院 長： 田震遠(yuǎn)
總工程師： 馮德純
室 主 任： 張兄明
副 主 任： 薛艷永
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：郭銀祥
報(bào)告編寫： 郭銀祥、鄒蔚蔚
參加試驗(yàn)人員：張兄明、薛艷永、胡陽惠、賈燕萍、郭銀祥、鄒蔚蔚、馮德純
一、前言
新沂市為充分利用當(dāng)?shù)靥烊还枭白鰞?yōu)質(zhì)浮法玻璃的原料，于2002年2月委托我院對新沂新甸鄉(xiāng)天然硅進(jìn)行選礦試驗(yàn)研究。砂樣由新沂市金榜硅砂精選公司提供。
新沂硅砂為含長石的天然硅砂。分離含長石天然硅砂的最有效方法是浮選。目前世界上浮選分離長石、石英有兩種方法：氫氟酸浮選法和無氟浮選法。
傳統(tǒng)的氫氟酸硅砂浮選法從二十世紀(jì)五十年代就開始用于工業(yè)生產(chǎn)，已有五十多年的歷史。該方法長石、石英的分選性好，可以獲得質(zhì)量好的石英砂產(chǎn)品和長石副產(chǎn)品。但因該方法將活化劑直接加到浮選系統(tǒng)，礦漿中存在大量多余的活化劑，使浮選廢水中含有大量的氟離子。選礦廢水直接外排對環(huán)境會產(chǎn)生污染，如對浮選廢水處理后再排放又增加了生產(chǎn)成本，限制了該方法的應(yīng)用。目前德國在高嶺土選礦選礦上應(yīng)用主要是高嶺土的價(jià)格較高，對成本影響不大。
無氟浮選法是為解決氫氟酸法對環(huán)境污染而發(fā)明的。該方法不用氫氟酸，因此消除了氫氟酸法氟離子對環(huán)境的污染。但該方法的長石、石英的分選性不如氫氟酸法好，影響了硅砂無氟浮選法的推廣和應(yīng)用
為解決浮法玻璃優(yōu)質(zhì)原料供應(yīng)問題，我院對含長石天然硅砂進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究工作，并取得了巨大成就。我院的預(yù)活化降氟浮選含長石硅砂專利技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)的氫氟酸浮選法，同時(shí)還能減少捕收劑的用量，降低了生產(chǎn)成本。而最主要的是解決了傳統(tǒng)氫氟酸浮選法對環(huán)境的污染問題
我院收到試驗(yàn)砂樣后，采用新的專利技術(shù)立即開展了試驗(yàn)研究工作，并取得了滿意的結(jié)果。采用磨礦—浮選流程的試驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到優(yōu)質(zhì)浮法玻璃對硅質(zhì)原料要求的指標(biāo)。石英精砂的化學(xué)成份：SiO2 98.65%， Al2O3 0.84%， Fe 2O3 ＜0.06 %±0.005% ，TiO2<0.05%, CaO+MgO<0.1，粒度：>0.71mm的粒級0， <0.10mm粒級≤5%。 長石化學(xué)成份達(dá)到：Al2O3 >18.11%， Fe2O3 ＜0.3%，粒度：0.10～0.71mm，可以做為優(yōu)質(zhì)長石產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。
二、試樣制備及化學(xué)分析：
1.試樣制備：砂樣由新沂金榜硅砂精選公司提供，采自該公司生產(chǎn)線生產(chǎn)的硅砂產(chǎn)品。砂樣到院后首先涼干，然后縮分成適合浮選的小樣。
2.砂樣的粒度分析和化學(xué)成分分析：該砂樣為磨礦后的產(chǎn)品，砂樣粒度較粗，+0.3mm粒級占64.25%,其中+0.63mm粒級占33.02%；砂中Al2O3和 Fe2O3的含量均較高，浮玻璃廠只能配料使用。砂樣粒度篩分分析和化學(xué)分析結(jié)果見表1和表2
表1 砂樣粒度篩分分析結(jié)果
表2 砂樣化學(xué)全分析結(jié)果
三、選礦試驗(yàn)研究：
1.條件試驗(yàn)：
根據(jù)新沂硅砂的特性及我們選礦試驗(yàn)研究的經(jīng)驗(yàn)，本次試驗(yàn)的重點(diǎn)是確定浮選前硅砂表面處理的方法和工藝條件。對硅砂的表面處理方法有兩種：擦洗和磨礦。一般情況下盡量不用磨礦的方法。因磨礦不可避免要帶來過粉碎，降低產(chǎn)率。
1）表面處理?xiàng)l件試驗(yàn)：
（1）擦洗試驗(yàn)：擦洗浮選試驗(yàn)主要進(jìn)行了洗時(shí)間、擦洗介質(zhì)種類、擦洗介質(zhì)用量試驗(yàn)。
a. 擦洗時(shí)間試驗(yàn)：選擇了擦洗10分鐘、20分鐘、30分鐘三個(gè)條件，其試驗(yàn)結(jié)果見表3
表3 擦洗時(shí)間試驗(yàn)
從表3試驗(yàn)結(jié)果可以看出，如果采用擦洗—浮選工藝流程，擦洗時(shí)間要在30分鐘以上。
b. 擦洗介質(zhì)種類試驗(yàn)：選用三種介質(zhì)，擦洗時(shí)間均為20分鐘，其試驗(yàn)結(jié)果見4。
表4 擦洗介質(zhì)種類試驗(yàn)
從表4試驗(yàn)結(jié)果可以看出，擦洗介質(zhì)以NaCO3效果為好。
C．擦洗介質(zhì)用量試驗(yàn)：考慮介質(zhì)用量對生產(chǎn)成本的影響，介質(zhì)用量只選用了1Kg/t原砂和2Kg/t原砂。擦洗介質(zhì)用量試驗(yàn)結(jié)果見表5。
表5 擦洗介質(zhì)用量試驗(yàn)結(jié)果
從表5試驗(yàn)結(jié)果可以看出，介質(zhì)用量在1Kg/t原砂和2Kg/t原砂時(shí)，浮選效果相差不大，故應(yīng)選小用量。
綜合分析擦洗—浮選工藝流程，加介質(zhì)與不加介質(zhì)相比，只要擦洗時(shí)間增加到30分鐘，浮選效果比加介質(zhì)還好。故若采用擦洗—浮選工藝流程宜選用不加介質(zhì)的工藝流程。
(2)磨礦試驗(yàn)：選用了磨礦時(shí)間為2分鐘、3分鐘、4分鐘、6分鐘四個(gè)條件，由于不加介質(zhì)磨礦的浮選效果比較好，故未再進(jìn)行磨礦加介質(zhì)的試驗(yàn)。磨礦濃度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定為65%。磨礦時(shí)間試驗(yàn)：試驗(yàn)結(jié)果見表6。
表6 磨礦條件試驗(yàn)
從表6試驗(yàn)結(jié)果可以看出，磨礦時(shí)間4分鐘和6分鐘時(shí)浮選效果相差不大，但磨礦時(shí)間4分鐘時(shí)產(chǎn)率可提高4.62%,故磨礦時(shí)間選用4分鐘為宜。
2)浮選條件試驗(yàn)：新浮選工藝方法藥劑種類僅使用調(diào)整劑和浮選劑兩種浮選藥劑，調(diào)整劑主要是用以調(diào)整浮選礦漿的PH值，其用量已由以往的試驗(yàn)研究的經(jīng)驗(yàn)確定，因此，只進(jìn)行了浮選劑的用量試驗(yàn)研究。該種浮選劑是我們新專利方法研制出的專用浮選劑，生產(chǎn)時(shí)能確保供應(yīng)。浮選劑用量試驗(yàn)結(jié)果見表7。
表7 浮選劑用量試驗(yàn)
從表7試驗(yàn)結(jié)果可以看出，浮選劑用量在1.75Kg/Kg原砂時(shí)產(chǎn)品就能達(dá)到要求。再增加用量時(shí)，石英精砂的產(chǎn)品質(zhì)量有所提高，但增加幅度不大，而長石產(chǎn)品的質(zhì)量反而下降。
2 選礦工藝流程的確定：
從條件試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用擦洗—浮選工藝流程和磨礦—浮選工藝流程都能獲得符合優(yōu)質(zhì)浮玻璃要求的石英精砂。但兩種工藝流程對比可以看出，擦洗—浮選工藝流程的浮選藥劑用量大。磨礦—浮選工藝流程雖然產(chǎn)率偏低，但浮選劑用量少。將兩種工藝流程的產(chǎn)品最佳的試驗(yàn)結(jié)果比較列于表8。
表8 兩種工藝流程試驗(yàn)結(jié)果對比表
綜合比較選成本，磨礦—浮選工藝流程要低。
如果能把磨礦產(chǎn)生的細(xì)泥利用，還可降低生產(chǎn)成本。為此，對磨礦細(xì)泥進(jìn)行了化學(xué)成分分析。分析結(jié)果見表9。
表9 磨礦脫出細(xì)泥的化學(xué)成分分析結(jié)果
3 穩(wěn)定試驗(yàn)：
1)根據(jù)條件試驗(yàn)結(jié)果，穩(wěn)定試驗(yàn)的條件確定如下。
磨礦時(shí)間：4分鐘。
調(diào)整劑用量：2.0Kg/t原砂。
浮選劑用量：2.0Kg/t原砂.。
2）穩(wěn)定試驗(yàn)結(jié)果：穩(wěn)定試驗(yàn)結(jié)果列于表10。石英精砂的化學(xué)全分析結(jié)果見表11，粒度分析結(jié)果見表12。長石化學(xué)全分析結(jié)果見表13，粒度分析結(jié)果見表14。
表10 穩(wěn)定試驗(yàn)結(jié)果
表11 石英精砂化學(xué)全分析結(jié)果
表12 石英精砂粒度篩分分析結(jié)果
表13 長石化學(xué)全分析結(jié)果
表14 長石粒度篩分分析結(jié)果
3 選礦工藝流程：推薦的選礦工藝流程見圖1。
新鮮水 原 砂
磨 礦
脫 泥
活化劑
泥水
預(yù) 活 化
脫 氟
藥劑
水 降氟處理
泥水 脫水 脫藥
調(diào)整劑、浮選劑
藥水
調(diào) 漿
浮 選
長石脫水 石英脫水
長石 水 石英
外排水
圖1 磨礦—浮選工藝流程圖
四、降氟處理和選礦廢水循環(huán)利用試驗(yàn)
對新沂硅砂的選礦試驗(yàn)研究除了進(jìn)行選礦工藝、浮選藥劑、浮選前表面處理的試驗(yàn)研究外，重點(diǎn)進(jìn)行了降氟處理和選礦廢水循環(huán)利用的試驗(yàn)研究工作。結(jié)合新沂情況，對降氟處理進(jìn)行了多方案試驗(yàn)，使各工序的選礦廢水盡量循環(huán)使用，以減少選礦用水的消耗。
1）降氟處理試驗(yàn)
以往的氫氟酸浮選法都是對選礦廢水進(jìn)行降氟處理，使廢水中的氟離子含量降低，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，這種方法的廢水處理量大，而且處理后廢水中的氟離子含量只能到10mg/l左右。新的浮選法在脫氟后直接對礦漿進(jìn)行降氟處理，而又不影響浮選效果，這就是本方法的技術(shù)決竅。降氟處理所用的藥劑為工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品，其基本原理是降氟處理藥劑對SiF6-2的絡(luò)合作用。
選礦含氟水的氟離子含量由國家環(huán)保局環(huán)境檢測中心測定。降氟處理脫出的水的氟離子量為1.96mg/l，低于國家標(biāo)準(zhǔn)10 mg/l的指標(biāo)。浮選廢水中的氟離子量為0.21mg/l, 大大低于國家標(biāo)準(zhǔn)10 mg/l的指標(biāo)。
降氟處理流程如圖2所示。圖中干礦量以入浮選一噸計(jì)，石英砂浮選作業(yè)產(chǎn)率設(shè)定為80%。選礦含氟水的氟離子含量測定結(jié)果如表13所示。
表13 選礦含氟水氟離子含量測定結(jié)果
從降氟處理工藝流程圖可以看出，浮選處理一噸入選砂需新鮮水6.869噸，外排廢水6.669噸。
新鮮水 (6.869t/h)
原 砂 100 65 γ（%） 濃度(%)
1.11 0.6 干礦(以入浮選 1t計(jì)) 水量(t/h)
0.6 磨 礦 100. 20
1.11 4.44 90 92
3 84 1.0 0.087
脫 泥
1.00 藥劑 90 65
0.11 4.353 1.0 0.54
4.353 泥水
預(yù) 活 化 90 65
1.0 0.54 90 92
0 0 脫水脫氟 1.0 0.087
0 0.34 藥劑 90 30
水 1.0 2.33
2.243 90 92
降氟處理 1.0 0.087
2.243 90 20
泥水 1.0 4.0 90 92
3.913 脫水 脫藥 1.0 0.087
藥 劑
3.931 藥水 90 65
1.0 0.54
0.453
沉淀 調(diào) 漿
90 30
1.0 2.33
0.113 1.677
浮 選
22 83
0.22 0.04 長石脫水 石英脫水 78.00 83
0.78 0.16
長 石 水 石 英
0 0
0 2.13 2.13
外排水 (6.669t/h)
圖2 降氟處理工藝流程圖
2) 選礦廢水循環(huán)利用試驗(yàn)
選礦廢水分四個(gè)系統(tǒng)，其中三個(gè)系統(tǒng)循環(huán)使用，一個(gè)系統(tǒng)外排。兩個(gè)循環(huán)系統(tǒng)為：（1）預(yù)活化高氟循環(huán)水； （2）磨礦脫泥水與降氟處理水混合后循環(huán)；（3）浮選循環(huán)水。外排系統(tǒng)為脫泥和降氟處理多余的水。
預(yù)活化處理高含氟水循環(huán)和浮選廢水循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果如表14所示。
表14 預(yù)活化處理高含氟水循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果
五、 選礦藥劑費(fèi)用分析：選礦藥劑費(fèi)計(jì)算結(jié)果見表15。
表15 藥劑費(fèi)用初步分析結(jié)果（以每噸產(chǎn)品計(jì)）
注：1. 藥劑費(fèi)用按長石為產(chǎn)品銷售計(jì)算。
2. 活化劑價(jià)為浙江螢光化學(xué)公司報(bào)價(jià)。
3. 調(diào)整劑價(jià)北京化工原料供應(yīng)公司報(bào)800元/噸（用戶自己用罐車?yán)?/span>
4. 捕收劑DY-1由我院供應(yīng)。
六、試驗(yàn)研究結(jié)論
1. 新沂硅砂為含長石的天然硅砂，原砂中SiO2含量低，Al2O3和 Fe2O3含量高，不能直接做浮法玻璃的原料，必須進(jìn)行選礦處理才能滿足浮法玻璃對硅質(zhì)原料的要求。
2 采用我院浮選分離長石、石英新工藝專利技術(shù)可生產(chǎn)滿足浮法玻璃要求的優(yōu)質(zhì)石英砂，SiO2含量達(dá)到98.65%，Al2O3含量降到0.8%左右, Fe2O3含量降到0.06%以下。通過預(yù)活化和降氟處理使選礦廢水的氟離子含量降到3mg/l以下，大大低于國家規(guī)定的10mg/l的標(biāo)準(zhǔn)（《污水綜合排放》GB8978—1996）。
3. 浮選所得長石的Fe2O3含量在0.3%以下，Al2O3含量、K2O和Na2O的含量較高，可以做為優(yōu)質(zhì)長石產(chǎn)品。
4. 本次試驗(yàn)工藝制度合理、試驗(yàn)穩(wěn)定，試驗(yàn)所得的工藝技術(shù)參數(shù)可靠。試驗(yàn)工藝流程、有關(guān)參數(shù)和指標(biāo)可做為選礦廠設(shè)計(jì)依據(jù)。但根據(jù)我院已有的選礦廠生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)指標(biāo)要比試驗(yàn)指標(biāo)擴(kuò)大，如：捕收劑的用量要擴(kuò)大10%～20%，浮選時(shí)間要擴(kuò)大一倍。在浮選設(shè)備性能穩(wěn)定、浮選系統(tǒng)沒有干擾離子的情況下，產(chǎn)品指標(biāo)波動(dòng)范圍與試驗(yàn)指標(biāo)將能一致。工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備與試驗(yàn)設(shè)備差別最大的是擦洗的擦洗性能和浮選機(jī)的浮選性能。對棒型浮選機(jī)我們已有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn).
5. 磨礦脫出的泥，化學(xué)成份可滿足陶瓷壞料要求，建議做為付產(chǎn)品銷售。
6. 本次試驗(yàn)的工藝流程的選礦廢水分三個(gè)系統(tǒng)循環(huán)使用，每浮選一噸硅砂全廠外排水6.669噸，新鮮水用量為6.869噸。所以選廠的新鮮水耗量少。
京ICP備20031818號-1、京ICP備20031818號-2
版權(quán)所有：國檢測試控股集團(tuán)北京科技有限公司