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脉石英或石英岩生产高纯石英砂研究及工艺
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脉石英或石英岩的 SiO2 含量可达 98 %～99 % ,一般 w (Al2O3) < 1 % , w (Fe2O3) < 011 %～0115 %。由脉石英或石英岩加工成的石英砂 (粉) 可用于精密铸造、酸性炉衬材料、陶瓷 (包括电瓷) 和搪瓷、高级器皿玻璃、石英玻璃或特种玻璃、喷砂、过滤砂、硫酸塔的填料、制炼碳化硅等等。作为感应电炉衬耐火材料 ,其耐火度一般应大于1 650～1 700 ℃,软化温度应高于 1 650 ℃;良好的热稳定性 ,在炉衬受热不均匀和温度不断变化的情况下不致产生裂纹 ;还要求化学稳定性好、热膨胀系数小以及具有较高的机械性能等。一般应满足以下要求:一般地国内外优质石英砂的成分要求为 :w (SiO2) > 9817 %～99184 % , w (Al2O3) < 0114 %～015 % ,w (TiO2) < 0105 %～0115 % ,w (Fe2O3) < 01025 %～013 % , w ( CaO) < 0103 % ～ 0101 % , w (MgO) <0106 % ,灼烧减量应小于 0110 %～0125 %。有害杂质含量越低越好 ,特别是碱金属氧化物 (Na2O + K2O) 含量应在 012 %以下。天然石英的显微结构可分为结晶型和胶结型两类。结晶型石英的晶粒有大有小 ,大的能超过 1～2 mm ,中等的约为 012～015 mm ,小的仅为0101～0108 mm。胶结型石英晶粒尺寸只有 01001～01003 mm。结晶粗大 ,晶格完整 ,缺陷少的石英具有较高的耐火度。在打结的石英砂炉衬中 ,粗颗粒石英对炉衬的强度和密度起着比较重要的作用 ,其中希望有一定数量的较大颗粒的石英。但石英颗粒愈大 ,炉衬由于石英砂受热多晶转变发生膨胀开裂的倾向也愈大。一般的粗颗粒以 3 mm 左右为好 ,对结晶状态较差的石英砂 ,粗颗粒限制在 2 mm 左右。细粉对炉衬的烧结起着重要的促进作用 ,这是由于经过粉碎的石英砂 ,其晶格缺陷增加 ,活性增大 ,在高温下易和加入物生成液相。细粉的粒度约为 - 0106 mm 含量占 20 %。国内外采用的典型颗粒级配比见表 1。对制炼碳化硅用的石英砂 ,各厂根据具体矿源情况有相应的技术要求 ,制炼绿碳化硅和黑碳化硅所用石英砂的技术要求无多大差异,且生产工艺基本相同。视制炼炉子的功率大小 ,脉石英或石英岩需经破碎成 2～3 mm 或 3～5 mm 的小颗粒。破碎加工视条件不同采用不同的设备 ,例如采用颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机、筛机组成的作业线 ,或采用颚式破碎机、湿式轮碾机、筛机组成的作业线。考虑到各种粒度产品的综合利用和防止粉尘危害 ,以采用后一种湿式作业为宜。015 mm 以下的石英砂(粉) ,经过分级脱泥、脱水干燥等工序 ,可作为铸型用砂、喷砂、玻璃砂等。关于用脉石英或石英岩矿石生产高纯石英砂的可行性 ,本文作者曾经对江西岿美山的脉石英矿石作了小型试验(试验结果略) 和半工业试验。原矿石的矿物组成主要为石英 ,其次为云母、长石、绿柱石、黑钨矿、黄铜矿、黄铁矿 ,还有极少的锡石、磁铁矿、辉钼矿、毒砂等。石英呈致密块状、白色、半透明 ,常包有气体及液体之包裹体 ,在磨光浸蚀面上显规则之α双晶 ,因而确定其为 573 ℃左右之低温石英。矿石成分为 w (SiO2) = 99130 % , w (Fe2O3) = 01220 % , w (Al2O3)= 0122 % , w (CaO) = 01100 % , w (MgO) = 01030 % ,w ( K2O) = 01036 % , w (Na2O) = 010032 % , w ( TiO2) =01024 % ,半工业试验原则流程见图 2。破碎采用颚式破碎机、对辊机 ,磨矿和分级分别采用常见的球磨机(钢球介质) 和螺旋分级机 。浮选采用有氟浮选的方法。酸浸时间为 4 h ,仅用浓度为 20 %的盐酸。从试验结果看出 ,利用铁质破碎、磨矿设备从 SiO2 含量高的脉石英或石英岩大批量生产高纯石英砂是可能的。因为由此引入的铁屑一方面可以通过磁选、摇床除去 ,此外也可以在浮选和酸浸的过程中被除掉。
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