阜新某硅砂开发利用初步研究报告

关键词：硅砂,阜新,国检测试控股集团北京科技有限公司

受甲方的委托，我单位于2016年10月承担该地区硅砂开发利用初步研究项目。其目的是查清该矿区硅砂的物化性质,为该地区硅砂资源的开发利用提供理论依据。

在收到矿样后，我单位迅速开展试验研究工作。通过对原矿性质的研究得知该矿区原矿基本构成为：石英砂65~75%，长石砂22~34%，长英质岩屑砂1~3%，矿物砂（石榴石、铁质、绿帘石等）≤0.5%；混合砂原矿SiO₂含量为88.36%、Al₂O₃含量为5.64%、Fe₂O₃含量为0.42%。

结合本次开发利用的拟定方向来看，原矿显然还不能直接用于玻璃、陶瓷和铸造、铸钢等行业。因此必须要通过一定的选矿工艺来提高硅含量，进一步降低铝、铁含量，才能生产出满足玻璃、陶瓷、铸造、铸钢等工业要求的硅砂原料。

我国早在70年代就开始进行了硅砂浮选分离长石、石英的选矿试验研究工作，目前长石与石英的浮选分离主要包括“氢氟酸浮选工艺”、“无氟浮选工艺”、“氢氟酸浮选新工艺”、“碱法浮选新工艺”、“中性选别新工艺”。

“氢氟酸浮选工艺”是指用氟化物作长石活化剂，用胺类捕收剂吸附长石表面，从而使长石与石英分离，这种方法长石和石英的分离效果十分理想，可以生产出优质石英砂，但是由于选矿厂排出的废水中氟离子含量偏高，对环境造成污染，应用受到一定限制，目前已经不再使用。

“无氟浮选工艺”是指不用氟化物作活化剂浮选分离长石与石英的方法，又分为“无氟无酸浮选工艺”和“无氟有酸浮选工艺”。“无氟无酸浮选工艺”生产工艺目前在我国内蒙大林、河北围场等地均以失败告终。而“无氟有酸浮选工艺”（以下简称无氟浮选工艺），生产工艺稳定，产品指标能满足一般浮法玻璃要求，对环境无污染，目前已在生产中得到实际应用。

2001年我院“氢氟酸浮选新工艺”浮选分离长石、石英专利技术是在“氢氟酸浮选工艺”基础上发展的新技术、新工艺，已获国内发明专利权。同传统的氢氟酸浮选法相比，浮选分离长石、石英专利技术的分选指标好，药剂用量少，生产成本低，选矿废水中氟离子含量低，解决了选矿废水中氟离子对环境的污染问题，但是要求浮选厂附近有河流，防止氟离子的沉积。

2001年由我院研究成功并且在山东省威海市旭口硅砂矿成功投产的“碱法浮选新工艺”，经过三年的生产运行，已经证明该工艺是可靠的，技术是成熟的，其水、电、药剂费用在35～45元之间，但是华北、东北地区原矿性质决定了该方法对于此类硅砂并不经济可行，提硅效果不明显。

2005年我院开始研究“中性环境硅砂选别工艺”，该工艺的特点：不使用有机药剂，解决了现有工艺环境污染问题和设备腐蚀问题；产品指标易于调整，流程易于控制；大幅度降低了选矿成本，生产一吨石英精砂的水、电、药剂费用降低至20元以下；精矿指标SiO₂含量可以在95～98%，Fe₂O₃含量降低至0.10%以下，产率在60～85%。

作为硅砂资源的开发利用，用量最大的是玻璃行业、陶瓷行业和铸造行业。目前浮法玻璃用石英砂要求SiO₂含量可以在98.0±0.2%以上，工业生产主要使用“无氟浮选工艺”、“氢氟酸浮选新工艺”、“碱法浮选新工艺”，其副产品长石主要用于陶瓷行业；高端的铸钢用砂（以下简称铸钢砂）要求SiO₂含量可以在98.0±1％以上，但是要求石英砂表面不能残留有影响树脂粘结的有机药剂，“中性选别新工艺”开辟了一条新的思路。

根据矿区硅砂资源的特点，本研究采用了我院氢氟酸浮选新工艺和无氟浮选两种工艺进行了浮法玻璃用砂初步探索性试验，为该矿区硅砂经过选矿用于浮法玻璃提供参考依据。在两种工艺条件下都得到了较好的指标，说明硅砂原矿可选性较好。通过氢氟酸浮选新工艺和无氟浮选工艺获得的石英精矿和长石精矿产品技术指标分别见表1、表2。

表1  氢氟酸浮选新工艺最终产品技术指标

表2  无氟浮选工艺最终产品技术指标

根据矿区硅砂资源的特点，本研究采用了“中性选别新工艺”进行了铸钢用砂初步探索性试验，为该矿区硅砂经过选矿用于铸钢行业提供参考依据。石英精矿产品技术指标见表3。

表3  中性选别新工艺代表性产品技术指标

经过不同条件选别，可使SiO₂含量达到90%以上。其中一级石英硅砂可基本满足铸钢用砂标准，二级石英硅砂可用作普通铸造砂产品。