CN110665631A

CN110665631A - 高纯石英砂的制备方法

Info

Publication number: CN110665631A
Application number: CN201910858233.8A
Authority: CN
Inventors: 张勋; 张凤凯; 石坤; 刘海涛; 李玉军
Original assignee: Jiangsu Kaida Quartz Ltd By Share Ltd
Current assignee: Jiangsu Kaida Quartz Ltd By Share Ltd
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2020-01-10

Abstract

本发明提供一种高纯石英砂的制备方法，包括：A、以石英矿为原料，破碎、筛选；B、将破碎、筛选处理后的石英砂清洗并干燥处理；C、将干燥的石英砂磁选，得到预选石英砂精矿；D、将预选石英砂精矿反浮选；E、向反浮选的石英砂粗精矿中加入水、混合捕收剂、加入起泡剂并搅拌；F、刮泡、去离子水冲洗处理、过滤并干燥得到高纯石英砂精矿。本发明采用无氟浮选法代替传统的氢氟酸法，获取纯度高、质量佳的高纯石英砂，具有减少毒性、改善环境的有益效果。

Description

高纯石英砂的制备方法

技术领域

本发明涉及高纯石英砂的制备，更具体地说，本发明涉及以石英矿为原料制备高纯石英砂的方法。

背景技术

石英砂是石英石破碎加工而形成的石英颗粒，其主要成分是二氧化硅，二氧化硅是一种物理性质和化学性质均十分稳定，用途十分广泛的矿产资源，普通石英砂应用在玻璃、陶瓷、橡胶、铸造、化工、塑料冶金、建筑等领域，高纯石英砂通常是指二氧化硅含量在99.95％以上，主要应用于高新技术产业，如航空航天、生物工程、高频率技术、电子技术、光纤通信和军工等领域，随着半导体行业、新能源行业的飞速发展，使得高纯石英砂的需求量越来越大，因此利用各种分选提纯的手段从石英矿资源中分离高纯度的石英砂成为研究的重点，石英在成矿过程中，伴生着很多的杂质矿物，比如长石、云母、黏土矿等，杂质矿物中的铁、铝等金属元素严重影响了石英砂的品质，为了去除这些矿物以及杂质矿物中的金属元素，一般都采用煅烧、淬洗、酸洗、浮选等方式，使得石英矿石热胀冷缩后结构疏松，但是这些方法制备的石英砂普遍存在质量不佳、纯度不够、成本高等缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术中的不足，提供一种制备高纯石英砂的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种制备高纯石英砂的方法，包括以下步骤：

A、以石英矿为原料，通过细辊破碎机进行破碎，制备成粒度为0.05-0.2mm的石英砂，经振动筛筛选后，得到粒度为0.06-0.11mm的石英砂；

B、向步骤A中的石英砂中加入擦洗助剂和水，进入擦洗机中清洗，清洗处理后真空干燥机干燥处理；

C、干燥的石英砂进入磁选机磁选，除去部分磁性杂质，得到预选石英砂精矿；

D、向预选石英砂精矿中加入水和调整剂制成石英砂矿浆进行反浮选，其中所述水和调整剂的质量比为10:1；

E、向反浮选的石英砂矿浆中加入水和混合捕收剂，搅拌30-45min，加入起泡剂，继续搅拌1-1.5h；

F、打开氮气阀，刮泡20-30min，去离子水冲洗处理后，过滤并干燥得到高纯石英砂精矿。

优选的是，其中，擦洗助剂以重量计份包括如下成分：水玻璃1-5份、表面活性剂0.2-1份、羟苯乙酯1-1.5份、丁基乙酰氨基丙酸乙酯0.1-0.5份、超纯水10-20份。

水玻璃由于优异的活性碱度和较高的pH缓冲指数，因此具有非常好的润湿性，擦洗助剂中表面活性剂中的活性分子在石英和杂质矿物颗粒表面发生化学吸附，从而有效降低矿物颗粒表面能和提高颗粒之间的电斥力，起到对颗粒的分散作用和对矿物颗粒之间的裂分作用，提高擦洗效果，羟苯乙酯中的羟基与丁基乙酰氨基丙酸乙酯中的羧基发生缩聚反应，加强石英表面的电负性并且形成空间位阻效应，进一步增强石英颗粒与矿物微细粒的静电排斥作用，从而提高石英砂颗粒中矿物细微粒的去除效果，为获取高纯石英砂提供良好的基础。

优选的是，擦洗助剂的制备方法包括以下步骤：在真空条件下向高压釜中加入超纯水和丁基乙酰氨基丙酸乙酯，再分别加入羟苯乙酯、水玻璃和表面活性剂，同时快速升温至60-70℃以500-550r/min搅拌30-50min，再升温至90-95℃并停止搅拌，保温3-4h后降温过滤干燥得到擦洗助剂。

优选的是，其中，表面活性剂包括溴化二甲基苄基十二烷基铵、氯化双二甲基季铵盐、十二烷基二甲基叔胺中的至少一种。

优选的是，其中，调整剂包括草酸、乳酸、偏酒石酸、磷酸、柠檬酸中的至少一种。

优选的是，其中混合捕收剂为N-烷基丙撑二胺、十二烷基苯磺酸钠、无机酸的混合物。

优选的是，其中，无机酸为无机强酸，无机强酸包括硫酸、盐酸、硝酸中的至少一种。

优选的是，其中，混合将N-烷基丙撑二胺和十二烷基苯磺酸钠按照质量比为1:3用无机酸溶解，将pH调节至2-3后，搅拌均匀，即得到混合捕收剂。

在强酸条件下，阴阳离子混合捕收剂优选浮选长石，此时石英表面为电中性，强酸一方面促进长石表面的解离平衡左移，负电性下降，另一方面长石晶格中在放Al³⁺区域的孔隙配衡金属离子K⁺或Na⁺溶于矿浆中，矿浆表面形成正电荷空洞，当混合捕收剂N-烷基丙撑二胺和十二烷基苯磺酸钠加入该矿浆体系中时，在石英表面形成微弱的静电吸附和分子吸附，而混合捕收剂在长石表面则有活性，Al³⁺对阴离子捕收剂进行特性吸附，正电荷空洞对阳离子捕收剂的静电吸附和分子吸附相互促进，产生协同作用，使长石表面捕收剂吸附量较石英大，因而长石优先浮出，与石英分离。

优选的是，其中，混合捕收剂的制备方法如下：将N-烷基丙撑二胺和十二烷基苯磺酸钠按照质量比为1:3用无机酸溶解，将pH调节至2-3后，搅拌均匀，即得到混合捕收剂。

优选的是，其中，起泡剂包括仲辛醇、松醇油、2#油中的至少一种，所述擦洗机包括球磨擦洗机、棒磨擦洗机中的至少一种。

优选的是，其中，真空干燥机的真空度为-0.095MPa-0.01MPa。

优选的是，其中，所述磁选机为干式磁选机，所述干式磁选机的磁场强度为140-500mT，所述高纯石英砂二氧化硅含量≥99.999％。

本发明具有以下有益效果：(1)本发明通过采用采用混合捕收剂和擦洗助剂，优先浮选长石，达到长石与石英的分离，获得高纯度的石英砂；(2)混合捕收剂代替传统的氢氟酸浮选法，对环境友好，克服氢氟酸对环境造成的危害；(3)本发明工艺简单、反应条件温和，可适用于大规模工业生产。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

一种高纯石英砂的制备方法，包括以下步骤：

B、向步骤A中的石英砂中加入擦洗助剂和水，进入球磨擦洗机中进行清洗，清洗处理后真空干燥机干燥处理，其中真空干燥机的真空度为-0.095MPa；其中擦洗助剂以重量计份包括如下成分：水玻璃1份、溴化二甲基苄基十二烷基铵0.份、羟苯乙酯1份、丁基乙酰氨基丙酸乙酯0.1份、超纯水10份。在真空条件下向高压釜中加入超纯水和丁基乙酰氨基丙酸乙酯，再分别加入羟苯乙酯、水玻璃和表面活性剂，同时快速升温至60℃，以500r/min搅拌30min，再升温至90℃并停止搅拌，保温3h后降温过滤干燥得到擦洗助剂。

C、干燥的石英砂进入干式磁选机磁选，除去磁性杂质，得到预选石英砂精矿；

D、向预选石英砂精矿中加入水和草酸制成石英砂矿浆进行反浮选，其中所述水和调整剂的质量比为10:1；

E、向反浮选的石英砂矿浆中加入水和混合捕收剂，搅拌30min，加入起泡剂仲辛醇，继续搅拌1h，混合捕收剂为N-烷基丙撑二胺、十二烷基苯磺酸钠、硫酸的混合物。

F、打开氮气阀，刮泡30min，去离子水冲洗处理后，过滤并干燥得到二氧化硅含量99.9999％高纯石英砂精矿。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，唯一不同之处在于混合捕收剂为N-烷基丙撑二胺、十二烷基苯磺酸钠、盐酸、硫酸的混合物。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，唯一不同之处在于表面活性剂为氯化双二甲基季铵盐。

为了说明本发明的效果，发明人提供比较实验如下：

对比例1

混合捕收剂变为单独用胺类捕收剂或十二烷基苯磺酸钠捕收剂，其余参数与实施例1中的完全相同，工艺过程也完全相同。

对比例2

不添加擦洗助剂，其余参数与实施例1中的完全相同，工艺过程也完全相同。

通过化学检验方法对实施例和对比例得到的产物进行验证：

	SiO<sub>2</sub>(％)	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(％)	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(％)
				实施例1	99.998	0.0002	0.0003
实施例2	99.999	0.0002	0.0004
				实施例3	99.998	0.0001	0.0004
对比例1	99.387	0.0016	0.0012
				对比例2	99.389	0.0014	0.0011

实施例1，2，3与对比例1与相比，其二氧化硅含量由99.3％上升至99.9％，这表明使用混合捕收剂比单独使用胺类捕收剂或十二烷基苯磺酸钠捕收剂所得到的石英砂纯度更高，当阴阳离子混合捕收剂混合后，在强酸性环境下长石表面发生定位吸附，从而降低其表面的负电性，而混合捕收剂通过硅表面的活性质点与石英砂发生化学吸附，从而有效与长石分离；并且混合捕收剂代替传统的氢氟酸法，减少了污染，改善了环境，获得高质量、高纯度的石英砂。

实施例1，2，3与对比例2与相比，其Al₂O_3、Fe₂O₃含量均明显低于对比例2中Al₂O_3、Fe₂O₃的含量，擦洗助剂的添加增强石英颗粒与矿物微细粒的静电排斥作用，从而提高石英砂颗粒中矿物细微粒的去除效果，为获取高纯石英砂提供良好的基础。

可见，本发明的混合捕收剂以及擦洗助剂的添加具有提高石英砂纯度、改善石英砂质量的有益效果。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims

1.一种高纯石英砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、以石英矿为原料，通过细辊破碎机进行破碎，制备成粒度为0.05-0.2mm的石英砂颗粒，经振动筛筛选后，得到粒度为0.06-0.11mm的石英砂；

B、向步骤A中的石英砂中加入擦洗助剂和水，进入擦洗机中进行清洗，清洗处理后真空干燥机干燥处理；

C、干燥的石英砂进入磁选机磁选，除去磁性杂质，得到预选石英砂精矿；

D、向预选石英砂精矿中加入水和调整剂制成矿浆进行反浮选，其中所述水和调整剂的质量比为10:1；

2.根据权利要求1所述的高纯石英砂的制备方法，其特征在于，所述擦洗助剂以重量计份包括如下成分：水玻璃1-5份、表面活性剂0.2-1份、羟苯乙酯1-1.5份、丁基乙酰氨基丙酸乙酯0.1-0.5份、超纯水10-20份。

3.根据权利要求2所述的高纯石英砂的制备方法，其特征在于，所述擦洗助剂的制备方法包括以下步骤：在真空条件下向高压釜中加入超纯水和丁基乙酰氨基丙酸乙酯，再分别加入羟苯乙酯、水玻璃和表面活性剂，同时升温至60-70℃后，以500-550r/min搅拌30-50min，再升温至90-95℃并停止搅拌，保温3-4h后降温过滤干燥得到擦洗助剂。

4.根据权利要求1所述的高纯石英砂的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂包括溴化二甲基苄基十二烷基铵、氯化双二甲基季铵盐、十二烷基二甲基叔胺中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高纯石英砂的制备方法，其特征在于，所述调整剂包括草酸、乳酸、偏酒石酸、磷酸、柠檬酸中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高纯石英砂的制备方法，其特征在于，所述混合捕收剂为N-烷基丙撑二胺、十二烷基苯磺酸钠、无机酸的混合物。

7.根据权利要求1所述的高纯石英砂的制备方法，其特征在于，所述无机酸为无机强酸，所述无机强酸包括硫酸、盐酸、硝酸中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的高纯石英砂的制备方法，其特征在于，所述混合捕收剂的制备方法如下：将N-烷基丙撑二胺和十二烷基苯磺酸钠按照质量比1:3用无机酸溶解，将pH调节至2-3后，搅拌均匀，即得到混合捕收剂。

9.根据权利要求1所述的高纯石英砂的制备方法，其特征在于，所述起泡剂包括仲辛醇、松醇油、2#油中的至少一种，所述擦洗机包括球磨擦洗机、棒磨擦洗机中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的高纯石英砂的制备方法，其特征在于，所述真空干燥机的真空度为-0.095MPa-0.01MPa，所述磁选机为干式磁选机，所述干式磁选机的磁场强度为140-500mT,所述高纯石英砂二氧化硅含量≥99.999％。