中國粉體網(wǎng)訊  高純石英砂是國家急需的戰(zhàn)略資源。在天然優(yōu)質(zhì)石英礦藏日漸枯竭，高純石英砂供不應(yīng)求下，積極探索石英砂提純加工工藝具有十分重要的意義。而長石和石英具有相近的表面性質(zhì)，二者的分離技術(shù)一直是礦物加工領(lǐng)域研究的熱點和難點。

來源：pixabay

長石與石英分離難點

長石和石英都屬于架狀硅酸鹽礦物，二者的晶體結(jié)構(gòu)非常相似。如果石英結(jié)構(gòu)中1/4的Si⁴⁺被Al³⁺所取代，即為長石。正是相似的晶體結(jié)構(gòu)和相近的化學(xué)組成，使得長石與石英的密度、硬度等物化性質(zhì)相近，較難通過重選、磁選、擦洗、分級等方法進行分離。

目前，分離石英與長石最有效的方法為浮選法，其機理是基于長石與石英的表面性質(zhì)差異，在適宜的浮選條件下，添加單一陽離子捕收劑或陰陽離子組合捕收劑，以實現(xiàn)長石與石英分離。但二者相似的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，使得長石與石英的荷電類型和荷電量基本相同，導(dǎo)致以靜電吸附為主的胺類等陽離子捕收劑在長石與石英上的吸附無選擇性。胺類等陽離子捕收劑在捕收長石的同時也會捕收石英，兩者的浮選分離困難。

自20世紀40年代起，擴大長石與石英的表面性質(zhì)差異成為了研究的熱點與難點，許多研究人員從事此研究并取得了較顯著的成果。如調(diào)節(jié)礦漿pH值、改變捕收劑種類、改變抑制劑和活化劑種類、表面預(yù)處理等。

長石與石英浮選分離技術(shù)研究進展

氫氟酸法

氫氟酸法是一種分離石英與長石的傳統(tǒng)方法。氫氟酸溶液是一種強酸性溶液，可以用作浮選礦漿中的pH調(diào)整劑，同時也可作為長石的活化劑，并采用胺類捕收劑（陽離子捕收劑），組合藥劑可以從礦漿中優(yōu)先浮選出長石，從而實現(xiàn)石英與長石的浮選分離。

由于HF劇毒，對環(huán)境和人類的健康造成嚴重的危害，此外，還腐蝕生產(chǎn)設(shè)備，現(xiàn)已逐步被淘汰。

無氟有酸法

無氟有酸法，是指在不添加氫氟酸的條件下，以強酸為調(diào)整劑并調(diào)節(jié)礦漿pH值到2～3，用單一胺類捕收劑或陰陽離子組合捕收劑優(yōu)先浮出長石，從而實現(xiàn)長石與石英浮選分離的方法。其分離原理主要是依據(jù)長石和石英的Zeta電位不同，用強酸調(diào)節(jié)pH至石英零電點附近，即此時石英表面不帶電，長石表面荷負電，使用陽離子捕收劑或組合捕收劑使長石上浮分離。

相較而言，“氫氟酸法”和“無氟有酸法”有相同，也有相異的地方。其共同點為：兩種方法均需要在強酸介質(zhì)條件下進行。區(qū)別為：傳統(tǒng)的“氫氟酸法”對礦物的浮選效果更好，在氫離子改變礦物的表面電位時，氟離子也會破壞礦物的Si—O鍵，使得長石表面出現(xiàn)更多的Al3+(s)區(qū)域，從而提高長石表面活性；而在采用“無氟有酸法”浮選礦物時，Al3+(s)區(qū)域活性較差，僅采用單一捕收劑無法達到浮選效果，所以需要采用混合捕收劑組合完成，以達到浮選的效果。

但無氟有酸法仍是在強酸性條件下進行分選，對設(shè)備腐蝕問題嚴重，同時含酸廢水的處理也是工業(yè)生產(chǎn)中的一大問題。因此無氟無酸法成為目前科研人員研究的重點。

無氟無酸法

無氟無酸法，即不添加氟化物和酸，在中性、弱堿性或強堿性的礦漿體系下添加單一或者陰陽離子組合捕收劑將長石和石英進行浮選分離。

戴強等人詳細總結(jié)中性浮選分離長石石英的機理：在中性介質(zhì)中，長石與石英表面均帶負電，而此時在長石表面會形成Al³⁺(s)，陰離子表面活性劑在長石表面會形成特征定位吸附，而隨后陽離子的加入會與陰離子捕收劑結(jié)合形成疏水層，加強陰離子的定位吸附，使長石表面形成疏水層，而因為石英表面缺乏Al³⁺(s)微區(qū)，沒有陰離子的定位吸附，活性劑在石英表面的吸附能力較弱，所以二者可以實現(xiàn)分離。

堿性浮石英法的機理：加入的金屬陽離子與陰離子捕收劑在堿性條件下會發(fā)生反應(yīng)形成中性絡(luò)合物，這些絡(luò)合物就是使得石英優(yōu)先浮選出礦漿的原因。而長石在高堿性介質(zhì)條件下，表面會生成水合層，從而隔斷外加陽離子吸附到長石表面。

目前，對于無氟無酸法的研究尚未有統(tǒng)一且詳細的機理解釋，研究的難點與熱點主要集中在陰陽離子組合捕收劑的設(shè)計與開發(fā)、調(diào)整劑的開發(fā)、金屬離子活化等方面。

其他方法

近年來，許多研究者提出可通過其他方法（如擦洗、微波技術(shù)、煅燒水淬技術(shù)、超聲等）擴大長石與石英的可浮性差異，以增強長石與石英的分離效果。如：Yuan等研究了超聲波對石英砂浮選的影響，在單一礦物情況下，超聲處理可以促進方解石和重晶石的上浮，而對石英上浮則有抑制作用，這是由于捕收劑在方解石的表面為化學(xué)吸附，在石英表面為物理吸附，在超聲波的作用下，捕收劑會從石英的表面脫落，從而促進石英與夾雜物的分離；黃杰等人研究了煅燒對石英和長石分離效果的影響，結(jié)果表明，煅燒可擴大石英與長石的浮選差異。這些方法提供了一些新的思路，但還需要較長的研究周期。

小結(jié)

選擇在中性和堿性的礦漿條件下，對石英和長石進行浮選分離具有良好的應(yīng)用前景，也代表著石英-長石浮選分離工藝的發(fā)展方向。在浮選過程中，浮選藥劑的選擇、礦漿的濃度、礦漿的pH值、石英粒度等因素均會影響浮選的效果。尋找增強長石表面Al³⁺活性或與之結(jié)合能力強的藥劑、促進長石表面與藥劑定位吸附的各種研究等仍是重中之重。

參考資料：

李愛民.我國石英與長石浮選分離的研究進展

陳琳璋.石英與長石浮選分離研究

魏夢楠.石英及長石－石英系統(tǒng)的浮選行為

張洪武.石英礦中 Al/Fe/氣液包裹體強化去除制備高純石英砂實驗研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知刪除！