粉石英及其加工与应用.doc

1、粉石英及其加工与应用摘要：形成于硅质岩或泥质、硅质碳酸盐岩类岩石风化壳中的粉石英，是一种非金属天然矿物原料，因其独有的化学、物理性质和多种用途，逐步引起相关工业部门重视。在对原矿经简单有效选矿加工后，产品已在冶金、化工、陶瓷、铸造等相关行业应用，具有替代、更新传统原料，并能提高产品质量、降低制作成本、增强经济效益的效果，应用范围日益扩大。粉石英因其埋藏浅开采便利，基建周期短、投入资金少，各级产品均有相应对口用途使用对象，资源利用率高，最适合小型地方矿业进行开发。 关键词：粉石英、选矿加工、应用技术 中图分类号：P617 文献标识码： A 文章编号： 粉石英，又称风化硅土、高硅土，是一种以二氧化

2、硅为主要组分的硅质岩或泥质硅质碳酸盐岩类岩石，经自然界长期风化作用后形成的粉末状残留石英微粒体，称“天然粉石英” （简称粉石英） 。目前已作为新型非金属矿物原料在工业上加以利用，应用效果良好，但在我国开发利用时间较晚，对粉石英的认知和应用的普及程度尚不高。为此，拟就本文予以推介，以供交流选择利用时参考。 产地地质条件 粉石英作为矿物原料，需要具备相应形成的地质背景条件。赋矿地层为中二叠统鸣山组薄层状硅质岩及硅质灰岩，经风化淋滤后形成并露于地表的风化壳中。 粉石英呈白色疏松粉末状，无粘性和塑性，水中静置易沉积无悬浮物。矿物组成主要为单一微晶石英，直径以 10-30 微米为主。差热分析及 X-射线

3、衍射观测，粉石英全由晶质石英构成。主要化学成分：原矿平均 SiO2 96.27%，Al2O31.75%，Fe2O3 0.62%。经水洗脱泥，可获SiO299.28%，Al2O30.033%， Fe2O3 0.07%的高品位精矿。精矿中 K2O 为 0，Na2O0.21%，CaO、MgO均小于 0.1%，TiO2 0.03%，Pb、Cd、Ar 等有害元素极微。 精矿按 SiO2 和 Al2O3 含量分为 2 级:一级品 SiO297%，Al2O30.3%;二级品 SiO295-97%，Al2O30.3-.0.8%。 粉石英性状及利用现状 粉石英矿物组成为微晶 石英，晶形一般为半自形，等轴粒状，它

4、形不规则状，大小均匀。石英颗粒间呈锒嵌状无胶接触，纯净的粉石英呈白色及灰白色，部分由于受铁质和其他杂质污染呈现黄色、棕色、红色或铁锈色。白度可达 70，一般为 50，用手指捍拿，有细腻而微滑感 ，并容易附在指纹中，不易去除。遇水时，不具可塑性和粘性，粉石英在水中形成混浊液状态，静止时产生明显沉淀。PH 值为 6.3,接近中性。粒度一般为几微米至数十微米，比重为 2.65，饱和吸水率为 33%，比表面积 3633.9cm2/克，耐火度 1790C。 国外粉石英开发利用以美国最早，粉石英在国外除用于磨料、惰性矿物原料，近来亦扩大用于粘结剂，杀虫剂载体，干洗剂和洗衣粉，耐火材料和制作陶瓷釉、翻砂衬面

5、和热固性注模（提高铸件表面光滑度） ，以及化妆品乃至塑料工业。新用途还有用于输油，气管线钢管的混凝土覆盖层等。 三、选矿及产品质量 天然粉石英原料的主要成份是石英，含量一般达 98%，铁、铝等有害杂质含量甚低，化学成份和矿物组成均可满足应用要求，但对产品粒度指标则要求很严。因此，原始矿料一般都需通过选矿加工分级并脱除所含细泥，才能形成按粒度分级的商业级产品，提供给不同工业部门用户使用。 现简要介绍比较实用的几种选矿加工方法： （一）水洗筛分选矿工艺 粉石英选矿使用的方法很简单，选出的原矿经水冲洗，过 80 目网筛后流入洗池，逐级清洗。一般由 5 至 7 级洗池组成，每级高差 0.6m,，面积

6、45m2，每一级置不同孔目的网筛。在第四级洗池中加入适量的Na2Sio3，除去微细泥质物，最后将沉淀物取出晒干，可得到粉石英精矿（含 SiO299%以上，Fe2O30.1%） （二）擦洗分级脱泥流程 用于被铁和细泥污染的粉石英可获得良好效果。在高矿浆浓度下使矿块和矿粒产生擦洗作用，即破碎了矿块也使矿粒表面附着的铁质物屑脱落，擦洗过程中加入水玻璃可使污染石英的铁质物和矿泥充分分散，并在脱泥阶段除去。 （三）水力旋流器流程 具体工艺为：原矿先筛除+0.8mm 组分，-0.8mm 粒级用 25mm 水力旋流器分级，溢流静置脱泥后得到 SiO298.68%、Fe2O30.04%、AL2O30.29%、

7、产率 38.01%的粉石英产品，其-0.043mm 粒级占 92.27%，白度 75，可作生产陶瓷的原料，底流产品 SiO298.98%，Fe2O30.044%，AL2O30.26%，-0.075 mm 粒级仅占 2.86%，筛除-0.15mm 细粒级后，获得-0.8、+0.15mm粒级的硅质砂作平板玻璃原料。 （四）摇床流程 用于处理筛除+0.8mm 粒级后的粉石英，采用 1000500mm 细砂摇床，产出 SiO298.64%、Fe2O30.051%，Al2O30.047%的精矿，其中 0.043mm 粒级占 87.4%，白度 75.4，产率 34.41%，用作陶瓷原料。摇床流程产出的+0

8、.075mm 粒级的硅质砂，筛去-0.15mm 细粒级，得到产率 21.38%的优质玻璃原料。 （五）水洗酸处理流程 是指某些含铁、铝杂质高、硅含量较低的粉石英原矿，由于杂质在粉石英表面的存在状态和形式等原因。在水洗后产品不能符合要求时采取的一种加工处理方法，即粉石英经水洗除泥后，加进一定量酸并适当升温、搅拌，反应完毕后抽滤、水洗涤。 四、粉石英深加工处理 粉石英与高分子材料亲和性差、作填料时易分散不均匀，甚至成团，因此须对粉石英进行深加工，使之反应活性增强。 常用的硅烷偶联剂 KH 系列的各种牌号，用牌号不同的偶联剂处理粉石英分别适应各种树脂。如 KH-550（r-氧基丙基三乙基硅烷）和 K

9、H-560（r-环氧丙氧基丙基三甲基硅烷）适用于酚醛、聚氨脂、有机硅；而KH-570（r-甲基丙烯酸脂丙基三甲基硅烷）和 KH-590（乙烯基三叔丁过氧化硅烷）则适用于丙烯酸脂，不饱和聚脂。 五、粉石英应用 粉石英已经开始在某些工业部门利用或进行相关试验，积累了一些可供借鉴和参政的信息资料与成果，现作概要归纳介绍如下： （一）玻璃和纤维行业应用 据某厂家用粉石英作玻璃器皿制作的生产试验，如制啤酒俱等，取得了效果。对一些透明度要求低的玻璃制品，完全有可能用某种粒级的粉石英作原料，达节约资源的目的。 （二）矿物填料应用 粉石英的细粒和超细粒产品目前应用最广的是在各类产品中作填料。在当前高速发展的建

10、筑行业中，室外乳胶涂料及内墙装饰涂料猛增。 （三）冶金耐火材料应用 生产硅铁合金需大量优质“硅石” ，其质量要求 SiO298%以上，含Al203 低于千分之几。粉石英矿中的粗粒级者（即硅石）成分完全达到此要求，若在生产工艺中加以一定的改进，使其物理状态达到冶炼要求，则其应用前景很大。 （四）铸造行业应用 粉石英可作碳素钢涂料的主要组成成分，还可以作填料加入造型混合料中。生产钢铸件对防粘砂涂料要求很高，如要求融化金属的化学惰性和很高的耐火度。一般纯石英中含微量的助溶剂杂质也将大大降低其耐火度，而对铸钢中占要主要位置的炭素钢而言，粉石英是最为理想的材料。钢的浇铸温度为 1500，高于其它金属和合

11、金的浇铸温度，而粉石英的耐火度1790，高于上述要求。经试验，用粉石英作防粘砂涂料所得铸件表面更为平整光洁，应用于精密铸件效果更为理想。 （五）电瓷行业应用 传统的原料是脉石英粉碎、碾磨成一定粒度再烧结熔制而成。赣西地区发现粉石英引起电瓷行业极大关注，认为这是一种新的高质量的电瓷原料，在全行业进行了试验和推广。粉石英在我国的应用量，电瓷占首位。以宜春粉石英作原料生产的电瓷产品，粒度均匀，10-20 微米的颗粒达 20%，从而改善了坯料颗料配比，使物相均匀、瓷体应力分布均匀而导致瓷质强度增高。同时粉石英的膨胀系数高于块石英粉，有利于电瓷瓶上釉后的强度。 （七）Yr硅微粉 江西省赣西地质矿产开发公

12、司用天然粉石英开发 Tr硅微粉。它是一种独特的新型高纯微晶质石英资源，利用先进的加工设备，采用特殊的超细粉磨、分级、提纯、活化等工艺流程生产而成，该产品为白色粉体，具有优良的电绝缘性、热稳定性、化学惰性、耐腐性等。可广泛应用陶瓷、精密铸造、耐腐材料、橡胶、塑料、绝缘浇注、封装材料系列产品。 六绪语 粉石英作为一种新型非金属类矿物原料，因其具有独有的化学，物理特性，分布较广，开采便利，价格便宜，用途广泛。其开发利用前景相当可观。尤其适合作为发展地方矿业的优选开发对象。 参考文献： 1矿产资源工业要求手册编委会。矿产资源工业要求手册M。北京；地质出版社 2012 2江西省志江西省地质矿产志M。北京：方志出版社 1998 3非金属矿产开发与利用M。北京：中国地质大学出版社 1981