CN114956095A - 石英砂无酸络合提纯药剂 - Google Patents

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周志勇
张月
王保民
魏欣桐
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    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Abstract

本发明公开一种石英砂无酸络合提纯药剂，A组分为pH调节剂；B组份由表面活性剂、还原剂和金属离子络合剂按质量比1：（30‑40）：（50‑70）混合而成，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、卵磷脂中的一种或几种；还原剂为连二亚硫酸钠、二氧化硫脲、氯化亚锡、硼氢酸钠中的一中或其中任意比例的几种；金属离子络合剂为EDTA二钠、柠檬酸钠、亚硫酸钠和硫代硫酸钠中的一种或其中任意比例的几种；A组份的用量为石英砂质量的0.5%~0.75%；B组份的用量为石英砂质量的0.75%~1.0%。该药剂对环境无污染、环保可靠，对石英砂的提纯率高，综合成本低。

Description

石英砂无酸络合提纯药剂
技术领域
本发明涉及石英砂提纯技术领域，具体涉及一种石英砂无酸络合提纯药剂。
背景技术
石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英石是一种非金属矿物质，是一种竖硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。石英砂的颜色为乳白色或无色半透明状，莫氏硬度为7。
目前，将石英砂提纯为高纯石英砂均采用酸浸的方式，对石英砂表面的薄膜铁等矿物杂质进行还原溶解，然后用清水冲洗获得高纯石英砂。酸浸方法虽然提纯效果不错，但是对环境污染很大，酸浸一般采用盐酸、硫酸或草酸，pH都保持在2左右，属于强酸类，这样的酸液加之清洗酸液产生的大量废水不能直接被排放，因此废水处理费用高；另外，在浸泡过程中还会有酸气泄漏，严重危及生产工人和周边人员的生命安全，因此需要针对上述问题进行改进和技术升级。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种污染小、成本低、效果好且安全可靠的石英砂无酸络合提纯药剂。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种石英砂无酸络合提纯药剂，其特征在于：由A组分和B组分组成，
所述A组分为pH调节剂；
所述B组份由表面活性剂、还原剂和金属离子络合剂按质量比1：（30-40）：（50-70）混合而成，其中：
所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、卵磷脂中的一种或其中任意比例的几种；
所述还原剂为连二亚硫酸钠、二氧化硫脲、氯化亚锡、硼氢酸钠中的一中或其中任意比例的几种；
金属离子络合剂为EDTA二钠、柠檬酸钠、亚硫酸钠和硫代硫酸钠中的一种或其中任意比例的几种；
所述A组份的用量为石英砂质量的0.5%~0.75%；
所述B组份的用量为石英砂质量的0.75 %~1.0%。
优选的是，上述pH调节剂为NaOH、NaHCO3、浓氨水中的一种或其中任意比例的几种。，更优选的是，所述pH调节剂为NaOH。
优选的是，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠或四丁基溴化铵中的一种或两者以任意比例的组合物。
优选的是，所述还原剂为二氧化硫脲或氯化亚锡中的一种或两者以任意比例的组合物。
本发明中，所述的石英砂可以是陆相石英砂也可以是海相石英海砂，所述石英砂粒度为40-150目。
本发明中，石英砂中的金属离子杂质可以通过与金属离子络合剂进行络合反应的方式，使其溶解到络合液中，从而达到脱除石英砂表面和裂缝中杂质的作用。其中pH调节剂、表面活性剂和还原剂的作用都是为了加快络合剂与杂质金属离子的反应速度。
将本发明的A、B组分分别投入匀浆状态下的具有爆气盘加速反应的络合槽内，矿浆在络合槽内反应时间为30-60分钟，经反应后的矿浆迅速进入螺旋清洗机，将石英砂与络合液分离；脱去络合液的石英砂再进入另一螺旋清洗机，注入去离子水，将石英砂多次清洗，从而完成石英砂中铁杂质的去除。
与现有技术相比，本发明的石英砂无酸提纯药剂具有以下有益效果：
1. 本发明中使用的所有药剂成分均对人体无害，混合后也不会产生对人体有害的物质，并且药剂可以回收使用，全过程无危害物排出，因此，对环境无污染、环保可靠。
2. 利用本发明的石英砂无酸络合提纯药剂对石英砂进行提纯时，铁杂质的去除率达到95% 以上，铁离子含量低于100ppm，杂质去除率高。
3. 现有的酸洗石英砂药剂成本均高于120元/吨，并且伴随酸洗工艺带来的环境污染成本更是无法估量。而本发明的无酸络合提纯药剂，提纯每吨石英砂的成本不高于120元/吨，并且药剂可回收利用，综合成本更低。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
实施例1
本实施例的原料为取自广西北海某沙滩的海砂。先对海砂进行脱泥、筛选、磁选去除容易去除的杂质，得到粒度为40-150目的海砂，再将海砂进行匀浆，海砂与自来水的体积比为1:1。
采用的石英砂无酸络合提纯药剂中，各组分的组成及以海砂总重为基准的占比分别为：
A组分：NaOH：0.60%；
B组分：
十二烷基磺酸钠 0.01%；
氯化亚锡 0.35%；
柠檬酸钠：0.25%；
EDTA二钠：0.3%；
亚硫酸钠0.05%。
将上述A、B组份分别加入海砂与水形成的矿浆中，从爆气盘通入空气压缩机压缩后的空气，使石英砂与药剂充分接触反应，60min后将石英砂与络合液分离，分离后的石英砂用去离子水进行清洗，烘干后得到成品1。
实施例2
本实施例的原料为广西北海某沙滩取样海砂，先对海砂进行脱泥、筛选、磁选去除容易去除的杂质，得到粒度为40-150目的海砂，再将海砂进行匀浆，海砂与水的体积比为1:1。
采用的石英砂无酸络合提纯药剂中，各组分的组成及以海砂总重为基准的占比分别为：
A组分：NaOH：0.55%；
B组分：
十二烷基磺酸钠：0.01%；
连二亚硫酸钠（保险粉）：0.33%；
柠檬酸钠：0.25%；
EDTA二钠：0.3%；
亚硫酸钠0.05%。
将上述A、B组份分别加入海砂与水形成的矿浆中，从爆气盘通入空气压缩机压缩后的空气，使石英砂与药剂充分接触反应，60min后将石英砂与络合液分离，石英砂用去离子水进行清洗，烘干后得到成品2。
实施例3
实施案例原料为广西北海某沙滩取样海砂，先对海砂进行脱泥、筛选、磁选去除容易去除的杂质，再将海砂进行匀浆，海砂与水的体积比为1:1。
采用的石英砂无酸络合提纯药剂中，各组分的组成及以海砂总重为基准的占比分别为：
A组分：NaOH 0.6%；
B组分：
卵磷脂：0.01%；
氯化亚锡：0.38%；
柠檬酸钠：0.25%；
EDTA二钠：0.3%；
亚硫酸钠0.05%。
将上述A、B组份分别加入海砂与水形成的矿浆中，从爆气盘通入空气压缩机压缩后的空气，使石英砂与药剂充分接触反应，60min后将石英砂与络合液分离，石英砂用去离子水进行清洗，烘干后得到成品3。
实施例1-3得到的成品石英砂检测数据如下表所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从上表中数据可以看出，三个实施例提纯后的石英砂各方面纯度相较于原砂都有较大的提升，尤其是实施例1最为明显，SiO2含量达到了99.90%，铁杂质达到了71ppm，完全达到了《JC/T 2314-2015 光伏玻璃用硅质原料》对玻璃原料石英砂的要求。
实施例2由于还原剂与实施例1不同，效果相较于实施例1略有下降；实施例3由于表面活性剂与实施例1不同，效果也略逊于实施例1，但二者均满足平板玻璃用石英砂硅质原料要求。
实施例4
本实施的原料为山东临沂某石英砂矿的石英砂，先对石英砂进行破碎、脱泥、筛选、磁选去除容易去除的杂质，再将石英砂砂进行匀浆，石英砂与自来水的体积比为1:1。
采用的石英砂无酸络合提纯药剂中，各组分的组成及以海砂总重为基准的占比分别为：
A组分：NaOH 0.6%；
B组分：
十二烷基磺酸钠：0.01%；
二氧化硫脲：0.40%；
柠檬酸钠：0.20%；
EDTA二钠：0.35%；
亚硫酸钠0.05%。
将上述A、B组份分别加入海砂与水形成的矿浆中，从爆气盘通入加速后的空气，使石英砂与药剂充分接触反应，60min后将石英砂与络合液分离，石英砂用去离子水进行清洗，烘干后得到成品4。
实施例5
本实施的原料为山东临沂某石英砂矿的石英砂，先对石英砂进行破碎、脱泥、筛选、磁选去除容易去除的杂质，再将石英砂砂进行匀浆，石英砂与自来水的体积比为1:1。
采用的石英砂无酸络合提纯药剂中，各组分的组成及以海砂总重为基准的占比分别为：
A组分：NaOH 0.55%；
B组分：
十二烷基磺酸钠：0.01%；
连二亚硫酸钠（保险粉）：0.35%；
柠檬酸钠：0.25%；
EDTA二钠：0.35%；
亚硫酸钠0.05%。
将上述A、B组份分别加入海砂与水形成的矿浆中，从爆气盘通入加速后的空气，将石英砂与药剂充分接触反应，60min后将石英砂与络合液分离，石英砂用去离子水进行清洗，烘干后得到成品5。
实施例6
本实施的原料为山东临沂某石英砂矿的石英砂，先对石英砂进行破碎、脱泥、筛选、磁选去除容易去除的杂质，再将石英砂砂进行匀浆，石英砂与自来水的体积比为1:1。
采用的石英砂无酸络合提纯药剂中，各组分的组成及以海砂总重为基准的占比分别为：
A组分：NaOH 0.6%；
B组分：
十二烷基苯磺酸钠：0.01%；
二氧化硫脲：0.35%；
柠檬酸钠：0.25%；
EDTA二钠：0.30%；
将上述A、B组份分别加入海砂与水形成的矿浆中，从爆气盘通入加速后的空气，将石英砂与药剂充分接触反应，60min后将石英砂与络合液分离，石英砂用去离子水进行清洗，烘干后得到成品6。
实施例4-6得到的成品石英砂检测数据下表所示：
检测项目 未处理原砂（%） 成品4（%） 成品5（%） 成品6（%）
灼烧减量（1025℃） 0.36 0.05 0.05 ＜0.12
三氧化二铝含量 0.20 0.06 ＜0.01 ＜0.01
二氧化硅含量 98.45 99.67 99.02 99.24
三氧化二铁含量 0.053 0.010 0.019 0.011
氧化钙含量 0.22 0.02 0.01 0.01
氧化钾含量 0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01
从上表数据可以看出，三个实施例提纯后的石英砂各方面纯度都有较大的提升，实施例4数据最佳，硅含量达到了99.67%，铁杂质达到了100 ppm，也能够满足《JC/T 529-2000 平板玻璃用硅质原料》对玻璃原料石英砂的要求。
实施例5由于还原剂与实施例4不同，效果相较于实施例1略有下降；实施例6由于表面活性剂与实施例4不同，效果也略逊于实施例1，但二者均满足《QB/T 2196-1996 玻璃工业用石英砂的分级》中晶质玻璃石英砂原料要求。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种石英砂无酸络合提纯药剂，其特征在于：由A组分和B组分组成，
所述A组分为pH调节剂；
所述B组份由表面活性剂、还原剂和金属离子络合剂按质量比1：（30-40）：（50-70）混合而成，其中：
所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、卵磷脂中的一种或其中任意比例的几种；
所述还原剂为连二亚硫酸钠、二氧化硫脲、氯化亚锡、硼氢酸钠中的一中或其中任意比例的几种；
金属离子络合剂为EDTA二钠、柠檬酸钠、亚硫酸钠和硫代硫酸钠中的一种或其中任意比例的几种；
所述A组份的用量为石英砂质量的0.5%~0.75%；
所述B组份的用量为石英砂质量的0.75 %~1.0%。
2.根据权利要求1所述的一种石英砂无酸络合提纯药剂，其特征在于：所述pH调节剂为NaOH、NaHCO3、浓氨水中的一种或其中任意比例的几种。
3.根据权利要求2所述的一种石英砂无酸络合提纯药剂，其特征在于：所述pH调节剂为NaOH。
4.根据权利要求1所述的一种石英砂无酸络合提纯药剂，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠或四丁基溴化铵中的一种或两者以任意比例的组合物。
5.根据权利要求1所述的一种石英砂无酸络合提纯药剂，其特征在于：所述还原剂为二氧化硫脲或氯化亚锡中的一种或两者以任意比例的组合物。
6.根据权利要求1所述的石英砂无酸提纯药剂，其特征在于：所述的石英砂为陆相石英砂或海相石英海砂。
7.根据权利要求6所述的石英砂无酸提纯药剂，其特征在于：所述石英砂粒度为40-150目。
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