.55mm -0.55mm 瓷球磨 -0.55mm 分 级 +0.55mm 溜 槽 尾砂Ⅰ 高岭土 磁 选 +0.10 mm 分 级 -0.10 mm 尾砂Ⅱ 产品Ⅰ 浮 选 产品Ⅴ 产品Ⅳ +0.18mm 分 级 尾砂Ⅲ 产品Ⅱ 中矿Ⅰ 集中返回 摇 床 摇床精矿 产品Ⅲ 磁 选 铁钛矿物 中矿Ⅱ 集中返回 尾砂Ⅳ -0.18mm 产品Ⅵ 产品Ⅶ 图5-2 推荐工艺流程图
6结论
1）高岭土尾矿中可用作玻璃原料的粒级占84.97%，可做高岭土利用的占10.15%；符合玻璃砂粒级（-0.55mm+0.10mm）的石英砂占26.93%，+0.55mm粒级的石英砂占58.04%，SiO2含量大于99%，Fe2O3含量较低，为0.018%，可用作加工高品质的石英砂。 2）矿物工艺学研究表明，尾矿+0.55mm石英中，云母类矿物嵌布粒
27
度较细，不容易单体解离，常和石英等共生在一起；金红石都以纤维状针状和粒状的包裹体形式存在于石英中，体颗粒细小，无法单体解离；锆石以包体形式分布在石英颗粒内，无法和石英颗粒分离，影响石英精矿的质量。
3）擦洗试验结果表明，随着擦洗时间的增加，目的粒级的产率持续下降，产物质量提高；擦洗浓度越大，效果越好。
4）重选试验结果表明，螺旋溜槽-摇床组流程，可以有效地去除玻璃砂中的铁钛及云母等杂质，并将其中的铁钛矿物富集回收。 5) 棒磨试验结果表明，棒磨工艺过粉碎现象小，目的粒级产率高，但有铁污染，需酸洗除铁。适宜的磨矿浓度为55%。
6）磁选试验结果表明，磁选可有效地去除石英中的含铁矿物，最佳磁选条件为：磁场强度1.0T，流速1.0cm/s。
7）浮选试验结果表明，浮选可以有效地除去石英中的云母，达到提纯及降低铁铝含量的目的。最佳浮选试验条件为pH=2.5、十二胺用量80g/t、浮选浓度30%。
8）酸洗试验结果表明，酸洗能够有效去除棒磨介质造成的铁污染，同时能将石英砂表面附着的铁离子和细粒含铁矿物除去，大幅降低铁含量，提高产品品质。
9）瓷球磨矿试验表明，瓷球磨矿可以避免铁介质污染，且-0.10mm粒级可作为产品销售；通过瓷球磨-磁选-浮选-分级工艺，可获得品质较好、Fe2O3含量80μg/g以下玻璃砂。 10）推荐工艺见推荐工艺流程图。
28
附表：
附表1 尾矿+0.55mm石英产品分析结果
烧
组分含量/% 擦洗+0.55mm 擦洗-棒磨 擦洗-棒磨-磁选 擦洗-棒磨-磁选-99.84 0.11
浮选 擦洗-棒磨-两段磁
选
擦洗-棒磨-两段磁
选-浮选 擦洗-棒磨-两段磁
选-浮选-酸洗 擦洗-棒磨-两段磁
μ
选-浮选（-0.18+0.10mm） 擦洗-棒磨-两段磁
μ
选-浮选-酸洗（-0.18+0.10mm）
56.41
g/g
158.29
g/g
79.88
g/g
116.51
g/g μ
147.58
g/g μ
μ
0.02
0.01
-
0.02
0.03 0.18
-
0.11
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO TiO2 K2O ZrO2 P2O5 Cr2O3 99.05 0.46 99.45 0.19 99.63 0.15
0.018
0.10
-
0.043 0.049
- - 0.10
失
0.017 0.15 - -
0.15 0.15
0.032 0.023 0.021 0.018 0.045 0.024
-
0.023 0.028
-
29
擦洗-瓷磨-两段磁
选-浮选 擦洗-瓷磨-两段磁
选-浮选-酸洗 擦洗-瓷磨-磁选
（-0.55+0.18mm） 擦洗-瓷磨-磁选-
201.77
65.79
84.57
μ
g/g μ
g/g μ
g/g μ
浮选（-0.55+0.18mm） 擦洗-瓷磨-磁选
131.46
g/g μ
（-0.18+0.10mm） 擦洗-瓷磨-磁选-
157.44
g/g μ
浮选（-0.18+0.10mm） 擦洗-瓷磨-磁选石
69.43
g/g μ
英粉（-0.10mm）
608.5
g/g
附表2 尾矿-0.55mm+0.10mm石英产品分析结果
组分含量/% 擦洗(-0.55+0.10mm)
擦洗-溜槽 擦洗-溜槽-磁选
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO
TiO2
K2O
SO3
P2O5 Cr2O3 烧失量
0.3 0.24 0.32
98.50 0.570 0.072 0.046 0.260 0.045 0.020 0.037 0.065 99.07 0.34 99.34 0.32
0.043
-
0.08
0.03
- -
- 0.12
- -
0.033 0.021 0.043 0.045
30
附表3 中国平板玻璃和器皿玻璃的一般技术指标要求
主要化学成分要求/%
矿石品级
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 Cr2O3 Ⅰ级 ＞99 ＜0.5 ＜0.05
平板玻璃
Ⅱ级 ＞98 ＜1.0 Ⅲ级 ＞96 ＜2.0
＜0.1 ＜0.2
＜0.5
备注 特种玻璃
＜0.5
工业技术玻璃 一般平板玻璃
Ⅰ级 ＞99 ＜1.0 ＜0.05
器皿玻璃
Ⅱ级 ＞98 ＜2.0 ＜0.1 Ⅲ级 ＞90 ＜4.0 ＜0.35
- - -
- - -
玻璃器皿等 一般器皿 瓶罐玻璃
附表4 石英石一般工业要求
用途及品级
特级
SiO2/% Al2O3/% Fe2O3/% CaO/% P2O5/% ＞98
＜0.5 ＜1.0 ＜1.5 ＜1.0 ＜1.5 ＜2~5 ＜0.5 ＜0.5 极微
31
耐火度/℃ 1750 1730 1710
＜0.5 ＜1.0 ＜1.5 - - ＜1~3 - ＜0.5 极微
＜0.5 ＜0.5 ＜1.0
- - -
硅 砖
I级 ＞97.5 II级
＞96
I级 ＞97.5 ＜0.3 ＜0.02 ＜1.50 ＜0.03 ＜3
- -
硅 砖
II级
＞96
＞90~95
熔 剂 硅 铝 结晶硅 石英玻璃
＞98.5
＞98.99 ＞99.95
＜0.5 ＜0.03 极微
极微
I级 ＞99. 5 ＞98. 5 ＞98. 5
＜0.2 ＜1.0 ＜0.5
＜0.01 ＜0.05
＜0.1 ＜0.1
电 瓷
II级
日用陶瓷
32
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