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武汉理工大学张凌燕教授:石英矿石性质与选矿提纯

   2021-11-02 中国粉体网9920
导读

中国粉体网讯 石英资源是一种重要的非金属矿资源,可作为加工玻璃砂、工业硅等原料,是冶金、化工、玻璃、陶瓷、铸造、橡胶等行业的重要原料,也是电子信息产业、光伏、新能源产业和有机硅新材料产业发展的基石。七

中国粉体网讯  石英资源是一种重要的非金属矿资源,可作为加工玻璃砂、工业硅等原料,是冶金、化工、玻璃、陶瓷、铸造、橡胶等行业的重要原料,也是电子信息产业、光伏、新能源产业和有机硅新材料产业发展的基石。




七大石英矿石种类与组成特点




自然界石英矿床成因多种多样,目前常见可供开发利用的石英矿床工业类型有天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、天然石英砂和花岗岩石英七类。




天然水晶




天然水晶为透明的大型石英结晶体矿物,主要成分为二氧化硅。水晶多是在岩洞、岩石裂缝或节理、断层中自然生长形成的,其生长条件比较苛刻,必须同时满足4个条件:充裕的生长空间,能够提供富含二氧化硅的热液,一定的温度和压力,足够生长时间。我国天然水晶资源分布广泛,其中以江苏东海地区最为丰富。




石英砂岩




石英砂岩是经过沉积作用固结的砂质沉积岩,其石英和硅质碎屑含量一般>95%,副矿物多为长石、云母和黏土矿物,胶结物一般为硅质。




石英岩




石英岩通常是由石英砂岩或其他硅质岩经区域变质作用或热接触变质作用而形成的变质岩石,伴生矿物除长石、云母和黏土矿物以外,往往还含有微量的电气石、赤铁矿和锆石等。与石英砂岩相比,石英岩其矿石更加致密坚硬。




脉石英




主要是在岩浆热液作用下形成的,通常呈致密块状构造,其矿物成分单一,几乎全部为石英,SiO2含量一般在99%以上。




粉石英




通常由硅质母岩在特殊的地质构造条件下(温湿的古气候、地形平缓古地理、水力作用等)风化解体而成的沉积风化型矿床,石英含量通常为95%~98%,有的可高达99%以上。




天然石英砂




天然石英砂是由花岗岩、石英岩、石英砂岩和脉石英等母岩经过自然界长期风化而形成的一种以石英为主要矿物成分的砂状石英矿物原料,其伴生矿物包括长石、岩屑、云母、黏土矿物及锆英石、电气石、钛铁矿和角闪石等重矿物,主要为海相沉积砂矿床和河湖相沉积砂矿床。




花岗岩石英




指由于岩浆作用固结成岩形成的大颗粒花岗岩或花岗伟晶岩(白岗岩)中的石英。该类矿床中的石英品位多在25%左右,矿物杂质主要来自石英颗粒中的流体包裹体级晶格杂质元素。




由于不同矿床工业类型的形成地质条件不同,使石英的矿床规模大小、矿石组成结构以及石英的晶体结构、晶体化学、粒度、球度和圆度等都存在较大差别。




石英矿床工业类型与应用特点的关系








石英矿石的选矿提纯




一方面,石英原料矿含有大量的杂质,杂质可以根据其组成和结构分为两大类:非结构组成性杂质与结构组成性杂质。非结构组成性杂质一般指的就是附着在晶体表面或者随晶体生成的某些物质,例如云母和长石。结构组成性杂质一般是由于晶体在生长的过程中,受到一定的地质环境影响,导致石英晶体内部存在的杂质。结构组成性杂质又主要是以流体包裹体和杂质离子两种形式存在。并且,石英砂中的杂质以结构组成性杂质为主。由于结构组成性杂质一般都存在于晶体内部,所以去除这些杂质十分困难。




另一方面,不同的应用领域对于石英矿石有着不同的技术要求。如:




玻璃领域:生产玻璃所用的石英砂一般为精制石英砂,SiO2∈99~99.5%,Fe2O3∈0.02~0.015%,粒度范围2~2500目;




陶瓷领域:生产陶瓷所用的石英砂SiO2>90%,Fe2O3∈0.06~0.02%,耐火度达到1750℃。粒度范围1~0.005mm;




耐火材料:SiO2≥97.5%,Al2O3∈0.7~0.3%,Fe2O3∈0.4~0.1%,H2O≤0.5%,散料体积密度1.9~2.1g/m,衬层体积密度1.75~1.8g/m,粒度5.1~0.021mm;




铸造领域:铸造所用石英砂SiO2∈97.5%~99.6%(正负0.5%),Fe2O3<1%。砂粒光洁,含泥量<0.2~0.3%,角型系数<1.35~1.47,含水量<6%;




电子及微电子设备、先进制造、光学纤维、太阳能光伏发电产业、半导体材料、高等级光学材料、航天器视窗等高端领域要求大于99.9%甚至99.99%的超高纯石英。




因此,对于石英矿石的选矿提纯研究具有重要意义。石英矿石种类及其杂质组成状况与选矿提纯技术密切相关,实践中并非原矿SiO2越高经选矿提纯后可达到的技术指标越好。




2021年11月18-19日,由中国粉体网主办的“2021(第五届)全国石英大会暨展览会”将于江西赣州锦江国际酒店举办,届时将邀请来自武汉理工大学矿物资源加工与环境湖北省重点实验室副主任张凌燕作《石英矿石性质与选矿提纯》报告。张凌燕教授将全面介绍石英矿石(资源)向石英原料或石英材料加工或转化过程中矿石的类型、杂质组成、包裹体状况与选矿、提纯工艺的关联关系和选择,为科学、精准地开展选矿与提纯工作提供基础和依据,达到高效选矿提纯获得高质量石英原料的目的。








个人简历




张凌燕,男,1963.03-,武汉理工大学资源与环境工程学院教授,博士。中国建筑材料联合会科技教育委员会委员、中国硅酸盐学会非金属矿分会理事。




研究方向包括非金属矿选矿、超细矿物粉体的分级改性及新型矿物材料的开发等领域的基础及应用研究,主要涉及石英、石墨等多种非金属矿。“十三五”国家重点研发专项课题负责人,主持并完成国家及企业合作项目70余项,2020年获安徽省科学技术二等奖,发表学术论文80余篇,出版专著1部、规划教材1部,获授权发明专利4件。


 
(文/小编)
 
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