【原创】长石与石英这对“连体婴”,如何巧妙“解体”?


来源:中国粉体网   初末

[导读]  独立的长石矿床或石英矿床分布较少,长石和石英常常伴生在一起,长石多与石英并存共生,同属于硅酸盐矿物,呈架状结构,具有相似的晶体结构。

中国粉体网讯  长石石英是地壳中分布最广的2种造岩矿物,在玻璃陶瓷行业、冶金行业等领域具有广泛的用途。在全球范围内,独立的长石矿床或石英矿床分布较少,长石和石英常常伴生在一起,长石多与石英并存共生,同属于硅酸盐矿物,呈架状结构,具有相似的晶体结构。


石英在提纯后可应用于高精尖电子、光学等行业,我国对高纯石英需求量很大且基本依靠进口,另外近些年我国优质长石资源日渐减少,因此实现长石和石英的有效分离就显得尤为重要。


磁选在石英与长石分离中的应用


在分离石英长石时,利用载体磁选技术可以直接将石英与长石有效分离。载体磁选技术主要通过两种方式实现,一种是目的矿物自身可以通过焙烧或射线等化学方法转变成磁性成分,通过磁选机运作将其分离;也可以采取将一种磁性相物质添加到目的矿物的悬浮液中,使之与目的矿物相吸附,通过磁选就可以对目的矿物做出下一步的处理。但是一般来说,磁选往往是作为浮选前的预备处理,通过磁选除去一些磁性杂质,能够简单提升原料品位,为后续浮选工作做准备。


重选在石英与长石分离中的应用


依靠重选方法直接分离长石石英是无法实现的,一般在浮选分离长石石英流程中可以采取脱泥分级,排除细粒物料对浮选的影响。脱泥工艺一般采用的设备有摇床、旋流器、螺旋溜槽或者采用沉降脱泥的方式进行。


浮选在石英与长石分离中的应用


浮选分离石英和长石是目前比较有效的方法,主要根据石英和长石的表面性质差异进行分离,目前石英长石浮选分离方法主要有氢氟酸法、无氟有酸法、无氟无酸法、无氟少酸法。


氢氟酸法


氢氟酸法,是以氢氟酸为长石的活化剂,采用胺类等阳离子捕收剂,在矿浆pH 值在2~3 的条件下优先选出长石,从而实现石英与长石的浮选分离。


一些学者认为氢氟酸在矿浆中主要起三方面作用:首先,氢氟酸酸破坏了矿浆中石英、长石表面的解离平衡,自由氢离子使平衡向负电荷减少的方向移动,导致石英和长石表面的负电荷减少;其次,氢氟酸在腐蚀硅氧键时,长石表面上的 Al-0易断裂导致Al3+突出,活性增强;另外长石表面的Na+、K+和Al3+离子与溶液中形成的[SiF6]2-络合物的离子相互作用,形成附着在长石表面的络合物,使长石表面呈电负性。长石在被氢氟酸腐蚀后,零电点会更低,表面电性更负,而石英到达零电点附近的pH值恰好为2~3,当胺类阳离子捕收剂加入矿浆时会与长石发生静电吸附,长石得以浮出,实现长石与石英的浮选分离。


氢氟酸法是目前最为成熟的长石和石英分离的方法,能较好地分离石英和长石。但其作用机理仍存在着一些分歧,需继续进行深入的机理分析。同时由于HF酸价格昂贵,环境危害大,氢氟酸法已不被工业生产接受。


无氟有酸法


无氟有酸法,是指在不添加氢氟酸的条件下,以强酸为调整剂并调节矿浆pH值到2~3,用单一胺类捕收剂或阴阳离子组合捕收剂优先浮出长石,从而实现长石与石英浮选分离的方法。其分离原理主要是依据长石和石英的Zeta电位不同,用强酸调节pH至石英零电点附近,即此时石英表面不带电,长石表面荷负电,使用阳离子捕收剂或组合捕收剂使长石上浮分离。


目前无氟有酸法是使用最为广泛的分离方法,且工业应用较为成熟。目前主要集中在药剂的研究等方面,包括调整剂与阴阳离子组合捕收剂等。由于无氟有酸法是在强酸性条件下进行分选,对设备腐蚀问题严重,同时含酸废水的处理也是工业生产中的一大问题。因此无氟无酸法成为目前科研人员研究的重点。


无氟无酸法


无氟无酸法,即不添加氟化物和酸,在中性、弱碱性或强碱性的矿浆体系下添加单一或者阴阳离子组合捕收剂将长石和石英进行浮选分离。但研究人员发现,在中性或弱碱性介质中,长石表面荷负电,仅加入阴离子捕收剂时,荷负电的长石表面会与加入的阴离子捕收剂间产生静电排斥力,阻碍阴离子捕收剂的靠近,掩盖了长石表面Al3+(s)的活性,导致浮选性能很差。因而目前无氟无酸法常采用阴阳离子组合捕收剂进行长石石英的浮选分离。


目前,研究的难点与热点主要集中在阴阳离子组合捕收剂的设计与开发、调整剂的开发、金属离子活化等方面。但无氟无酸法的研究还只停留在实验室阶段。


无氟少酸法


无氟无酸法分离效果不是十分稳定,研究人员将目光转向无氟少酸法尝试对石英长石进行分离,无氟少酸法的原理与无氟有酸法类似。林东等以江西某钽铌矿尾矿为原料,将草酸作为调整剂、六偏磷酸钠作为抑制剂、十二胺以及石油磺酸钠作为阴阳离子捕收剂,通过浮选工艺成功获得Na2O与K2O含量为11.45%的长石精矿以及含量为92.12%的石英精矿,可以用作市场制造玻璃的原料。


结语


另外,近年来,许多研究者提出可通过其他方法(如擦洗、微波技术、煅烧水淬技术、超声等) 扩大长石与石英的可浮性差异,以增强长石与石英的分离效果,但还需要较长的研究周期。总而言之,分离长石、石英最有效的方法是浮选法,其中传统且最有效的氢氟酸法因其繁杂的处理工艺、昂贵的价格逐渐被市场淘汰,目前市场应用最广泛的方法为无氟有酸法,但仍然有局限性,强酸的浮选环境使浮选机易被腐蚀,无氟无酸法成为近些年分离石英长石的新热点。


参考来源:

张子韩等.石英-长石的浮选分离工艺研究进展

李爱民.我国石英与长石浮选分离的研究进展


(中国粉体网编辑整理/初末)

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