一种从花岗伟晶岩选矿尾矿中提取低铁高纯石英和长石的方法与流程

本发明属于尾矿选矿，具体地说，涉及一种从花岗伟晶岩选矿尾矿中提取低铁高纯石英和长石的方法。

背景技术：

1、矿山尾矿的开发利用是矿产综合利用潜力最大、经济和社会效益最好的领域之一。传统金属矿山回收主要金属部分后直接将尾矿丢弃，未回收其中的非金属资源，而石英、长石、云母、萤石、石榴石等非金属矿均留存于尾矿中，都是非常重要的建材原料。忽略非金属资源不仅影响企业经济效益，浪费矿产资源，且极大降低尾矿库使用寿命，对环境危害严重。因此，研究从金属矿选矿尾矿中回收非金属资源显得尤为重要。

2、伟晶岩型锂辉石和锂云母浮选后会产生大量主要成分为长石和石英的尾矿，长石和石英在建材、陶瓷、玻璃、耐火材料、电子电器等诸多领域有着广泛用途，因此对该类型尾矿中石英和长石进行回收，制备高纯石英砂和长石精矿以达到综合利用的目的。

3、近年来随着科技的飞速发展，高纯石英砂已成为新兴产业领域如电子信息、半导体、光伏、光通信、石英坩埚、单晶硅、多晶硅、新能源等高技术领域不可替代的关键原材料。这些行业对石英砂纯度和粒度要求较高，一般要求sio2含量大于99.9％，fe2o3含量小于10μg/g(fe含量小于7μg/g)，粒度要求为0.104mm-0.425mm(140目-40目)。目前我国能够做高纯石英原料的只有脉石英、天然水晶和花岗伟晶岩，前二者资源储量较小，不能满足高纯石英市场的巨大需求，因此，从花岗伟晶岩尾矿资源中回收石英是高纯石英产业的必然发展趋势。

4、张杰从锂辉石矿浮选尾矿中回收长石和石英，用氢氟酸法反浮选长石得k2o、na2o品位分别为4.13％、7.46％，回收率为98.03％、98.42％的长石精矿，得sio2含量98.94％的石英精矿，hf浮选污染环境，单一反浮选长石工艺得到的石英精矿sio2含量98.94％，石英精矿的纯度有待进一步提高，没有达到高附加值的高纯石英的标准。

5、陈斌通过对某锂辉石矿选矿厂浮选尾矿进行矿物分析，采用浮选—磁选—浮选的选矿工艺流程回收尾矿中的云母、石英、长石等有用组分。长石和石英的浮选分离采用hf调浆、十二胺作捕收剂反浮选长石，试验获得了产率为18.31％的云母精矿，产率为37.38％、钾钠含量为13.30％、1200℃煅烧白度为78.9％的长石精矿，产率为28.07％、sio2品位为98.34％、fe2o3含量为0.038％的石英精矿。该工艺采用hf调浆和传统药剂十二胺反浮选分离石英和长石，不仅污染环境，而且得到的石英精矿sio2含量98.34％纯度较低有待进一步提高。

6、彭光菊对栗木锡矿选矿厂重选尾矿经强磁选脱铁后，进行了云母、长石、石英浮选分离研究。用硫酸调节ph、捕收剂gl反浮选长石工艺，获得了k2o+na2o 10.18％长石精矿，sio293.71％的石英精矿，石英精矿仅满足平板玻璃用硅质原料，附加值较低。

7、段树桐以辽宁某地金矿尾矿为研究对象，采用“中磁—强磁—擦洗—浮选”工艺，其中用硫酸擦洗、hf作长石活化剂浮选，获得了k2o品位9.62％，fe2o3品位0.18％的长石精砂，工艺采用hf作长石活化剂污染环境，没有对石英回收利用，造成资源的浪费。

8、刘书杰采用无氟工艺对某锡尾矿进行了长石、石英分离，硫酸调浆反浮选长石，将石英中sio2含量从77.82％提高到93.71％，同时长石中k2o+na2o含量从6.67％提高到10.18％，石英精矿品质较低有待进一步提高。

9、苗星采用预先沉降脱泥—强磁选除铁—反浮选除铁—sio2浮选提纯工艺进行试验，得sio2含量98.46％、al2o3含量0.65％、fe2o3含量0.09％的石英砂精矿，达到国家级玻璃原料二级质量标准。但提纯后的石英砂精矿sio2含量低，fe2o3和al2o3含量较高只能做玻璃原料，产品附加值较低有待进一步提高。

10、中国专利cn107511251 a公开一种从高岭土尾矿中回收云母和长石以及石英砂的方法，采用重—磁—浮—反浮选长石，得sio299.2％、al2o30.46％、fe2o30.012％的石英砂精矿，得k2o 9.3％、na2o 0.56％、fe2o30.085％的长石精矿，产品得到了充分回收，但得到的石英砂精矿没有达到高纯，石英精矿品质和产品附加值有待提高。

11、中国专利cn115178363 a公开一种含泥石英岩制备超高纯石英粉及综合利用工艺，采用hf调ph为2.5，用十二胺与十二烷基磺酸钠混合药剂进行浮选得高纯石英粉sio2＞99.9％，但石英粒度较细，使用范围有限，f离子造成环境污染对环境不友好。

12、有鉴于此特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术使用hf法调节矿浆污染环境，常规药剂反浮选分离石英、长石导致精矿品质低的不足，提供一种从花岗伟晶岩选矿尾矿中提取低铁高纯石英和长石的方法，采用无氟有酸法调浆，采用选择性好、协同作用优的新型药剂，正浮选和反浮选相结合的创新工艺，实现石英和长石的高效深度分离，从而提供一种从花岗伟晶岩选矿尾矿中制备低铁高纯石英和长石的方法，工艺吨处理成本低，所得精矿价值高，经济效益显著。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

3、一种从花岗伟晶岩选矿尾矿中提取低铁高纯石英和长石的方法，包括以下步骤：

4、(1)、筛分分级：将花岗伟晶岩选矿尾矿作为入选原矿，经筛分分级，获得+0.425mm物料、-0.425+0.074mm物料和-0.074mm物料；

5、(2)、强磁选：将步骤(1)-0.425+0.074mm物料进行两段强磁选试验，获得磁选砂和非磁性物；

6、(3)、石英正浮选：将步骤(2)非磁性物用碱调节矿浆ph至10-11，然后加入新型石英阳离子捕收剂ds-01进行石英正浮选试验，获得石英粗精矿和碱性长石精矿；

7、同时，将步骤(1)+0.425mm物料、步骤(2)磁选砂合并作为建筑材料；

8、(4)、反浮粗选：将步骤(3)石英粗精矿用酸调节矿浆ph至2-3，然后加入新型长石阴阳离子捕收剂xk-02和起泡剂kw-03，进行反浮粗选长石试验，获得石英粗精矿和长石精矿1；

9、(5)反浮扫选1：将步骤(4)石英粗精矿补加酸调节矿浆ph至2-3，然后加入新型长石阴阳离子捕收剂xk-02和起泡剂kw-03，进行反浮扫选1试验，获得石英粗精矿和长石精矿2；

10、(6)反浮扫选2：将步骤(5)石英粗精矿补加酸调节矿浆ph至2-3，然后加入新型长石阴阳离子捕收剂xk-02和起泡剂kw-03，进行反浮扫选2试验，获得浮选石英精矿和长石精矿3；

11、(7)热压酸浸：将步骤(4)长石精矿1、步骤(5)长石精矿2、步骤(6)长石精矿3合并作为酸性长石精矿；将步骤(6)浮选石英精矿进行热压酸浸、洗涤、烘干获得高纯石英精砂；

12、其中，石英正浮选捕收剂ds-01是碱土金属阳离子和烷基磺酸盐的聚合物；长石阴阳离子捕收剂xk-02是复配胺、脂肪酸、硅酸盐抑制剂的混合物；起泡剂kw-03是烃类油和松醇油混合物。

13、进一步地，所述花岗伟晶岩选矿尾矿包括但不限于锂云母、锂辉石、铌、钽、铍、钨选矿尾矿；所述选矿尾矿细度-0.425+0.074mm占比50％～80％，石英矿物含量占比30～70％，长石矿物含量占比30～60％。

14、进一步地，所述步骤(1)中，筛分设备为实验室用标准套筛，满足高纯石英粒度要求标准套筛0.425mm(40目)、0.074mm(200目)。

15、进一步地，所述步骤(2)中，强磁选为高梯度磁选，磁选作业包括一段磁选和二段磁选，一段磁选的非磁性物进入二段磁选，磁场强度为0.8～1.8t。其中强磁选除杂作业时可根据花岗伟晶岩尾矿实际情况进行多次。

16、进一步地，所述步骤(3)中，石英正浮选为充气浮选，浮选机为xfd12型多槽，工艺条件为：添加碱调节矿浆ph至10～11，碱为氢氧化钠、碳酸钠中的一种或者混合物，石英正浮选矿浆浓度为20～35％，新型石英阳离子捕收剂用量为300～800g/t，搅拌速率为800～1200r/min，浮选时间为2～5min。

17、进一步地，所述步骤(4)中，长石反浮粗选为充气浮选，浮选机为xfd12型多槽，工艺条件为：添加酸调节矿浆ph至2～3，酸为硫酸、草酸、硝酸、盐酸中的一种或者混合物，石英粗精矿反浮选矿浆浓度为15～30％，新型长石阴阳离子混合型捕收剂用量为400～600g/t，起泡剂用量为50～100g/t，搅拌速率为800～1200r/min，浮选时间为2～5min。

18、进一步地，所述步骤(5)中，反浮扫选1为充气浮选，浮选机为xfd12型多槽，工艺条件为：补加少量酸调节矿浆ph至2～3，酸为硫酸、草酸、硝酸、盐酸中的一种或者混合物，反浮扫选1矿浆浓度为15～25％，新型长石阴阳离子混合型捕收剂用量为100～300g/t，起泡剂用量为30-50g/t，搅拌速率为800～1200r/min，浮选时间为2～3min。

19、进一步地，所述步骤(6)中，反浮扫选2为充气浮选，浮选机为xfd12型多槽，工艺条件为：补加少量酸调节矿浆ph至2～3，酸为硫酸、草酸、硝酸、盐酸中的一种或者混合物，反浮扫选2矿浆浓度为10～25％，新型长石阴阳离子混合捕收剂用量为60～150g/t，起泡剂用量为20～40g/t，搅拌速率为800～1200r/min，浮选时间为1～2min。

20、其中反浮选长石杂质时，为了得到高品质石英精矿，可根据实际情况进行多次反浮选。

21、进一步地，所述步骤(5)中，酸浸工艺为：超声酸浸、搅拌酸浸、加热酸浸中的至少一种，所用的酸为混合酸，混合酸为硝酸、盐酸、硫酸、草酸中的两种或两种以上的组合物，浸出时间为4～24h。

22、进一步地，步骤(7)中浮选石英精矿经酸洗后sio2≥99.95％、fe≤10μg/g可作为高纯石英精矿。

23、本发明花岗伟晶岩选矿尾矿中主要成分为长石、石英和云母，石英矿物含量占比低仅为30％多，属于从低品位非金属尾矿中回收石英和长石，且长石和石英是架状硅酸盐造岩矿物，二者在晶体结构、物理性质、化学组成等方面很相似，因此长石和石英的浮选分离是选矿重难点，有氟有酸法是最成熟应用最广泛的方法，但氟离子污染环境，含氟废液处理工艺复杂，需要产品净化设施，增加成本，本发明避免了氢氟酸对环境的污染，从环保和药剂最佳组合理念出发，采用硫酸代替氢氟酸调节矿浆，结合研发的新型石英、长石选别药剂，实现了长石、石英的高效深度浮选分离，所述新型浮选药剂均为环保药剂。

24、本发明依据xrd获得花岗伟晶岩选矿尾矿的矿物成分，正浮选石英+反浮选长石是本发明的工艺创新点。发明在强碱性ph 10～11条件下，采用新型石英阳离子捕收剂对石英捕收能力强而对长石捕收力弱的捕收性能差异优先正浮选石英实现两者的分离，分离出大部分长石后，石英粗精矿得到充分富集品质提高，然后石英粗精矿再用硫酸调节矿浆ph 2～3，采用新型长石阴阳离子混合捕收剂和起泡剂反浮选长石，反浮选次数根据矿石实际情况进行，槽内产品即为高质量的浮选石英精矿，浮选泡沫产品为酸性长石，石英矿物含量20～80％均适用本方法。

25、本发明通过新药剂的复配及缔合作用，碱性条件下正浮选石英阳离子捕收剂可作为长石的强抑制剂急剧降低其可浮性，而选择性地吸附在石英矿物表面上，改变石英矿物表面疏水性，从而达到和长石分离的目的；反浮选长石的阴阳离子捕收剂，在石英表面仅形成微弱的静电吸附和分子吸附，而在长石表面既有活性al3+对阴离子捕收剂的化学吸附，又有长石晶格中k+或na+溶于矿浆后形成的正电荷空洞对阳离子捕收剂的静电吸附，由此形成了多种吸附相互促进和协同效应，大大提升了长石的可浮性。新型药剂的选择性协同作用为石英和长石的无氟浮选开辟了一条新路径，大幅提升了石英、长石的精度和资源利用效率。

26、本发明属于尾矿资源综合利用，早前堆积大量伟晶岩尾矿由于经济价值低、非金属选矿技术差没有被利用，新方法可以回收石英和长石，没有固体废弃物的排放，经济效益高，在环保理念下，本发明产出低铁高纯石英精矿和长石精矿，实现了花岗伟晶岩选矿尾矿的高值化综合利用，符合绿色矿山的思想，同时增加了企业的经济效益，符合时代发展趋势。此外，本发明适用性强，适用性范围广，具有更广阔的适用市场。

27、本发明经热压酸浸后得到的石英精矿sio2≥99.95％、fe≤10μg/g可作为低铁石英精矿，目前sio2≥99.5～99.8％，fe含量10～30μg/g的精致石英砂，市场价值3000～4000元/吨，得到的长石精矿含al2o3≥14％、fe2o3≤0.2％可作为平板玻璃、陶瓷行业的优质原料，市场价值200～300元/吨，磁选矿物和+0.425mm粗砂做建筑材料，-0.074mm细砂作玻璃配料，以上工艺尾矿吨处理成本约200～300元，真正实现了伟晶岩尾矿全部利用，大幅提高矿山经济价值。

28、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

29、本发明采用正浮选和反浮选相结合，工艺流程简单新颖，不仅可以实现无氟浮选，而且也优于常规单一反浮选工艺，同时采用的新型阴阳离子药剂可以高效实现石英和长石的深度分离，得到的低铁高纯石英精矿和长石精矿纯度高，明显优于传统药剂十二胺分离效果，有效解决了我国花岗伟晶岩选矿尾矿堆积造成的资源浪费和环境污染的现状，提高企业经济效益与社会效益，应用范围广，符合绿色环保理念，可实现矿山尾矿无尾化。

30、下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。