太阳能超白玻璃用砂磨矿工艺选择

太阳能超白玻璃用砂磨矿工艺选择

在砂砂矿行业开采的早期阶段，人们通常使用碎石研磨。随着现代工业和技术的发展，对砂砂矿产量的需求迅速增加。传统的研磨方法无法满足市场需求。人们开始使用高效的湿式研磨机代替石磨机进行研磨。直到如今,绝大部分普通浮法玻璃砂生产线都是使用湿式棒磨机磨矿。而又随着科学技术的进步,光电源、电子工业、光通信、SiO2薄膜材料、大规模和超大规模集成电路、航天、军工等高科技产业迅速发展,对高品级石英原料质量要求的提高,特别是今年国家对太阳能行业的大力扶持,市场对太阳能超白玻璃用砂出现了供不应求的局面。在天然高品位石英砂资源日趋枯竭的情况下,人们不得不对选矿工艺提出更高的要求。在石英砂生产加工过程中怎样才能避免机械铁二次污染问题成为了一个重要的研究方向,而磨矿作业作为石英砂生产中很重要的一个环节,成为最终影响石英精砂中Fe2O3含量指标的一个重要因素。在这种背景下,又重新开始使用没有机械铁带入的石碾磨矿方式。生产实践证明,这种磨矿方式对提高太阳能超白玻璃用砂指标起到了良好的效果。如今,对于很多投资者而言,选择何种磨矿方式最合理是一件很纠结的事情,通常很多投资者保守地选择“石碾磨矿”方式,这样大大提高了投资成本与生产成本。该文在对某样品进行“石碾磨矿”和“棒磨机磨矿”试验的基础上,参考现有工厂的生产实践经验,对这两种磨矿方式从各个方面进行充分的比较,为太阳能超白玻璃用砂投资者提供参考性意见。1复合玻璃用砂太阳能超白玻璃用砂对最终精砂产品的要求,一是化学成分的要求,二是粒度组成的要求。化学成分主要是对SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量要求,其中最主要的是控制Fe2O3的含量,这是因为铁氧化物的含量直接影响着太阳能玻璃的质量。铁氧化物不仅使玻璃着色,影响玻璃透光率,而且由于铁氧化物对玻璃熔制时的热辐射具有较强的吸收作用,辐射热大部分被表层玻璃液吸收,使玻璃液上层和下层产生明显的温度梯度,导致熔窑内玻璃液的对流困难,增加了熔制和澄清难度。目前国家没有一个明确的太阳能超白玻璃用砂质量指标标准,只是要求最终太阳能超白玻璃中Fe2O3的含量小于0.014%,大多数太阳能超白玻璃用砂生产企业对最终精砂质量指标要求如下:化学成分要求:SiO2≥99.0%;Al2O3≤0.30%;Fe2O3≤0.008%粒度组成要求:+0.71mm=0%;0.71～0.1mm≥95%;-0.1mm≤5%2“研磨石”和“研磨机”的性质比较2.1解离采矿单片原料石碾磨矿的基本原理是石碾在电机的带动下,围绕中心轴转动,利用自身的重力对矿石进行碾磨,从而达到对矿石粉碎和有用矿物单体解离的目的。棒磨机磨矿基本原理是由于筒体做回转运动引起装在筒内的介质发生运动,因介质有3种基本运动形式—下落、公转、自转,对矿石产生冲击、挤压、磨剥作用,同时矿石与矿石之间也要产生相互冲击、挤压和摩擦作用,矿石就会被粉碎。2.2较难去除较多的机械铁进行研磨“石碾磨矿”方式在磨矿过程中没有明显的机械铁掺入,但在石碾磨矿过程中由于石碾的磨损会带入其它杂质,如花岗岩等,这些杂质成分比较复杂,为后续选别工艺增加了不少难度,因此在选择石碾材质时应相当的注意,选择好的材质二次污染程度会小很多;而“棒磨机磨矿”由于钢棒材质是45#钢,棒磨机内衬材质是耐磨的磁性很弱的Mn13高锰钢,在磨碎石英砂的过程中,不可避免的会掺入机械铁,这些矿物磁性很弱,在后续的工艺中很难完全去除。文章将通过试验方法对这两种磨矿方式得到的最终精砂产品的质量进行比较,其相关试验情况如下:2.2.1脉石英矿体试验物料取自某石英砂厂。该矿属于脉石英矿,脉石英矿体附存于黑云母花岗岩中。镜下观察:该矿样成分主要是石英,含少量电气石、锆石、钛铁矿、金红石等。样品的化学分析结果见表1。2.2.2试验工艺试验工艺流程的确定是根据现有工业生产太阳能超白玻璃用砂工艺流程及实验室试验要求而确定的,具体试验流程见图1。2.2.3内磨陶瓷球磨机的研制由于目前市面上还没有专门供实验室使用的石碾设备,故此次试验将采用带有内衬耐磨陶瓷的球磨机和与石碾材质一样的磨矿介质进行石碾磨矿试验。磨矿设备:XMB型￠240×300棒磨机,XMCQ型￠180×200陶瓷球磨机;分级设备:￠50水力分级机;磁选设备:XCXQ-50×70磁选机。2.2.4棒磨机磨矿条件石碾磨磨矿条件:1)磨矿浓度50%;2)装介质量1.52kg;3)磨矿时间:45min。棒磨机磨矿条件:1)磨矿浓度50%;2)装棒量8.08kg;3)棒配比:大棒ϕ30∶中棒ϕ20=7∶5;4)磨矿时间:3.5min。分级条件:上升水量:30L/h。磁选条件:磁场强度:3000×80A/m。2.2.5“石u”方式fe2o3含量比较根据上述工艺流程及试验条件进行试验,最终试验结果见表2。从上述结果可以看出,“石碾磨矿”方式Fe2O3含量指标明显优于“棒磨机磨矿”;棒磨机钢棒及衬板与石英砂充分的接触过程中,使机械铁掺入到石英精砂中,这部分砂样在后续工艺中很难除去。2.3钢棒磨机磨矿的特点从表2中可以看出:“石碾磨矿”方式得到的精砂产率要小于“棒磨机磨矿”方式的精砂产率。这是因为石碾的磨矿效率比较低,在工业生产中石碾对需要被碾磨的矿石选择性较差,也因为合格粒级的产品不能及时的排出,容易产生过粉碎现象。而“棒磨机磨矿”方式由于钢棒与石英砂之间是线接触的方式,因此选择性较好,产品粒度比较均匀。生产实践证明:采用“棒磨机磨矿”方式的生产线比采用“石碾磨矿”方式的生产线石英精砂产率高5%左右。2.4石研设备投资较快因“石碾磨矿”方式的磨矿效率要比“棒磨机磨矿”方式的磨矿效率低,同时由于石碾碾轮磨损较快,故障率比较高,故需备用30%左右的石碾设备,这不仅增加了设备投资,同时也增加了土建投资及其相应其它方面投资。以一个年产20万t的石英精砂厂为例,两种磨矿方式不同工段的投资成本约为:345万(“石碾磨矿”方式),320万(“棒磨机磨矿”方式)。2.5石英砂胶结充填材料运行成本生产成本的比较主要从两个方面进行比较,一是能耗成本,二是易损件材料成本。现仍以一个年产20万t的石英精砂厂为例,其不同工段能耗成本和易损件材料成本比较如表3所示。从表3数据中可以计算得出,“石碾磨矿”方式比“棒磨机磨矿”方式制造每吨精砂的成本约高出5.2元。3确定棒磨机磨矿“复合”工艺的精砂产率指标通过以上分析,可以看出“石碾磨矿”工艺生产出的石英精砂指标要好于“棒磨机磨矿”工艺生产出的石英精砂指标,比“棒磨机磨矿”工艺生产的最终精砂产率要