1、引言
石英是地殼中最常見(jiàn)、研究最多的一種礦物，其中主要包括石英巖、石英砂巖、脈石英和石英砂。我國石英礦分布廣，儲量大，開(kāi)采量大，用途廣，是大約100種工業(yè)產(chǎn)品的原料，主要用于玻璃工業(yè)、鑄造業(yè)、填料領(lǐng)域及生產(chǎn)金屬硅、有機硅化合物。石英礦大部分都用作生產(chǎn)玻璃的原料，特別是我國近10多年經(jīng)濟發(fā)展迅速，石英礦產(chǎn)量迅速增加。同時(shí)，對石英礦產(chǎn)品的質(zhì)量不斷提出更高的要求，因此其選礦工藝和設備也得到發(fā)展。石英選礦有濕法和干法兩種，我國主要采用濕法選礦。雖然濕法選礦工藝各不相同，但一般工藝流程是三段破碎-濕磨-分級-除鐵。
除了一部分天然石英以外，石英巖、石英砂巖和脈石英礦都需要進(jìn)行破碎，破碎一般包括粗碎、中碎和細碎，破碎設備主要有顎式破碎機、圓錐破碎機、反擊式破碎機、錘式破碎機、立式?jīng)_擊式破碎機、對輥式破碎機等。濕式磨礦設備主要有石碾磨、球磨機和棒磨機等；干式磨礦設備有高壓輥磨機。分機設備主要有螺旋分級機、圓筒篩、水力分級機、水力旋流器、高頻振動(dòng)細篩等。除鐵設備主要有除鐵器、磁棒溜槽、磁板式磁選機、筒式永磁磁選機、水冷立環(huán)高梯度磁選機、強迫油冷立環(huán)高梯度磁選機等。
但是石英礦產(chǎn)品的質(zhì)量還不能適應需要，因此，山東華特磁電科技股份有限公司依靠近幾年新
開(kāi)發(fā)的加工石英礦的先進(jìn)設備如高壓輥磨機、棒磨機、永磁筒式磁選機、濕式強磁板式磁選機、油水復合冷卻立環(huán)高梯度磁選機等，研發(fā)出更先進(jìn)的棒磨-中磁-強磁-強磁選，和高壓輥磨-擦洗-中磁-強磁-強磁兩種選礦生產(chǎn)工藝供客戶(hù)選用，使石英礦產(chǎn)品在質(zhì)量、產(chǎn)量方面得到提高，在節能降耗等方面有了顯著(zhù)改善。
2、選礦工藝
2.1三段破碎-棒磨-脫泥·篩分-中磁-強磁-強磁選選礦工藝
為了適應我國玻璃工業(yè)的發(fā)展，滿(mǎn)足對石英礦產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量提出的更高要求，華特公司對石英礦的生產(chǎn)工藝和設備進(jìn)行了多方面的調查研究，并且根據自己的實(shí)踐經(jīng)驗，在原有的基礎上，總結出采用新設備的合理選礦工藝，即三段破碎-棒磨-脫泥篩分-中磁選-強磁選礦工藝（圖1）。近年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐表明，該選礦工藝不僅是合理的，而且主要是由于采用了新的先進(jìn)的設備，使該選礦工藝加工的石英砂具有產(chǎn)量大、成品率高、鐵含量低等優(yōu)點(diǎn)。
圖1三段破碎-棒磨-脫泥·篩分-中磁-強磁-強磁選選礦工藝示意圖
2.2兩段破碎-高壓輥磨-擦洗-脫泥·分級-中磁-強磁-強磁選礦工藝
隨著(zhù)高壓輥磨機的成功應用，華特對非金屬礦制砂工藝進(jìn)行了重新研究，經(jīng)過(guò)反復論證和實(shí)際現場(chǎng)設備的考察，總結出一套全新工藝，即兩段破碎-高壓輥磨-擦洗-脫泥·分級-中磁-強磁-強磁選的選礦工藝（圖2）。該工藝與上述工藝最大的不同在于使用干式磨礦，在產(chǎn)量和節能降耗方面具有優(yōu)勢。
圖2兩段破碎-高壓輥磨-擦洗-脫泥·分級-中磁-強磁-強磁選選礦工藝示意圖
3、兩種工藝設備的選擇和改進(jìn)
華特公司是研究制造磁選設備的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家，同時(shí)也研制磨礦、分級等選礦設備，這些設備都是石英礦選礦的主要設備。
由于生產(chǎn)玻璃用石英砂用量大，我們決定選用破碎效果較好，處理量大的顎式破碎機作粗碎和中碎設備，選用破碎粒度較細、粒度均勻、處理量大、能耗較低的圓錐破碎機作細碎設備。為了使石英礦石達到生產(chǎn)玻璃所需要的粒度，即-40目～+140目，通常細碎至-9mm的石英礦石還必須磨礦。原來(lái)主要用石碾磨進(jìn)行磨礦，其優(yōu)點(diǎn)是在磨礦過(guò)程中不會(huì )給石英礦石造成鐵雜質(zhì)污染，但缺點(diǎn)是磨礦效率低、處理量小、單位能耗大，于是我們決定選用處理能力大、能耗較低、適合粗磨的棒磨機和高壓輥磨機分別作為石英礦石的研磨設備。石英礦石經(jīng)過(guò)磨礦之后，用脫泥斗脫泥濃縮，用圓筒篩和水力分級機進(jìn)行分級，然后用筒式永磁磁選機、濕式強磁板式磁選機和油水復合冷卻立環(huán)高梯度磁選機除去鐵雜質(zhì)。
為了制造出更適合石英礦石磨礦的棒磨機，華特公司專(zhuān)門(mén)對棒磨機做了改進(jìn)，這主要體現在磨機筒體和進(jìn)出料方面。原來(lái)常用的棒磨機筒體長(cháng)度為3m，現在改為3.2m，這樣可顯著(zhù)提高鋼棒的利用率，從而提高磨礦效率；棒磨機采用強迫給料方式和無(wú)螺旋出料方式，這樣可以讓礦石順利給入磨機并迅速通過(guò)磨機，以減少廢料即過(guò)磨的-140目石英砂量，并增加磨機產(chǎn)量。
高壓輥磨機是利用高壓料層粉碎原理設計的一種新型節能粉磨設備。由兩個(gè)相向同步低速轉動(dòng)的擠壓輥組成，一個(gè)為固定輥，一個(gè)為活動(dòng)輥，由大功率的電機帶動(dòng)。物料從兩輥上方均勻給入，被擠壓輥連續帶入輥間，受到50-300MPa的高壓粉碎作用后，變成密實(shí)的料餅從機下排出。排出的料餅，除含有一定比例的成品外，在非成品顆粒的內部結構中，因受高擠壓力而產(chǎn)生了大量的微小裂紋，使物料的易磨性大為改善。料餅經(jīng)過(guò)打散篩分后，小于0.08mm的成品細料可達30%左右。小于2mm的物料可達80%以上。無(wú)鋼材損耗，減少二次鐵污染，總能耗可降低30%-50%以上。破碎機能效比：35%-40%，球磨機：20%-25%，高壓輥磨機：55%-60%（節能效果明顯）。
經(jīng)上述研磨設備磨細的石英砂給入脫泥斗，經(jīng)脫泥、脫水后給入圓筒篩，+40目粗砂返回棒磨機再磨，-40目～+140目為合格產(chǎn)品，-140目細砂則作為尾礦脫除。脫泥斗和圓筒篩等設備均為華特公司精心設計、制造的優(yōu)良產(chǎn)品，脫泥、分級效果良好。
分級得到的-40目+140目粒度合格的石英砂給入筒式永磁磁選機，其場(chǎng)強為0.6T，實(shí)際上屬于中場(chǎng)強磁選機，磁選目的是徹底除去在研磨過(guò)程中產(chǎn)生的鐵雜質(zhì)。為了更好地除去這種鐵雜質(zhì)（又稱(chēng)機械鐵、金屬鐵），對永磁筒式磁選機的磁系、槽體和卸鐵裝置進(jìn)行了針對性的優(yōu)化設計；其中對磁系重新進(jìn)行了設計，使得磁場(chǎng)強度均勻，磁極數量增加，物料翻轉次數增加，可達到更好的除鐵效果；根據石英砂漿的特性，磁選機的槽體在結構、尺寸上進(jìn)行了優(yōu)化設計，不僅能提高除鐵效果，還能提高處理能力；在卸鐵方面增加了感應輥裝置，使得強磁性鐵也能順利卸除。
在筒式永磁磁選機除鐵后的石英砂中，仍含有漏選的少量機械鐵和弱磁性的氧化鐵，它們是影響石英砂質(zhì)量的主要成分，必須盡可能除去，濕式強磁板式磁選機是一種打破常規設計理念，集磁選、重選于一體，精心研制開(kāi)發(fā)的一種全新磁選設備，具有磁場(chǎng)強度高（帶表面1.2T）；磁板面積大（目前最大寬度達2.5m，最大長(cháng)度達3m）；布料均勻，卸鐵干凈；節能（總功率僅3kW）等特點(diǎn)，能有效地除掉漏選機械鐵和部分氧化鐵，起到承上啟下的作用。近來(lái)，華特公司在第三代強制油冷立環(huán)高梯度磁選機的基礎上，又研制出結構更先進(jìn)、磁場(chǎng)強度更高（從1.0T提高到1.3T）的第四代立環(huán)高梯度磁選機—油水復合冷卻立環(huán)高梯度磁選機，并且用于石英砂除去弱磁性雜質(zhì)，獲得了更好的除鐵效果。中磁-強磁-強磁選數據列于表1。
表1 中磁-強磁-強磁選化驗數據
| 地區 |
礦物名稱(chēng) |
原礦磨后鐵含量% |
永磁筒式磁選機除鐵后鐵含量% |
濕式強磁板式磁選機除鐵后鐵含量% |
強制油冷立環(huán)磁選機除鐵后鐵含量% |
| 山東 |
石英砂 |
0.24 |
0.13 |
0.08 |
0.06 |
| 安徽 |
石英砂 |
0.023 |
0.018 |
0.013 |
0.01 |
4、結語(yǔ)
三段破碎-棒磨-脫泥·篩分-中磁-強磁-強磁選選礦工藝和兩段破碎-高壓輥磨-擦洗-脫泥·分級-中磁-強磁-強磁選礦工藝是華特公司在自身特色裝備優(yōu)勢的基礎上精心研制的石英礦濕法制砂兩種典型的加工工藝。主要不同之處在于制砂加工環(huán)節，前者工藝主要特點(diǎn)在于使用三段破碎加棒磨機研磨，屬干碎濕磨，具有成品率高的特點(diǎn)，另外改進(jìn)后的棒磨機同時(shí)具備磨礦和擦洗的功能，產(chǎn)品品質(zhì)高，粒型均勻；后者工藝主要特點(diǎn)在于使用兩段破碎加高壓輥磨研磨，屬干碎干磨，具有流程簡(jiǎn)單，處理能力大，無(wú)鋼耗、無(wú)二次鐵污染，節能效果明顯的特點(diǎn)，但后面需增加專(zhuān)門(mén)擦洗或洗礦環(huán)節，來(lái)提高產(chǎn)品品質(zhì)。兩者工藝在脫泥·分級和磁選除雜選礦過(guò)程中都采用相同工藝，即都采用脫泥斗脫泥和水力分級機分級，具有處理能力大，分級能耗低等特點(diǎn)；磁選除雜都采用永磁筒式磁選機-濕式強磁板式磁選機-油冷立環(huán)高梯度磁選機工藝并配置屬華特公司特有的專(zhuān)業(yè)裝備，磁選效果明顯，是目前石英砂應用磁選除雜的最先進(jìn)裝備。上述兩種工藝都可以在全國范圍內推廣應用，為石英砂加工選礦行業(yè)增加新工藝和新裝備。特別是山東華特公司已發(fā)展成為大型選礦設備制造公司，還組建了一個(gè)集研究、設計、制造、安裝、調試、售后服務(wù)為一體的石英礦選礦專(zhuān)業(yè)團隊，能為各石英礦選廠(chǎng)進(jìn)行良好的服務(wù)，確保選廠(chǎng)順利運行，讓用戶(hù)無(wú)后顧之憂(yōu)。
資料來(lái)源：山東華特磁電科技股份有限公司
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