目前在国内外尚未有统一的粉体粒度技术标准。不同国家、不同行业对"目"的含义也难以统一。粉体材料粒度的检测可采用筛分法、沉降法、电阻法、激光法、微硅粉电镜法等多种方法。每一种方法都有各自的特点,检测结果也可能会有差异。对于粒度较细或比重较小的颗粒,采用后三种方法的检测结果比较可靠。
例如,我们通常加工最大粒径约为15~20μm的产品,这几种仪器测量结果虽有差异,但相差不是很大。如果用沉降法测量,可能会产生较大的测量误差。颗粒群体通常由大量大小不同的颗粒组成。按粒径大小分为若干级数,表示出每一个级数颗粒的相对含量,称为微分分布;表示出小于某一级数颗粒的总含量,称为累积分布。
最大粒径是粒度分布曲线中最大颗粒的等效直径。平均粒径是粒度分布曲线中累积分布为50%时的最大颗粒的等效直径。D90粒径、D50粒径、D10粒径分别是分布曲线中累积分布为90%、50%、10%时的最大颗粒的等效直径(平均粒径)。石英砂是采用天然的石英矿石经破碎加工而成的石英颗粒。石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物,其主要矿物成分是SiO2。
理论上的硅含量(SiO2)在98.5%以上的称称为石英砂,硅含量(SiO2)在98.5以下的称为硅砂。但是现实生产中所说的石英砂也包含硅砂。硅砂是石英砂的一种,硅微粉是硅砂的微粉。
硅微粉是由天然石英(SiO2)或熔融石英(天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO2)经破碎、球磨(或振动、气流磨)、浮选、酸洗提纯、高纯水处理等多道工艺加工而成的微粉。天然石英矿石由于体积太大不易加工成硅微粉,因此要通过破碎分级成石英砂,石英砂再加工成硅微粉。
石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状,硬度7,石英砂是重要的工业矿物原料,非化学危险品,广泛用于水处理、玻璃、铸造、陶瓷及耐火材料、冶炼硅铁、冶金熔剂、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料等工业。尤其是在水处理行业中石英砂滤料是用量最大最广泛的净水材料。
硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料。由于它具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能,被广泛用于化工、电子、集成电路(IC)、电器、塑料、涂料、高级油漆、橡胶、国防等领域。石英矿物中包含的长石、云母或粘土矿物是铝质元素的主要来源,其中粘土矿物可以利用前述的擦洗方法去除,但是对于长石和云母矿物利用浮选工艺才能取得较好的去除效果。浮选又分为有氟和无氟浮选两种方式。常用的有氟浮选是利用硫酸为pH调节剂,DWBE和SHN为混合捕收剂或者是使用氢氟酸为活化剂、胺类阳离子捕收剂的氢氟酸法以及YS或SHN为捕收剂的阴离子浮选法。
许多的研究发现有氟浮选可以很好的去除石英矿物中的长石,Schaper.E报道了德国某地石英矿以硫酸和氢氟酸为调整剂,两段反浮选脱出重矿物及长石等杂质。但是近年来环境问题日益浮现,为了减少HF的使用,无氟工艺得到了较大的发展。在1976年美国S.G.迈尔汉首先提出无氟浮选。据富田坚二等的研究可知,在硫酸或盐酸介质中,使用高级脂肪族铵盐和石油磺酸钠为混合捕收剂,可以很好的分离石英和长石。
蚌埠玻璃设计研究院无氟浮选实验也取得了成功,为我国选矿工业的发展做出了较高的贡献。
其他提纯方法研究
天然石英矿物中的杂质元素多种多样,要想去除不同的杂质需要不同的方法。如电选法利用石英与杂质矿物在电性能上的微小差别,选出微量的金属杂质矿物;热爆裂法是将二氧化硅加热到一定的温度后矿物中的包裹体发生爆炸,是包裹体中的杂质得以去除;热氯化法可以去除石英矿物气泡中的金属包裹体。