SCT型非金属除铁磁选机在石英砂除铁中的应用

马 超，韩 呈，李逢春，李春雷，任启乐

（1.中钢集团安徽天源科技股份有限公司，马鞍山 243000；2.蚌埠玻璃工业设计研究院，蚌埠 233010；3.江苏张家港市锦丰镇华尔润玻璃产业股份有限公司，张家港 215600）

石英石亦称硅石，是一种质地坚硬、耐磨、化学性质稳定的硅酸盐类矿物。在自然界中以石英砂岩、石英岩和脉石英存在。石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒，其主要矿物成分是SiO2，乳白色或无色半透明状，硬度达到7，其化学、热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，微溶于KOH溶液，熔点1 750℃。

石英石原矿中一般会含有部分铁杂质，光学仪器成像显示，石英砂中铁杂质以薄膜铁形式附于石英表面，或镶嵌于石英颗粒之间，或存在于石英内部杂质带、杂质相中，或固溶于基质相SiO2晶格中［1］。在开采、破碎、运输过程中也有一部分的铁杂质混入。

其中Fe2O3的含量是衡量石英砂等级的一个重要指标。玻璃原料硅石中一类玻璃要求石英砂的化学成份需要达到以下指标：SiO2≥99%，Fe2O3≤0.05%；无线电用硅石要求SiO2≥99.5%，Fe2O3≤0.01%；石英玻璃用硅石要求SiO2≥99.95%，Fe2O3≤0.005%。可见含铁量越低，石英砂等级越高。

由于制作高纯和超高纯石英砂的工艺较为复杂，需要用到浮选、超声波和酸浸、络合工艺，投入的生产成本较高［2］。而采用磁选作业就能达到较低的含铁量，石英砂产品的生产成本与后续复杂工艺相比会较为低廉，这也是许多石英砂加工企业广泛采用的除铁方法。

SCT型非金属除铁磁选机工业试验在安徽省凤阳地区某石英砂加工厂进行。原先采用“破碎—碾磨—筛分—磁选—分级”工艺流程处理石英砂，磁选作业主要利用人工在矿浆溜槽内放置磁铁手工除铁。由于人工除铁产品质量不稳定，后增加1台普通磁选机进行除铁作业，但是效果并不理想。因此，现场于2012年初引进1套中钢集团安徽天源科技股份有限公司生产的SCT型非金属除铁磁选机进行工业试验，并取得了良好的效果。

1 SCT型非金属除铁磁选机结构及其特点

1.1 SCT型非金属除铁磁选机结构

SCT型非金属除铁磁选机是由SCTS预选系统和SCTN精选系统组合而成。SCTS预选系统是1台顺流型低场强湿式永磁筒式磁选机，SCTN精选系统是1台全逆流型中场强湿式永磁筒式磁选机。矿浆首先进入SCTS预选系统，进行预选作业，去除粒度较大的铁杂质和比磁化率较大的铁矿物，预选后的矿浆进入SCTN精选系统进行精选作业，去除粒度较小的铁杂质和比磁化率较小的铁矿物。

1.2 SCT型非金属除铁磁选机技术特点

1）采用预选与精选两套独立选别系统 针对工业生产中石英砂原料中含铁量多少不恒定，含铁矿物的性质不一致，含铁杂质比磁化率波动较大的特点，采用1台场强较低的SCTS预选磁选机进行预处理。由于大颗粒铁杂质和一部分强磁性矿物的比磁化率较高，只需较低的磁感应强度就可以产生足够的吸附磁力，使这部分铁杂质迅速脱离石英砂矿浆，从铁杂质出口排出。经过预处理后的矿浆进入1台SCTN精选磁选机进行精选处理，由于精选磁选机的磁感应强度较高，可以吸附小颗粒铁杂质和比磁化率较低的铁矿物，进一步去除石英砂矿浆中的铁杂质。

2）针对石英砂设计的专用槽体 由于石英砂粒度较大，沉积速度较快，如果直接使用常规铁矿用磁选机的槽体会造成淤积、堵塞，需要经常停机清理槽体，无法连续运转，故需要重新设计槽体。预选系统采用大落差形式的顺流槽体，可以最大程度的避免石英砂在槽体内的淤积，加快矿浆流速，提高处理量。精选系统采用低阻力全逆流槽体，改善槽体内矿浆流动状态，减少因湍流造成的物料淤积。

3）磁感应强度差别化设计，阶段化处理效果更好 针对石英砂原料中的铁杂质性质不同，比磁化率差距较大，只用1种场强的磁选机来处理效果并不好，且容易造成堵矿、卸矿困难等现象，影响设备正常运转率。而采用“弱磁—中磁”的阶段性处理在工业试验中取得了较好的生产指标，设备运转也没有出现不良问题，连续运转的状态也很好，符合设计预期目标。

2 除铁工艺研究

2.1 矿石性质

石英砂原矿来自安徽省凤阳地区，矿床为“沉积—变质”矿床，成矿时代为元古代，主要矿石性质为石英岩，矿石呈乳白色，致密坚硬，块状，油脂光泽，半透明，性脆，粒状构造。原矿中主要的杂质为赤铁矿、褐铁矿，极少量的磁铁矿、金红石和细条状白云母。原矿砂化学成分全分析结果见表1，经破碎碾磨后待磁选的石英砂含铁量见表2。

表1 原矿砂化学成分全分析结果

表2 磁选前石英砂中铁含量

2.2 磁选除铁探索实验

由于石英砂在开采、破碎和运输过程中会混入一部分机械铁和铁钉、碎铁片等铁质杂物，这部分铁杂质的粒度较大，比磁化率很高，只需要较低的场强就能够去除。根据原矿砂理化性质分析，确定进行一段磁选预选和二段磁选精选相结合的选别作业，并探索出最佳的磁选条件。试验数据见表3。

表3 预选磁选试验结果

从原矿湿式磁选的结果可以分析出，在磁感应强度达到220mT时，尾矿铁品位最高。铁回收率相比200mT时提高了3.546%，而相比240mT时降低了0.252%，由此选定一段预选系统的磁感应强度为220mT。

预先磁选可以去除大部分的大颗粒机械铁杂质，但石英砂精矿铁含量依然没有达到产品要求指标。因此需要进行二段磁选精选作业，提高磁选场强，以达到试验技术指标。具体实验数据见表4。

表4 精选磁选试验结果

实验结果显示，随着磁选场强的增加，石英砂铁含量在不断的降低，但从经济性考虑，精选磁选机的磁感应强度选择550mT较为合适。

而原矿中的赤铁矿、褐铁矿属于弱磁性矿物，需要使用磁感应强度1 000～1 500mT的磁选机才会有较好的去除效果，目前工业应用中的永磁筒式磁选机无法做到这么高的磁感应强度。

2.3 工艺流程的改进

原石英砂厂工艺流程见图1。

由于原工艺流程中的磁选完全靠人工在矿浆溜槽中摆放磁铁串来吸附铁杂质，无法做到让矿浆全部流经磁场区域，并且对操作人员的技能和责任心要求较高，所以除铁效果并不稳定，经常出现同一批次，不同取样点的产品含铁量差距悬殊。为了替代人工并提高除铁效果，改用1台普通磁选机进行除铁工作，但是效果并不理想，并且槽体经常淤积，需要经常停机清理，严重影响生产效率。

该石英砂加工厂于2012年初，引进1套中钢集团安徽天源科技股份有限公司生产的SCT型非金属除铁磁选机进行除铁工作，设备摆放在筒筛之后。过筛的矿浆直接流入SCTS预选系统，预处理后的矿浆再直接流入SCTN精选系统再次处理，石英砂精矿最后进入水力分级机进行分级，得到最终的石英砂产品，产品指标较好，设备运转稳定无故障。改进后的工艺流程见图2。

3 工业试验

根据实验室探索的试验结果及改进后的试验流程，进行了工业试验。对增加SCT非金属除铁磁选机后与原工艺流程人工除铁后的产品含铁量进行了对比，取样化验分析结果如表5。

表5 取样化验分析结果

由表5结果可知，人工除铁的精矿品位不稳定，波动较大，精矿铁品位最大差值0.053%，对产品的质量造成了很大的影响。改用1台普通磁选机替代人工除铁后，产品质量的稳定性得到了很大改善，精矿品位最大差值0.023%。但是由于普通磁选机是用于从铁矿选矿，从矿浆中选取铁精矿，而用于石英砂选矿是要从石英砂矿浆中除去铁杂质，所以使用效果并不理想，生产指标与人工除铁相近。而SCT型非金属除铁磁选机的精矿产品指标较为稳定，最大差值为0.008%，平均精矿铁含量仅为0.020%，提高了产品指标，为加工厂带来了很大的经济效益。

4 SCT型非金属除铁磁选机优势及应用前景

1）SCT型非金属除铁磁选机在正常运转中工作稳定，连续运转3个月未出现槽体淤积堵矿的现象，并且由于设置了2台场强不同的磁选机有针对性的处理石英砂矿浆，阶段性除铁的效果比1次性处理更好。

2）SCT型非金属除铁磁选机在工业试验中表明，在同样给矿条件下，处理后的石英砂中含铁量可达0.02%，比普通磁选机低0.03%。使用效果达到预期设计目标，解决了用户产品质量不稳定的问题，并提高了产品品质。

3）SCT型非金属除铁磁选机采用永磁结构，无需励磁电源激发工作磁场，较各种电磁式磁选机节省工作电耗约60%～80%，符合节能环保的生产理念。

4）SCT型非金属除铁磁选机在石英砂除铁行业中的成功应用，具有一定的参考性，在类似的石英砂加工企业、玻璃制造企业可以用作低成本去除石英砂原料中磁性铁杂质的有效处理设备。

［1］ 李 勇，杨久峰，张雪梅，等.凤阳湿法石英砂中铁含量与粒度的关系［J］.非金属矿，2011，34（2）：43－45.

［2］ 闫 勇，卢义飞，郑翠红，等.石英砂除铁钛杂质的新工艺研究［J］.矿产综合利用，2009（1）：16－19.

［3］ 朱平华，曲富军.普通硅质原料提纯用作高纯石英砂的分析研究［J］.化工矿物与加工，2003（5）：8－10.

［4］ 王泽杭.用硅石生产高纯石英粉的研究及工业应用［J］.国外金属矿选矿，1998（6）：23－25.

［5］ 房广华.硅砂除铁技术研究［J］.非金属矿，1989（4）：22－24.

［6］ 严奉林.石英中有害杂质元素分布特征和赋存状态及提纯方法［J］.地质学刊，2009，33（3）：277－279.

［7］ 李 勇，李海燕，刘 慧.石英砂与石英砂原料磁化率的对比及其意义［J］.非金属矿，2009，32（4）：56－58.

［8］ 刘国库，张文军，马正先，等.硅石选矿提纯工艺研究现状［J］.有色矿冶，2007，23（6）：26－30.