脉石英反浮选与加压浸出纯化新技术研究

摘要

利用丰富的脉石英资源制备超高纯石英，为新能源太阳能、光导纤维、半导体、集成电路、激光、航空航天、国防军工、核动力能源储存玻璃（防辐射）、高温玻璃等高技术领域提供关键功能性原料。本文以四川某地脉石英为研究对象，进行了工艺矿物学分析，采用磁选、反浮选、加压浸出技术，制备出高纯石英功能材料。
　　工艺矿物学研究表明：石英原矿中杂质主要有两种存在形式，一是矿物包裹体，二是气液包裹体。1-5μm的矿物包裹体粒径中多呈的条带状、环带状团状聚集分布在晶粒缝隙附近；粒度不足1μm的微小包裹体则多呈云雾状弥散分布；检测显示：流体包裹体均一温度200℃-400℃，表明加温高于400℃时可消除这些气液包裹体。石英原矿中主要杂质矿物为云母、长石、含铁矿物、辉石和二次铁污染物等。杂质金属元素氧化物含量分别为/μg.g-1：Al2O3144.45、Fe2O391.86、Na2O63.13、K2O37.19、CaO53.7、MnO10.64，占杂质金属元素总含量的88％。以较大晶粒形式存在的部分云母、长石矿物，单体解离后可通过浮选达到分离，大部分杂质矿物则以微细粒形式包裹在工业级石英晶体中，用常规选矿技术很难实现有效分离。
　　首先采用高梯度磁选机对含铁杂质矿物进行分离。当磁场强度为1.2T、脉动频率300r/min时，精矿石英中各元素的作业除去率分别为/％：Al12.94，Fe38.82％。结果表明，高梯度磁选能有效的去除磨矿过程中产生的机械铁，并去除部分已解离的磁性矿物。
　　对已解离的其它杂质矿物采用反浮选技术分离。试验分三部分进行：含铁杂质矿物反浮选分离是在中性条件下于油酸钠体系中分离的；采用淀粉抑制石英反浮选云母；采用阴阳混合离子捕收剂来反浮选长石。经过浮选，石英砂中总杂质金属元素含量降低了117.1μg/g，浮选作业杂质元素去除率为40.93％。
　　最后，对包裹在石英晶体中的杂质矿物包裹体，采用焙烧-水淬预处理技术，试图在矿物包裹体与石英晶体界面制造裂纹缺陷，为化学浸出提供有利条件；初步探索了加压化学浸出纯化石英技术。分别对不同粒径石英进行了60℃常压下的混合酸浸出正交试验，150℃、200℃密封容器中加压混合酸浸出正交试验。研究表明焙烧-水淬预处理可使矿物包裹体与石英晶体界面因热学差异而产生裂纹。
　　在加温加压环境中随温度上升，分子内能增加，活化能和活化分子数量增加的联合作用加速了M-O键断开的速率，导致石英晶体与矿物包裹体界面产生了更多的晶体缺陷，提高了高能区的化学活性。混合酸与金属元素发生反应速率增加，使金属元素溶出率增加，从而实现石英纯化。

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第1章 绪论

1.1石英的用途

1.2石英开采利用现状

1.3石英选矿提纯工艺

1.4研究目的、意义和内容

第2章 试验设备与试剂

2.1试验矿样

2.2试验设备

2.3试剂

第3章 脉石英工艺矿物学研究

3.1光学显微镜分析

3.2电子探针-能谱分析(EPMA-EDS)

3.3化学成分分析

3.4粒度组成分析

3.5流体包裹体分析

3.6本章小结

第4章 磁选分离试验研究

4.1试验方法

4.2结果与讨论

4.3本章小结

第5章 浮选试验研究

5.1试验方法

5.2浮选试验结果与讨论

5.3试验结果

5.4石英反浮选机理分析

5.5本章小结

第6章 热压浸出提纯技术初探

6.1试验方法

6.2试验结果与讨论

6.3常压60℃浸出与 200℃加压浸出效果比较

6.4机理分析

6.5本章小结

第7章 结论与建议

7.1研究结论

7.2建议

参考文献

致谢

附录