1、石英,长石土质需要破碎吗为什么呢石英与长石的分离
08-04
石英-长石浮选分离
佐玉明
（中国矿业大学 矿加08-1班）
摘要 本文总结了石英一长石浮选分离的传统方法和新方法, 分析了各种方法的机理以及各种浮选方法中药剂对浮选效果的影响 。
关键词 石英 长石 浮选 方法 磁载体
1 前言
石英、长石在物理性质、化学组成、结构构造等方面的相似, 使得浮选成为它们分离的主要方法 。石英、长石的浮选分离不仅成为硅砂选矿的关键, 同时也成为硅酸盐矿物浮选分离的基础 。
石英一长石浮选分离的传统方法是氢氟酸法, 始于本世纪四十年代, 也称“ 有氟有酸”法 。它在强酸性及氟离子参与下, 用阳离子捕收剂优先浮选长石 。由于氟离子危害环境, 七十年代, 日、美等国开始研究硅砂“ 无氟” 浮选法 。日本片柳昭在强酸性介质(硫酸) 条件下, 加入阴阳离子混合捕收剂, 优先浮选长石, 实现石英一长石的浮选分离 。该法俗称“ 硫酸法” 或“ 无氟有酸”法 。为进一步完善石英一长石浮选分离工艺, 去除强酸对环境等的影响, 从1984 年开始, 唐甲莹等开始研究阴阳离子混合捕收剂浮选分离石英-长石新工艺, 并成功用于工业生产 。该法是在自然中性介质中, 利用石英、长石结构组成的差异, 在独特的工艺条件下, 合理调配阴阳离子混合捕收剂, 优先浮选长石, 实现二者分离 。该法被称为硅砂“ 无氟无酸” 浮选法 。对细粒与超细粒处理 ， 磁载体工艺在近几年也引起了人们的广泛关注，用磁载体工艺分离辉铜矿与石英, 闪锌矿与脉石以及煤与灰分已有报道 。
2 石英与长石晶体结构和表面性质
石英与长石都属于架状结构硅酸盐矿物，它们具有相同的晶体结构：硅(铝) 氧四面体与4个硅氧四面体共角顶相互联结，形成在三维空间无限延伸的架状结构 。两者在水溶液中的荷电机理也基本相同：矿物经破碎后，晶体破裂，硅(铝) 氧键断裂，在水溶液中吸附定位离子，生成羟基表面，在不同介质pH 值条件下 ， 产生解离或吸附，形成不同的表面电位 。由于矿物破碎断面上极化程度较高，亲水性很强 ， 所以石英和长石在很宽的pH 值范围内均呈现电负性，零电点都很低 。由于长石结构中，铝氧四面体对硅氧四面体的取代，导致两者在很多方面也有着细微的差别：Al 与Si 电价不同，为补偿Al 对Si 的取代所造成的3+4+3+4+
电价不平衡，而引进Ka + 、Na + 等碱土金属离子 ， 这些金属离子与O 2-之间的离子键键强低，联结力弱，易在水中解离，使矿物表面留有荷负电的晶格，这使得通常情况下，长石的零电点比石英的低 。同时由于Al -O 键比Si -O 键键强低，破碎时Al -O 键更易于断裂，使长石表面暴露大量Al 化学活性区 。这些差异导致石英长石的可浮性略有不同，为石英与长石的浮选分离提供了依据 。
石英解离表面由Si -O 键断裂而成，见图1 。
| | O O | | -+- O -Si- O 或 – O -Si 进入矿浆后 | | O O | |
3+
+ H 2O →
| | O O | | -+ – O -Si- OH – O -Si- O + H | | O O | |
图 1
长石的解离表面除有Si -O 键断裂外，还有Al -O 键断裂，在矿浆体系中同时会有两个平衡，见图2 。
| | O O
– O -Si- OH – O -Si- O + H ①
| | O O | |
O O | | -+ – O -Al- OH – O -Al- O + H ② | | O O | |
图2 | | | | -+
3 石英与长石的分离方法及作用机理
3.1 氢氟酸法
该法是在石英、长石矿浆体系中, 加入氢氟酸, 在pH=2～3时用阳离子捕收剂胺类优先浮选长石 。
随着矿浆pH 值下降, 前述矿浆体系中石英、长石表面的解离平衡 被打破 。H 浓度提高, 使解离平衡左移, 石英、长石表面负电性减小 。当pH=2～3时, 石英表面动电位接近零; 由于HF 酸对Si -O 键的刻蚀, 使长石表面Al 突出而成为活性中心 。同时, 溶液中很快形成的[SiF 6]2-+3+络离子, 能与长石表面Al 、Ka 、Na 形成稳定的络合物, 附于长石表
3+3+++面, 从而又形成长石表面相当的负电性 。当阳离子捕收剂RNH
电吸附于长石表面, 从而使长石表面疏水而优先浮出 。子, 会静
3.2 无氟分离工艺
3.2.1 酸性浮长石法
该法是在强酸(一般为H 2SO 4) 性pH = 2～3的条件下, 用阴阳离子混合捕收剂优先浮选长石 。据K. H. 拉奥等的研究表明 : 这一pH 值正处于石英零电点附近, 而比长石零电点( pH = 1. 5)高, 因此在这一pH 值条件下长石表面荷负电, 石英表面不荷电 。胺类阳离子率先吸附在长石表面负电荷区, 阴离子捕收剂再与吸附的胺类捕收剂络合, 共吸附在长石表面 。表面张力测定表明: 这些络合物有更高的表面活性, 从而大大增加了长石表面疏水性, 使长石得以上浮 。研究还表明: 当阴/阳离子混合物的摩尔比小于1时, 捕收剂的两个极性基团都朝向矿物表面, 而烃链趋向于朝向溶液, 有利于矿物的疏水上浮 。而当阴/阳离子摩尔比接近或大于1时, 共吸附的阴离子捕收剂烃链借助于范氏力与先吸附的胺类阳离子捕收剂的疏水烃链缔合, 使阴离子极性基朝向溶液, 而阳离子非极性疏水基又被掩盖, 所以矿物可浮性下降或消失 。需要特别指出的是实现浮选选择性的关键, 在于矿浆溶液必须处于这样的pH 值, 即: 在此pH 值下, 长石和石英表面所荷电荷不同, 因而胺类捕收剂吸附在长石表面上, 而不吸附在石英表面上, 阴离子捕收剂再与阳离子捕收剂络合而共吸附, 增大矿物表面疏水性 。而石英则因表面接近电中性, 对阴阳离子均不吸附, 因而亲水难浮 。还有人指出 , 阴阳离子混合捕收剂使长石表面疏水性大大增强的原因是: 在这一pH 值下, 长石表面既有活性Al 对阴离子捕收剂的特性吸附, 又有表面配衡金属离子Ka 或Na 因溶于矿浆而在矿物表面形成的正电荷空洞, 对阳离子捕收剂的静电吸附和分子吸附, 多种吸附3+++
互相促进, 协同作用, 使长石可浮性大大优于石英 。
这种工艺方法在生产实践中已获得广泛应用 。如内蒙古角干工区石英砂矿用H 2SO 4为调整剂, 高级脂肪胺和石油磺酸盐为捕收剂进行脱除长石等杂质的反浮选, 获得SiO 2品位为97. 83% 的最终产品, 可作为生产平板玻璃的原料, 也可作为优质铸钢造型用砂 。位于山东省荣成市港西镇的旭口硅砂矿 , 在pH 值为3的条件下, 采用N – 烷基丙撑二胺与石油磺酸钠混合捕收剂优先浮选长石, 获得了S iO2 品位为96. 94% 的最终石英产品, 使产品达到优质浮法玻璃原料要求 。内蒙古的通辽和新疆的昌吉也先后建立了2万t /a生产规模的硅砂无氟浮选选矿厂 。
3.2.2中性浮长石法
该方法是在中性自然介质中, 用阴阳离子混合捕收剂, 外加抑制剂分离石英与长石 。分析其浮选机理为 : 中性介质中, 石英长石均荷负电, 但有试验表明, 阴离子捕收剂(油酸根离子) 在这两种矿物表面上均可发生吸附行为 。不过其吸附情况大不一样: 石英表面尽管荷负电, 但仍有局部正电区存在, 借助静电力和氢键作用对油酸根离子有微量吸附 。这一吸附是极不稳定的, 加入抑制剂(如六偏磷酸钠) 即可以脱去表面吸附的捕收剂 。而长石则不同, 它与油酸根离子的吸附有三种形式: 一是静电吸附的油酸根; 二是以氢键或分子力吸附的油酸分子; 三是与Al 3+ 反应而产生化学吸附的油酸铝 。第三种吸附作用相当牢固, 用去离子水冲洗或加入其它阴离子均不能完全解吸长石表面上吸附的油酸, 仍有很大一部分吸附在矿物表面 。长石表面Al 3+ 含量并不高, 化学吸附上去的油酸也不会太多, 其疏水力极其有限, 还不能导致大量长石上浮 。但是表面所吸附的这些油酸根离子可作为阴离子活性质点再去吸附胺类阳离子捕收剂, 其作用相当于氟化物与矿物表面作用所产生的氟化铝络合物阴离子区或氟硅酸铝阴离子区, 使胺类阳离子捕收剂牢固地吸附在其表面, 从而使长石可浮性大大优于石英, 二者得以分离 。这一分离技术的关键在于要有合适的抑制剂可以解吸石英表面上吸附的油酸根离子, 又能阻止胺离子捕收剂在石英表面上的吸附, 且对长石的影响不大 。有试验表明, 六偏磷酸钠即能很好地起到这一作用 。还有试验证明, 阴阳离子的配比对分离效果有着很大影响: 若阳离子过量则浮选选择性下降, 两种矿物都上浮; 若阴离子捕收剂过量, 则分离效果较好 。
3.2.3 碱性浮石英法
3.2.3.1 阴离子捕收剂
在高碱性介质条件下(pH=11～12) 以碱土金属离子为活化剂，以烷基磺酸盐为捕收剂，可优先浮选石英，实现石英与长石的分离 。同时加入非离子表面活性剂 ， 如1- 十二烷醇 ， 可使石英回收率急剧上升，而对长石影响不大，从而有利于两者分离 。实验研究表明，加入
-的金属阳离子与烷基磺酸盐在碱性条件下形成的中性络合物(如Ca (OH ) +RSO 3) 在其中起
着关键作用 ， 这些中性络合物可以与游离的磺酸盐离子结合在一起，并共同吸附在石英表面，起到半胶束促进剂的作用，使石英疏水上浮 。而长石在高碱性介质中，表面形成水合层 ， 即在酸性溶液条件下，长石表面的铝离子和碱金属离子减少，硅离子增多；在高碱性条件下，长石表面的硅离子减少，碱金属离子增多，故在此条件下不利于外加金属阳离子的吸附 。目前该方法还仅限于实验室结果，未见有在工业生产中获得实际应用的报道 。
3.2.3.2 阳离子捕收剂
碱性条件下，还可以采用阳离子捕收剂从长石中浮选分离石英 。如：烷基二胺对石英和长石的捕收性能不同 ， 对石英捕收力强，而对长石捕收力弱，且碳链越短 ， 捕收力越低，差别越明显 。当使用1，8 – 八烷基二胺作捕收剂时，长石基本不浮，石英还有较高的浮游性，从而可以实现二者的分离 。而在烷基二胺浮选体系中加入非离子表面活性剂Brij58(十六烷基乙醚聚氧乙烯) 可以加大两者浮游性的差别 ， 如石英在酸性条件下(pH=3)仍有很好的可浮性，而长石在这一pH 值下受到强烈抑制，可浮性很差 。或者在烷基二胺浮选体系中加入十二烷基磺酸钠也对二者的可浮性产生不同的影响：在碱性pH 值条件下，长石可浮性急剧下降 ， 而石英可浮性基本保持不变 。总之，在石英和长石的二胺浮选中改变烷基链长度，添加非离子表面活性剂或十二烷基磺酸钠 ， 都为石英和长石的无氟浮选开辟了新领域，指出了解决问题的新方向 。在中碱性介质条件下，采用二胺做捕收剂，将石英从长石中浮选分离出来 ， 目前此方法已在山东荣成旭口硅砂矿获得成功应用 。
3.3 磁载体分离方法
在选矿的碎磨过程中产生细粒和超细粒是不可避免的 。由于矿物粒度较细, 采用传统选矿方法处理, 往往得不到满意的结果 。随着高品位矿石的日益消耗, 这一问题将越来越引起人们的重视, 因为低品位矿石单体解理通常需要细磨 。作为一种细粒选矿方法, 磁载体工艺在近几年来引起了人们的广泛关注 。在这一工艺中, 通常将强磁性相加入到非磁性或弱磁性悬浮液中 。用磁载体工艺分离辉铜矿与石英, 闪锌矿与脉石以及煤与灰分已有报道 。几位研究者还报道了, 在脂肪酸存在时磁铁矿吸附在含钛和铁等杂质上, 然后进行磁选分离 。磁载体工艺还被应用到水处理工艺中 。该工艺的原理是, 在混合悬浮物中磁铁矿颗粒选择性附着
在一种矿物表面, 然后用磁选工艺除去被磁铁矿覆盖的矿物颗粒 。影响磁铁矿颗粒吸附着的因素有矿物和磁铁矿的表面电荷, 以及表面活性剂在这些矿物表面上的吸附 。通过控制这些参数可以分选许多种矿物, 如在实验室试验和扩大试验中从方解石和白云石中分离磷灰石、重晶石和白钨矿 。对土耳其低品位矿床的开发利用需要应用磁载体工艺概念 。在某含长石、石英和其它伴生矿物的伟晶岩处理中, 就采用磁载体分选方法分离石英、钠长石和微斜长石的研究 。
4 结语
石英和长石的浮选分离最成熟的方案是HF 酸方案, 但由于环保问题, 以及HF 酸使用过程中的诸多不方便, 众多选矿工作者都在积极研究无氟分离方案, 这也代表了石英-长石浮选分离的主导研究方向 。以上几种石英-长石无氟浮选分离工艺中, 最成熟, 应用最广泛的是酸性浮长石法, 但这一工艺需要强酸性的介质条件, 造成设备腐蚀严重 。因此中性浮长石法和其它几种工艺方法有着良好的应用前景, 代表着石英-长石浮选分离工艺的未来发展方向, 尽管目前这些方法还不是很成熟, 大部分仅仅是实验室结果, 在工业生产中获得实际应用的例子较少, 但是这些工艺方法值得去做进一步的探讨和改进, 以期早日实现工业应用 。
[参考文献]
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[4]V•波兹库尔等. 用磁载体分离长石石英工艺研究.2007.
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石英石用途相对来说比较窄，主要用于建筑材料，室外室内装饰材料比较多，但是石英石通过对辊破碎机制成砂之后 ， 石英砂的用途更加的广泛，价值也比原矿石要高很多，所以石英砂的在市面上受青睐的程度远高于石英石 。
对辊破碎机
由于石英石的硬度相对比较硬，而石英石对辊破碎机是完全可以吃得下这个料的 ， 而且石英石对辊破碎机的两个辊皮可以通过液压控制柜调节间距，控制出料粒度，不管咱们需求粒度是多大，都是可以实现的 。对辊破碎机可将石英石一次破碎成型 ， 工艺流程简化，生产工艺少，作业损耗小 ， 需要投入的总的费用较低，并且破碎到相同的粒度，对辊破碎机花费的时间可能更少 。
所以以上我们可以肯定对辊破碎机破碎石英石完全可以胜任的 。
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从太空俯瞰地球，那是一片深邃飘渺的蔚蓝色 。这个蓝色星球的生命起源在哪里？1962年发现、1979年命名为“淮南生物群”及其主要组成部分――“淮南虫”，在人类起源和地质构造方面引起全球关注 。1984年莫斯科国际地质大会，将“淮南虫”定名为“地球上的生命鼻祖” ， 八公山则被公认为“地球上的生命起源” 。这个发现把达尔文《物种起源》关于生命起源不足6亿年的提法向前推进了2亿多年 。
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随着美国、英国、德国、澳大利亚、新西兰、韩国、日本等国家的地质学家和古生物学家来到古老的八公山下进行实地考察和科学研究，对“淮南生物群”的新一轮研究高潮已经形成 。
“淮南生物群”或称“淮南古生物化石群”是由合肥工业大学郑文武教授于1962年发现的 ， 1979年被专家命名的，“淮南生物群”的产生层位在八公山新元古界刘老碑组和九里桥组，它由宏观藻类、蠕虫类、分类未定的生物碳化膜化石等组成，以蠕虫类即“淮南虫”的发现意义最为重大 。在7．4亿年以前形成的地层中发现此类生物化石群 ， 意味着后生动物实体化石记录向前推移了近2亿年，为科学家研究后生动物的起源及演化规律等重大生命科学前沿问题，提供了直接的科学依据 。澳大利亚著名古生物学家格莱斯纳尔教授指出：“这一发现及其研究及成果，标志着晚前寒武纪古生物学和生物地质学在一些意义重大而又十分困难的问题上取得了令人瞩目的新进展” 。
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八公山 ， 生命的起源之山 。它不仅因西汉淮南王刘安学道成仙的神话而得名，更是在漫长的地球演化历史过程中，以其独特的地质遗迹和丰富的地质内涵而闻名于世 。为保护这大自然赐予人类的不可再生的宝贵遗产，淮南市委、市政府，还有合肥工业大学郑文武、徐嘉炜教授和安徽理工大学资环系众多的老专家们，跑省进京，废寝忘食，700多个斗转星移，“淮南八公山主要地质遗迹保护项目”的申请国家批准了，“八公山国家地质公园”揭碑开园了，6000余件岩石和古生物化石标本与游客见面了……
地质遗迹、地质景观以科普的形式和大众的语言向游人展示 ， 丰富着八公山地质公园的内容 。在一部记载古老八公山地质历史的长卷中，人们清淅地看到一层层斜列的沉积岩层，如同一部部斜列的书本，记载着地球沧恋变桑田的轨迹 。把“八公山国家地质公园”建设成一流的地质公园――为了打响“八公山”品牌 ， 树立八公山国家地质公园的大概念，淮南市政府作出了这一决定 。国土资源局根据国土资源部和省国土资源厅的要求，与八公山区政府紧密配合，补充新的内容，“八公山国家地质公园”申报材料得以完善……在开发中保护，在保护中开发 。《“淮南虫”地质遗迹保护方案》于2007年10月出台，市国土资源局对园内各主要景点及周边地区划定了禁采区，取缔所有采矿活动；加快了八公山国家地质公园的建设 ， 环境进行了初步治理；“淮南虫化石”地质遗迹周围建成轻钢汉瓦结构的参观保护廊，下设了排水沟，科学的保护措施，使这一国宝级的化石遗迹日益展现出自己应有的科学、旅游价值……
近年来，淮南市及八公山区充分利用八公山国家地质公园、国家4A级风景区、国家森林公园和淝水之战古战场的知名度，努力将八公山建成“生命山、生态山、文化山、文明山”，斥巨资对八公山进行保护性建设 ， 不仅吸引了地质学和古生物学领域的专家学者前来勘察研究，还吸引了大批游客前来探幽览胜 ， 从而扯动了消费 ， 刺激了经济发展 。可以相信，八公山这座历史名山，一定能够在淮南的经济文化和社会发展上发挥更大的名山效应 。
蓝色，是这个星球美丽的外衣，生命的蓝光最初闪现在淮南 。淮南，历史厚重，文化灿烂 。舜，曾在此躬耕，“舜耕山”因此得名；禹在此治理淮水，“淮河第一峡”的峡山口建有禹王亭以作追思 。汉初，设置淮南国 。“淮南”之名即从此出 。汉淮南王刘安在八公山招贤纳士，著书立说，编纂了鸿篇巨制《淮南子》，第一次完整地记述了二十四节气，成为中国农业文明的历法参照 。此外 ， 还记载了嫦娥奔月、女蜗补天、后羿射日等众多流传不衰的成语、典故和神话、传说 。
国家地质公园、国家森林公园、国家4A级旅游区八公山风景区 ， 峰峦起伏，云蒸霞蔚，苍翠含烟 ， 一步一景 。南塘 ， 留下了宋太祖赵匡胤旌旗蔽日、战马驰骋的刀光剑影 。忘情谷 ， 勾画出“在天愿为比翼鸟、在地愿为连理枝”的爱情画廊 。“淝水之战”，诞生了“风声鹤唳、草木皆兵”著名成语故事 。八公山旅游区以神奇秀丽的自然山水风光，绚丽多彩的历史人文景观，已成为国内著名风景名胜旅游区之一 。
几千年的历史，几千年的积淀，无不显示出淮南是块文明的厚土 。
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3、淮南虫生活时期是成矿是 。淮南虫生活时期是成矿 。淮南，位于安徽省中北部，地处长江三角洲腹地 ， 淮河之滨 ， 素有“中州咽喉，江南屏障”、“五彩淮南”之称，是沿淮城市群的重要节点 。
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4、第一种多细胞古生物是什么样子的?谢谢美、英、德等国地质学家和古生物学家在淮南八公山下实地考察研究，确定“淮南生物群”的主要组成部分“淮南虫”早在7.4亿年以前已经形成 。“淮南虫”是迄今为止发现的年代最早的多细胞生物，是1962年发现、1979年命名为“淮南生物群”的主要组成部分 ， 此次考察使其在科学上的地位及对现代人的意义逐渐明晰 。据安徽理工大学资源与环境工程系主任严家平介绍，人类是三胚层细胞结构生物 。五脏六腑为内层，肌肉、血管为中层，皮肤毛发为外层 。“淮南虫”也是三胚层细胞结构生物，只不过甚为简单 。从细胞学的角度来说，“淮南虫”与人类的发育有相同之处 。在“淮南虫”出现之后 ， 动物逐渐从无脊椎形态进化为有脊椎形态 ， 先是在海里生长，后来爬上了岸 。据专家介绍，多细胞生物的化石，过去曾在澳大利亚埃迪卡拉5.4亿年前形成的岩石中发现，“淮南虫”所在的岩层结构，早在7.4亿年以前已经形成，因此国际古生物学界有充分的依据认定，“淮南虫”是迄今为止发现的年代最早的多细胞生物 。这东西没有图片，只是发现了脚印 。
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5、“淮南虫”是什么样子的?淮南虫”同人类一样，也是三胚层细胞结构生物，只不过甚为简单 。从细胞学的角度来说 ， “淮南虫”与人类的发育有相同之处 。在“淮南虫”出现之后，动物逐渐从无脊椎形态进化为有脊椎形态，先是在海里生长，后来爬上了岸 。 多细胞生物的化石，过去曾在澳大利亚埃迪卡拉5．4亿年前形成的岩石中发现，“淮南虫”所在的岩层结构，早在7．4亿年以前已经形成，因此国际古生物学界有充分的依据认定，“淮南虫”是迄今为止发现的年代最早的多细胞生物 。
“淮南虫”是迄今为止发现的年代最早的多细胞生物，在1962年被发现，1979年命名为“淮南生物群”的主要组成部分 。
