石英砂是建筑、玻璃、陶瓷和鑄造領(lǐng)域的重要工業(yè)原料,高純石英砂更是航空航天、激光、光纜、軍工、光伏等高科技領(lǐng)域的稀缺資源[1～2]。而滿足生產(chǎn)的天然石英砂儲量很少,大量的石英砂礦中富含鐵、鋁等雜質(zhì)。天然存在的石英砂礦中除石英以為,*主要的雜質(zhì)元素為鐵,常以薄膜鐵、磁鐵礦、鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦、鏡鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等形式存在[3]。除此以外,加工過程也會引入一定的的金屬鐵。石英的成分是 SiO2,不受磁場的作用;而這些鐵雜質(zhì)大多為磁性物質(zhì),受到磁場的作用會改變運(yùn)動狀態(tài)。因此,我們采用磁選的方式來提純石英砂,除去含鐵雜質(zhì)。然而,不同磁選條件出去的含鐵雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)還需要深入研究。
　　對海南某礦區(qū)的石英砂礦樣品進(jìn)行磁選,磁場強(qiáng)度分布為 1.0T、1.2T、1.4T和 1.6T,將磁選出的含鐵雜質(zhì)顆粒做掃描電鏡(SEM)和 X射線衍射(X RD)分析,結(jié)果表明:石英砂礦中的含鐵雜質(zhì)以α-Fe2O3形式存在。磁選強(qiáng)度越小,α-Fe2O3雜質(zhì)的結(jié)晶度越好;反之,磁選強(qiáng)度越大,α-Fe2O3雜質(zhì)的結(jié)晶度越差。對不同粒度的石英砂樣品進(jìn)行1.2T和 1.4T磁場磁選結(jié)果比較,粒度越小,α-Fe2O3雜質(zhì)的結(jié)晶度越差。
　　1 實驗部分
　　1.1 原礦性質(zhì)
　　實驗用原礦采自海南某礦區(qū)石英砂巖,其主要性質(zhì)為:普氏硬度(f),20;礦石樣品密度 2.70t/m3;堆積密度 1.73t/m3。
　　1.2 試樣制備
　　原礦石樣品中的含鐵雜質(zhì)量為0.17%。經(jīng)破碎、棒磨、篩分、脫水,分級制成 0.1mm～0.4mm粒級的石英砂樣品供實驗用。
　　1.3 磁選設(shè)備
　　我們采用立環(huán)式強(qiáng)磁選機(jī)對樣品磁選。它是一種濕式強(qiáng)磁選機(jī),兩個分選圓環(huán)垂直在同一水平軸上,總運(yùn)轉(zhuǎn)間隙 10mrn,環(huán)內(nèi)充填率為 85%～90%。內(nèi)裝鐵質(zhì)球介質(zhì),直徑6mm～12mm。在磁極頭與分選環(huán)外壁之間的間隙中點,選礦設(shè)備磁場強(qiáng)度隨激磁電流的增加而急劇增加,至 1.4T逐漸趨于磁飽和,激磁電流為 20 000A時,磁場*高可達(dá) 1.6T。
　　1.4 樣品表征
　　1.4.1 場發(fā)射掃描電鏡 我們采用 Sirion2000掃描電鏡表征磁選后的含鐵雜質(zhì)形貌。電鏡分辨率采用3.5nm(500V);加速電壓為 200V～30kV,連續(xù)可調(diào);配有超高強(qiáng)度 Schottky場發(fā)射燈絲。
　　1.4.2 X射線衍射。我們采用德國Bruker的X RD(D8)表征含鐵雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)