石英砂中鋁雜質(zhì)的存在形式及去除方法
鋁是高純石英砂的主要雜質(zhì)元素,在晶格中經(jīng)常替代Si4+,并會引入平衡電荷離子(Na+、Li+等),另外在x或γ射線輻照下,Al3+會產(chǎn)生色心,危害石英玻璃耐輻照性能。
鋁元素在石英砂主要是以3種形式存在:
§ 一是存在于長石、云母和粘土等含鋁礦物中;
§ 二是以包裹體形式存在石英晶體內(nèi);
§ 三是以類質(zhì)同象形式存在石英晶格中。
對于以不同形式存在的鋁元素,去除方式也各有不同:
(1)對于粘土類礦物,一般采用脫泥的方法便可去除。
(2)對于替換硅原子存在于石英晶格網(wǎng)中的鋁雜質(zhì)和流體包裹體,一般處理方法較難去除,可采用高溫焙燒和氫氟酸酸洗。
(3)對于長石類含鋁礦石,因長石是石英晶體中的Si4+被Al3+取代后混入K+、Na+等金屬陽離子而形成的架狀硅酸鹽類礦物,所以,長石與石英的物理性質(zhì)相近,重選和磁選很難將長石與石英分離,浮選是兩者分離最有效的方法。
長石和石英的浮選方法分為氫氟酸法和無氟浮選法兩類。
氫氟酸法是長石和石英分離的傳統(tǒng)方法,也是技術(shù)較為成熟,應(yīng)用較為廣泛的技術(shù),是在pH=2~3時(shí),向礦漿中加入適量的HF和陽離子捕收劑將長石優(yōu)先浮出,達(dá)到長石與石英浮選分離目的的方法。
目前,氫氟酸法在工業(yè)應(yīng)用上效果也較好,曾經(jīng)是長石和石英分離的主要工藝,但因HF有劇毒性,對環(huán)境的危害較大,現(xiàn)在已較少或禁止使用了,改用無氟浮選工藝。
無氟浮選法是為改變有氟法對環(huán)境嚴(yán)重的危害而發(fā)展的工藝,有堿性浮石英法、中性浮長石法和酸性浮長石法三種,酸性法因較為成熟而被廣泛用于工業(yè)上。
①酸性浮長石法是在pH=2~3左右,用陰陽離子混合捕收劑優(yōu)先浮出長石,是主要的長石和石英浮選分離方法。
②中性浮長石法是在中性介質(zhì)中,以六偏磷酸鈉為抑制劑,以陰陽離子混合捕收劑優(yōu)先浮選長石的方法。
③堿性浮石英法是在pH=11~12時(shí),以堿土金屬離子如Ca2+、Na+等作為活化劑,用烷基磺酸鹽優(yōu)先浮選出石英的方法。通過測試堿性浮長石體系中長石表面的ζ電位以及Ca2+的吸附,表明長石受到抑制;在加入1-十二烷醇這種非離子表面活性劑時(shí),石英回收率上升明顯,通過測試表面張力分析其機(jī)理得出,表面活性劑在磺酸鹽和金屬陽離子形成的中性絡(luò)合物半膠束吸附于石英表面過程中起到促進(jìn)劑的作用,并在采用長鏈烷基磺酸時(shí),起分散劑作用。
鋁雜質(zhì)的去除主要是脫泥和浮選,其中長石和石英浮選分離經(jīng)歷了從有氟有酸到無氟無酸的發(fā)展過程,目前以酸性浮長石法在工業(yè)上的應(yīng)用最為廣泛、成熟,但這一工藝需在強(qiáng)酸下進(jìn)行,操作不便且易腐蝕設(shè)備,因此無氟無酸法的工業(yè)應(yīng)用將成為新的發(fā)展方向,其中陰陽離子捕收劑的選擇則是研究的熱點(diǎn)。






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