酸洗石英砂儲(chǔ)放黃變研究

陳 翔，裴業(yè)虎

（廣東省佛山地質(zhì)局，廣東 佛山 528000）

1 前言

石英石是主要由石英礦物與黏合劑人工合成的一種新型石材，具有花色可調(diào)、大面積鋪貼無色差優(yōu)點(diǎn)[1]。同時(shí)又具有高硬度、刮不花、耐油污、無輻射、無污染、無毒害等優(yōu)點(diǎn)，因此越來越受到國內(nèi)外市場的歡迎。石英作為一種重要的工業(yè)礦物原料[2]，石英砂的純度的提高，其價(jià)值也不斷提高[3]。隨著優(yōu)質(zhì)石英礦的枯竭，精選的石英砂價(jià)格不斷上漲，而且供應(yīng)短缺[4]。高純高白石英礦越來越少，不能滿足高端板材市場對(duì)高質(zhì)量石英砂、粉的需求，如何開發(fā)低品質(zhì)的石英資源作為板材用砂是今后的一個(gè)研究方向[5]。其中使用酸洗工藝生產(chǎn)高白度石英砂粉用于人造板材研究最多，但酸洗石英用于人造石材一直都被同行所抗拒，擔(dān)憂酸洗石英礦制砂會(huì)隨放置條件和時(shí)間產(chǎn)生黃變。本文就三個(gè)地區(qū)不同類型石英礦的酸洗石英砂是否會(huì)受放置的溫度、濕度、時(shí)間而產(chǎn)生黃變這個(gè)問題進(jìn)行研究。

2 試驗(yàn)原料及儀器

2.1 試驗(yàn)原料

選用國內(nèi)三個(gè)地區(qū)不同類型石英礦生產(chǎn)的酸洗石英砂作為本次試驗(yàn)原料。分別編號(hào)為1#，2#，3#。1#酸洗石英砂來自廣東河源，原礦是乳白色，無油狀光澤，多裂隙，較容易破碎，表面有黃皮。礦石中主要成分為石英，少量的角閃石、赤褐鐵礦，石英表面有包覆少量的薄膜鐵。2#酸洗石英砂來自江西崇義，石英原礦是透白色，細(xì)顆粒膠結(jié)狀，易破碎成砂狀，石英顆粒之間有膠結(jié)狀黃色礦物，主要成分為石英，膠結(jié)狀黃色礦物主要是褐鐵礦。3#酸洗石英來自湖南懷化，屬熱液成因脈石英，油狀光澤，半透，致密堅(jiān)硬，不易破碎，主要成分為石英，可見少量長石，表面有淺黃色風(fēng)化物。三種不同類型的酸洗石英砂的化學(xué)分析結(jié)果見表1。

表1 三種酸洗石英砂化學(xué)分析結(jié)果 (單位：%)

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

WBS-1型白度儀，上海精密儀器儀表有限公司；SC80C色差計(jì)，北京康光光學(xué)儀器有限公司；HDE702型恒溫恒濕試驗(yàn)箱，海達(dá)國際儀器有限公司；PHS-25型pH值計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；GM-52型陶瓷球磨機(jī)，長沙米淇儀器設(shè)備有限公司。

3 試驗(yàn)部分

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測試

對(duì)三個(gè)酸洗石英砂進(jìn)行白度、黃度(b值)測試。先把石英砂放入到GM-52型陶瓷球磨機(jī)中磨粉，粉體粒徑達(dá)到測試要求后再進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表2。

表2 酸洗石英砂白度、黃度測試結(jié)果

從表1、表2的測試數(shù)據(jù)可以看出，1#，3#石英中含鐵量較低，說明酸洗除鐵效果較好。2#酸洗石英砂的白度較低，黃度(b值)較高，鐵含量較高，說明2#石英在酸洗過程中鐵元素清除效果較差，這可能和2#石英原礦的礦物學(xué)性質(zhì)有關(guān)。2#石英原礦屬于膠結(jié)狀石英，石英顆粒之間有較多含鐵膠狀物，被石英顆粒包夾在中間，所以不容易酸洗清除。

3.2 色變和溫度關(guān)系試驗(yàn)

以空氣相對(duì)濕度50%為基準(zhǔn)，試驗(yàn)時(shí)間10天，分別放置在5℃、20℃、35℃、50℃、65℃環(huán)境下，測試酸洗石英砂是否會(huì)隨溫度的變化而產(chǎn)生白度和黃度(b值)變化。把三種酸洗石英砂原料放入恒溫恒濕箱，每次都按試驗(yàn)條件設(shè)置好相對(duì)濕度和溫度，10天后取出磨粉，測試結(jié)果見圖1、圖2。

圖1 溫度與白度關(guān)系

圖2 溫度與黃度(b值)關(guān)系

從圖1、圖2結(jié)果可以看出，隨著放置溫度的增高，三個(gè)不同地區(qū)不同類型的酸洗石英砂白度沒有明顯的升高或降低趨勢(shì)，黃度(b值)也沒有明顯的升高或降低趨勢(shì)，說明酸洗后的石英砂白度和黃度不受儲(chǔ)存環(huán)境溫度影響。

3.3 色變和濕度關(guān)系試驗(yàn)

探索空氣相對(duì)濕度是否會(huì)影響到酸洗石英砂的物理指標(biāo)，以室溫25℃作為固定條件，試驗(yàn)時(shí)間10天，分別放置到相對(duì)濕度是25%、40%、55%、70%、85%環(huán)境下，測試石英砂是否會(huì)隨相對(duì)濕度的變化而產(chǎn)生白度和黃度(b值)變化。把三種酸洗石英砂放入恒溫恒濕箱，每次分別按試驗(yàn)條件設(shè)置好溫度和相對(duì)濕度，10天后取出磨粉，測試結(jié)果見圖3、圖4。

圖3 濕度與白度關(guān)系

圖4 濕度與黃度(b值)關(guān)系

從圖3、圖4結(jié)果可以看出，隨著相對(duì)濕度的增大，三個(gè)不同地區(qū)不同類型的酸洗石英砂白度沒有明顯的升高或降低趨勢(shì)，黃度(b值)也沒有明顯的升高或降低趨勢(shì)，說明酸洗后的石英砂白度和黃度不受儲(chǔ)存環(huán)境空氣濕度影響。

3.4 色變和時(shí)間關(guān)系試驗(yàn)

探索放置時(shí)間是否會(huì)影響到酸洗石英砂的物理指標(biāo)。以室溫25℃，相對(duì)濕度70%作為固定條件，試驗(yàn)時(shí)間分為10天、15天、20天、25天、30天。測試石英砂是否會(huì)隨時(shí)間的延長而產(chǎn)生白度和黃度(b值)變化。把三種酸洗石英砂(每種5個(gè)相同樣)同時(shí)放入恒溫恒濕箱，設(shè)置好溫度和相對(duì)濕度，到預(yù)定的時(shí)間后取出每種樣品中的一個(gè)磨粉，測試結(jié)果見圖5、圖6。

從圖5、圖6結(jié)果可以看出，隨著放置時(shí)間的延長，三個(gè)不同地區(qū)不同類型的酸洗石英砂白度沒有明顯的升高或降低趨勢(shì)，黃度b值也沒有明顯的升高或降低趨勢(shì)，說明酸洗后的石英砂白度和黃度不受儲(chǔ)存時(shí)間長短影響。

圖5 時(shí)間與白度關(guān)系圖

圖6 時(shí)間與黃度(b值)關(guān)系圖

4 結(jié)論

從試驗(yàn)結(jié)果看，三個(gè)不同地區(qū)不同類型的酸洗石英砂不會(huì)因?yàn)榉胖玫臏囟取⑾鄬?duì)濕度、放置時(shí)間的長短，產(chǎn)生明顯的反黃現(xiàn)象。石英是一種物理和化學(xué)性質(zhì)均十分穩(wěn)定的礦產(chǎn)資源[6-7]，除了強(qiáng)堿和特殊酸以外，在常溫的自然放置條件下，是比較難以參與化學(xué)反應(yīng)的。即使是含鐵較高的酸洗石英砂，在酸洗完成后，也不會(huì)因?yàn)榉胖脮r(shí)間和放置條件的變化而變得更黃。因此酸洗石英砂在日常的儲(chǔ)放環(huán)境中，性質(zhì)顏色都是非常穩(wěn)定的，不會(huì)因?yàn)閮?chǔ)放的溫度和濕度產(chǎn)生黃變現(xiàn)象。