广西粉石英除铁工艺的研究-矿产综合利用.DOC

广西石英粉除铁工艺研究 ，刘永胜 （安徽建筑大学城建学院土木工程系， 安徽 合肥238076） 摘要：3:1，60℃下加入保险粉1.5wt%（占石英粉原料的重量比），溶解后，加入柠檬酸钠与柠檬酸，总量为2.5wt%（占石英粉原料的质量比），柠檬酸钠与柠檬酸重量比3:2，在搅拌下保温60 min，经过滤、洗涤、干燥，原料的白度从55.8%上升为83.3%。 关键词：石英粉 试验部分 原料仪器 表1 石英粉原料中杂质含量/（μg·g-1） Tab.1 The chemical composition of impurities in raw materials Al Ba Fe K Mn P Na Ni Sr 184 2.36 63.9 27.8 3.04 7.04 29.7 0.42 0.56 从表1中可以看出，原料中的主要杂质为Al、Fe，Al，其含量较高，可能是因为原料中含有粘土类杂质，可通过擦洗法去除；本文主要研究去除石英粉中的铁杂质的方法。 仪器：WSB-2型全自动白度计、PE5300DV型电感耦合等离子直读光谱仪分析(ICP)、数显恒温水浴锅 1.2 试验方法 1.2.1样品处理 采取一定的工艺，用擦洗法将广西石英粉原料中的含铝杂质—粘土除去，使得样品的白度从55.8%上升为62.3%。 1.2.2 还原配位法 还原法[5]是指在反应过程中，化合价，法是将一种中等强度的有机酸，与表面的杂质发生反应，且还能与反应后的杂质离子形成稳定的配位化合物，降低杂质离子在颗粒表面的浓度，同时防止离子在洗涤过程中产生沉淀，使中杂质含量进一步降低。 结果与讨论 其化学反应为： 2.1 还原剂用量对石英粉白度的影响 取一定量擦洗后的石英粉原料，用水调浆，使液固比为3:1（重量比），放入已恒温的水浴锅中并搅拌，向其中加入一定量的保险粉，溶解后，再向其中加入适量的柠檬酸，保温一段时间后，趁热过滤、洗涤、干燥。 为研究保险粉用量对石英粉白度的影响，试验中固定了反应温度为50℃、反应时间为50 min、液固比为3:1、柠檬酸用量（占石英粉原料的重量比）为2%，进行保险粉用量（占石英粉原料的重量比），试验,试验结果见图1。 图1 保险粉用量对石英粉白度的影响 Fig1 Effect of hydrosulfite dosage on whiteness of quartz powder 由图1可知，随着保险粉用量的增加，石英粉的白度呈上升趋势。当保险粉用量为1.5%时，其白度达到最大值，为81.1%。当保险粉用量超过1.5%，石英粉白度反而有所下降。其原因在于过量的保险粉在酸性环境中有可能生成单质S，附着在石英粉的颗粒表面，从而影响石英粉的白度和纯度。因此其适宜加入量为原料的1.5%。 2.2 配位剂用量对石英粉白度的影响 石英粉中三价铁的氧化物不溶于水，也难溶于稀酸，却与保险粉反应，使三价铁还原为可溶于水的二价铁，从而随洗涤除去。但在洗涤过程中，二价铁离子容易被空气中的氧气氧化成三价铁离子，三价铁离子立即水解成氢氧化铁，吸附在石英粉表面，使得石英粉返黄。针对保险粉漂白的石英粉易返黄的缺点，在漂白过程中添加适量的配位剂，它与可溶性二价铁离子形成可溶于水的配离子，配离子随洗涤去除。添加适量的配位剂，一方面在洗涤过程中不会使二价铁离子被氧化，另一方面刚生成的二价铁离子被配位，加快了保险粉还原三价铁的反应速度。试验中加入柠檬酸，使二价铁离子与之配位，经洗涤、过滤随滤液除去，以达到除铁的目的。 为研究柠檬酸用量对石英粉白度的影响，试验固定反应温度为50℃、反应时间50 min、液固比3:1、保险粉的用量1.5%，进行柠檬酸用量（占石英粉原料的重量比）试验，结果见图2。 图2 柠檬酸用量对石英粉白度的影响 Fig.2 Effect of citric acid concentration on whiteness of quartz powder 由图2可知，随着柠檬酸用量的增加，石英粉的白度呈现先增大后减小的趋势。当柠檬酸加入量为2.5%时，石英粉的白度达到最大值，为81.8%；随着柠檬酸的用量继续增加，白度反而有所降低。柠檬酸用量不宜过高的主要原因是提高柠檬酸用量，矿浆的pH值会随之下降。随着酸度增加，一方面使得保险粉加速分解成S，影响样品的白度和纯度，另一方面是因为酸度增加，保险粉还原Fe2O3的能力下降，使产品中Fe2O3含量随之增加，白度亦降低。因此，柠檬酸的最佳用量为2.5%，此时石英粉有较高的白度值。 试验证明柠檬酸和保险粉共同作用效果良好，通过加入柠檬酸，与被还原的二价铁离子配位，经洗涤、过滤随滤液除去，以达到除铁的目的。最佳的配比为：柠檬酸用量为2.5wt%，保险粉用量为1.5wt%。 2.3 反应温度对原料白度的影响