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性
2010年第31卷第1期
脉石英替代水晶生产高纯石英砂试验研究
令文,谷翠红,吴媓新,于永琪
(蚌埠玻璃工业设计研究院,蚌埠233010)
摘要:研究试图用脉石英资源通过选矿凝纯等技术手段替代水畾资源生产石英玻璃、超白玻稿、光学玻璃等行
业急需的PPM级高纯石英砂。试验从粒度级配控制,强磁选一浮选一酸浸泡一清洗肮除杂质,高温燒脱羟基水
[OH]、脱气等方面进行了有益的探讨,取得了阶段性成果。为用脉石英替代水晶资源生产高纯石英砂打下了基础,
对行业发展具有重要意义。
关键词:脉石英;水晶;高石英砂;浮选;氟化燒
Experimental Study on Replacing Crystal with Vein Quartz
to Produce High Purity Quartz Sand
MAO Ling
GU Cui-hong, WU Jia
YU Yo
Bengbu Design Research Institute for Glass Industry, Bengbu 233010, China
Abstract: This study makes an at empt to replace crystal resource with vein quartz resource by technological measure of
ore dressing and purification to produce grade PPM high purity quartz sand which is badly needed in the industries of quartz
glass, ultra clear glass, optical glass. In the study, the grain size distribution control, high intensity magnetic separation
floatation -acid dipping-washing removing impurity and hydroxywaer [OH removal °asification by high temper
ature calcination were discussed and initial resul s were achieved, laying a foundation for replacing crystal resource with vein
quartz to produce high purity quartz sand and having great significance to industry development
Key words: vein quartz; crystal; high purity quartz sand; floatation; chlorination calcinations
石英玻璃、超白玻璃、光学玻璃等行业的主要原高温环境下放出的气体含量,要求≤15pm:
料为PPM级高纯石英砂,尤其是石英玻璃行业,
3)粒度级配:+0.5mmn=0;0.5~0.3mm≤
100%使用高纯石英砂进行生产。因用户对玻璃制1.0%;0.3~0.074mm≥98.0%;-0.074mm≤
品的使用环境要求苛刻,有的要求同时耐高温、耐腐1.0%。
蚀、极低的杂质含量(石英玻璃行业)和极高的透光
为了达到高纯石英砂的上述基本要求,国内高
率、极低的微观缺陷等(超白玻璃、光学玻璃行业),纯砂生产行业只能采用水晶等高品级硅质资源进行
故上述行业对其主要原料高纯石英砂提出了极其严加工,但这类资源的储量十分稀少,价格昂贵,无法
格的要求,主要体现在下述3个方面:
形成规模化生产,质量也极不稳定,无法满足国内相
1)化学成份:基本要求为13项金属杂质元素的关行业的需求。为此,上述高级玻璃行业只能从美
合量不超过50ppm,即:
国 UNIMIN等少数几家公司进口高纯石英砂,不仅
∑(Al、Fe、Li、Ca、Mg、K、Na、Ti、Cu、Mn、Co、花费大量外汇不算,还直接制约了其下游行业技术
Ni、B)≤50pm;
水平的提高。此点在电子石英玻璃行业的表现尤其
2)气液杂质含量:主要体现在以[OH]表征的突出:因为高品质的石英玻璃制品的质量问题,在
万方数据
2010年第31卷第1期
定程度上制约大规模集成电路、微电子芯片等行业
本研究利用国内某地脉石英矿进行,原矿为块
的国产化发展水平。
状,DM300mm,乳白色,油脂光泽,呈半透明状。
为解决行业发展的上述难题,降低对水晶资源岩矿鉴定表明,微量杂质矿物主要有:长石、褐铁矿、
的依赖程度,以脉石英资源为对象进行研究,分别从云母、泥石、锂辉石、电气石、粘土质胶结物等;另外,
粒度级配控制、选矿提纯、高温氧化煅烧、脱羟基水-显微镜下观察,原矿中含有较多的包裹体,其种类包
脱气液杂质等方面进行选矿试验,取得了阶段性成括固相、气相、液相、气-液相、固-液-气三相,主要以
果
气液相为主(占约90%);包裹体的微量成份复杂,
选矿试验研究
但主要由H2O、CO2组成(占约80%)。其原矿化学
成份分析结果见表1。
1.1原矿性质
表1脉石英原矿化学成份
ppn
成份
Li
K
Cu Mn Co Ni
B
含量17.488.030.5913.911.222.113.713.14.652.150.051.128.0225.9%
1.2选矿试验
数,过粉碎率降低了10.90%;另外,[OH]含量有
1.2.1煅烧-水淬-粉碎试验
所减少,为下步脱羟基、脱气打下基础。
该脉石英矿质地坚硬,莫氏硬度为6.85,直接
表2煅烧-水淬-粉碎试验结果
破碎(粉碎),会产生较多的细粉(-0.074mm),俗
比较指标
直接粉碎样煅烧-水淬后粉碎样品
称“过粉碎”;粉碎过程中也会摻入较多的铁、锰、铬过粉碎率(-0.074mm
质(同粉碎用颚板等材质有关),在一定程度上影响
含量,%
最终精砂的品质。为此,利用a和β石英急剧转变
Fe含量《(PPM)
156.6
89.6
时的体积自膨胀效应,对原矿进行了煅烧-水淬。试
包裹体变化情况基本不变大包裹体爆裂
验在煅烧水淬炉中进行,试验温度为850~1050
[OH]含量(PPM)158.6
123.6
℃,试验流程见图1,原矿直接粉碎和般烧-水淬后
粉碎样品检测比较结果见表2。
1.2.2分级-磁选-浮选试验
人选原矿
试验流程见图2,试验结果见表3。
试验-0.3mm)
煅烧
0.074mm
水1淬
(中)磁选
(强)磁选
粉
磁选尾砂
筛1分
磁选尾砂
混匀
浮选尾砂
浮选精砂
檢样品
试验样品
图2分级-磁选-浮选试验流程
图1煅烧-水淬-粉碎验流程
1)水力分级:为便于熔化和在高温下的脱气外
煅烧-水淬试验结果表明,煅烧水溶后,脉石英排,高纯石英砂严格控制~0.074mm在1%以内,
变得疏松易碎,减少了粉碎过程中的粗颗粒返回次因控制粒度