Способ обогащения кварцевого сырья

 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для получения особо чистого кварцевого продукта - с массовой долей примесей 13,2-16,6·10^-4%. Техническим результатом является создание высокоэкономичной технологии получения кварцевого продукта, высокое качество которого позволит использовать полученный продукт в производстве полупроводниковых приборов, оптики и других наукоемких производств. Способ обогащения кварцевого сырья включает магнитную сепарацию исходного сырья с выделением магнитной и немагнитной фракций, при этом немагнитную фракцию дополнительно подвергают электроплазменной обработке в разрядной камере с проточной промывкой продуктов обработки диэлектрической жидкостью. Кроме того, в качестве диэлектрической жидкости применяют дистиллированную воду. 1 з.п.ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для получения особо чистого кварцевого продукта (с массовой долей примесей 13,2 - 16,6·10^-4%).

Известен способ обогащения кварцевого сырья с использованием электрической сепарации.

Указанный способ предусматривает отделение от кварца неэлектропроводящих примесей в электрическом поле после трибозарядки, а частиц рудных минералов - в поле коронного разряда (В.И. Ревнивцев. Обогащение полевых шпатов и кварца.- М., 1970).

Недостатком известного способа является низкая степень обогащения.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является известный способ обогащения кварцевого сырья, включающий магнитную сепарацию, флотацию и пенную сепарацию, окислительный обжиг, химическую обработку в смеси плавиковой и соляной кислот и электросепарацию (В.И. Ревнивцев, А.И. Месеняшин, Г.В. Косоручкин и др. Очистка кварцевой крупки с помощью электрического барабанного сепаратора. Ж. "Обогащение руд", N 4, 1989, с. 28 - 30).

К недостаткам известного способа следует отнести низкую экономичность процесса обогащения, обусловленную большим количеством дорогостоящих и малоэффективных операций, не позволяющего получить товарный продукт по содержанию примесей, отвечающий требованиям Госстандарта РФ (например, ТУ-41-07-033-85 "Требования электронной промышленности к качеству кварцевого сырья").

Заявляемое изобретение направлено на создание высокоэкономичной технологии получения кварцевого продукта, высокое качество которого позволит использовать полученный продукт в производстве полупроводниковых приборов, оптики и других наукоемких производств.

Отмеченный выше технический результат достигается тем, что в известном способе обогащения кварцевого сырья, включающем магнитную сепарацию исходного сырья с выделением магнитной и немагнитной фракций, согласно заявляемому способу немагнитную фракцию дополнительно подвергают электроплазменной обработке в разрядной камере с проточной промывкой продуктов обработки диэлектрической жидкостью. Кроме того, в качестве диэлектрической жидкости применяют дистиллированную воду.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем.

В результате проведенных исследований было установлено, что электроплазменная обработка немагнитной фракции кварцевого сырья позволяет достигнуть глубокой степени отделения кварца от примесей за счет выделения структурных примесей из собственно кристаллической решетки кварца.

Исследования показали, что проточная промывка диэлектрической жидкостью продуктов плазменной обработки обеспечивает постоянный вынос из разрядной камеры структурных примесей, не давая возможности последним повторно закрепиться на поверхности очищенного кварца.

Использование в качестве диэлектрической жидкости дистиллированной воды способствует получению более чистого конечного продукта (кварца), в связи с тем, что сама не является источником загрязнения обогащенного кварца.

Ниже приведен пример, подтверждающий возможность осуществления заявляемого изобретения с получением указанного выше технического результата.

Пример конкретной реализации заявляемого способа.

Исследования проводились на 2-х пробах (N 1 и N 2) кварцевого сырья крупностью - 0,63 + 0,05 мм из различных месторождений (N 1 - Южноуральский рудник, N 2 - Кундравинское месторождение), которые содержали примесные включения, · 10^-4%: алюминия - 56 и 45, железа - 68 и 75, марганца - 7 и 11 соответственно, а также в пробе N 2 натрия - 12.

Исходную пробу кварцевого сырья подвергали магнитной сепарации на магнитном сепараторе индукционно-роликового типа при напряженности магнитного поля, равной 1100 кА/м. Выделенная магнитная фракция (≈ 0,1%) направлялась в отстойник.

Полученная немагнитная фракция с содержанием примесей, приведенным в табл. 1, подвергалась плазменной обработке на электроплазменной установке ИТЭФ, содержащей генератор импульсного тока и разрядную камеру, заполненную проточной дистиллированной водой. Вода подводилась через специальное сопло в зону электроразряда, при этом вывод воды осуществлялся через отверстие в верхней части камеры со скоростью ≈ 2 л/мин.

Режим электроплазменной обработки: Первичное зарядное напряжение - 33 кВ Вторичное зарядное напряжение - 500...600 кВ Зарядная емкость - 0,1 мкф Крутизна переднего фронта импульса - Менее 100 нс При этом значение энергозатрат составило 80 кВт.ч/т Время электроплазменной обработки - 15 мин Продукты взаимодействия электроплазмы и кварца - высвободившиеся из него примесные включения, выносились из разрядной камеры проточной дистиллированной водой и направлялись в отстойник, образуя вместе с магнитной фракцией сепарации отвальный продукт обогащения (хвосты).

Оставшийся в разрядной камере кварцевый песок представлял собой обогащенный товарный продукт.

Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 1-5.

В табл. 1 приведены результаты магнитной сепарации исследуемых проб кварцевого сырья.

В табл. 2 приведены результаты обогащения проб кварцевой крупки предлагаемым способом в зависимости от абсолютного содержания примесей в исходном кварцевом сырье и в сравнении с отечественным стандартом.

В табл. 3 приведены результаты обогащения проб N 1 (Южноуральский рудник) и N 2 (Кундравинское месторождение) кварцевой крупки предлагаемым способом в сравнении со стандартом качества кварцевого сырья (N 3) для электронной промышленности.

В табл. N 4 приведены результаты обогащения исследуемых проб кварцевого сырья в условиях внутрикамерной циркуляции воды (то есть без проточной промывки).

В табл. N 5 приведены результаты обогащения исследуемых проб кварцевого сырья при использовании различных диэлектрических жидкостей.

Как следует из приведенных выше данных, заявляемый способ обогащения кварцевого сырья позволяет получить готовый товарный продукт - кварцевую крупку высокого качества, по основным примесям практически соответствующую требованиям отечественной электронной промышленности (ТУ 41-07-033-85) к качеству кварцевого сырья. При этом выход готового кварцевого продукта составляет 95-96%, что почти в 2 раза выше выхода при известной технологии (наиболее близкий аналог), составляющего около 50%.

Таким образом, применение заявляемого способа решает проблемы создания высокоэкономичной технологии получения качественного кварцевого продукта для нужд промышленности.

Формула изобретения

1. Способ обогащения кварцевого сырья, включающий магнитную сепарацию исходного сырья с выделением магнитной и немагнитной фракций, отличающийся тем, что немагнитную фракцию дополнительно подвергают электроплазменной обработке в разрядной камере с проточной промывкой продуктов обработки диэлектрической жидкостью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве диэлектрической жидкости применяют дистиллированную воду.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6