CN115010138A - 一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,包括以下步骤:步骤1,将原矿石进行筛选除杂后,清洗干净,干燥处理,得到洁净矿石;步骤2,将洁净矿石破碎后,得到不同粒径的矿石颗粒;步骤3,将不同粒径的矿石颗粒分别采用浮选的方式进行处理;步骤4,将不同粒径的浮选精矿颗粒加入酸液,得到不同粒径的石英砂坯料颗粒;步骤5,将不同粒径的石英砂坯料颗粒分别置于高温炉内烧结,得到高纯石英砂。本发明采用浮选和酸处理结合的方式对矿石进行处理,最终石英砂中SiO2的质量分数高达99.95%,完全符合现有精制石英砂的标准,相比较传统的浮选或酸处理的方式,本发明的方法工艺更加节能、环保和高效。
Description
技术领域
本发明涉及石英砂领域,具体涉及一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺。
背景技术
在建筑装饰领域,石材以其美观、高雅、装饰性强等特点已成为主要装饰材料之一。一直以来,天然大理石花纹丰富、自然,因其天然的装饰效果、质感而受到广泛应用,但由于存在资源有限,大面积铺贴存在色差和不同程度的放射性超标,硬度低,容易划花等问题,在一定程度上限制了其全方位的发展。
高纯石英砂一般有两种来源:一种是用硅质原料通过提纯工艺处理得到;另一种是通过人工合成而得到。在现有的高纯砂制备中,其生产流程设置复杂,无法实现高效、高质的高纯砂的生产,不能达到节能、环保的生产要求,这是当前所亟待解决的。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺。
本发明的目的采用以下技术方案来实现:
一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,包括以下步骤:
步骤1,将原矿石进行筛选除杂后,清洗干净,干燥处理,得到洁净矿石;
步骤2,将洁净矿石破碎后,使用水筛分法筛分出粒径不同的颗粒,得到不同粒径的矿石颗粒;
步骤3,将不同粒径的矿石颗粒分别采用浮选的方式进行处理,得到不同粒径的浮选精矿颗粒;
步骤4,将不同粒径的浮选精矿颗粒分别放置于耐酸容器内,在耐酸容器内加入酸液,开启加热和搅拌,之后冷却后过滤、洗涤和干燥,得到不同粒径的石英砂坯料颗粒;
步骤5,将不同粒径的石英砂坯料颗粒分别置于高温炉内烧结,得到高纯石英砂。
优选地,所述清洗是在蒸馏水中超声处理,所述干燥是在80-100℃烘箱内干燥。
优选地,所述水筛分法是将矿石粉碎后,在水中浸润后,使用筛分设备分别按照0.12-0.64mm、0.06-0.12mm、0.03-0.06mm、0.01-0.03mm和大于0.64mm共五个粒径范围的颗粒。
优选地,所述浮选是将矿石颗粒置于浮选机内,同时加入蒸馏水,搅拌混合成浆料后,调节浆料的pH为1.0-2.0,搅拌均匀后,加入捕收剂,再次搅拌均匀,浮选刮泡处理,将浮出的产物过滤、洗涤和烘干后,得到浮选精矿颗粒。
更优选地,所述矿石颗粒与所述蒸馏水形成的浆料中,矿石颗粒与蒸馏水的质量比为1:20-40。
更优选地,所述调节浆料pH的是硫酸,所述捕收剂为油酸钠和十二胺,油酸钠和十二胺的摩尔比1:1~2。
优选地,所述酸液为硫酸、盐酸、硝酸和磷酸中的至少一种,浓度为1-3mol/L。
更优选地,所述酸液为硫酸与磷酸的混合液,硫酸与磷酸的浓度比为1:0.5。
优选地,所述浮选精矿颗粒与所述酸液的质量比为1:10-20,加热温度75-85℃,加热时间3-6h,搅拌速度为200-400r/min。
优选地,所述烧结的温度为800-1200℃,烧结时间为0.5-1h。
本发明的有益效果为:
1、本发明采用浮选和酸处理结合的方式对矿石进行处理,最终石英砂中SiO2的质量分数高达99.95%,完全符合现有精制石英砂的标准,甚至达到了高新技术产业的标准,相比较传统的浮选或酸处理的方式,本发明的方法工艺更加节能、环保和高效。
2、本发明使用了更加环保的水筛分法对矿石进行筛分,且筛分为五个粒径范围的矿石颗粒,分别进行纯化处理,这样做的目的在于提升。
3、本发明的捕收剂的pH设置为1.0-2.0,使用的捕收剂为油酸钠和十二胺,该捕收剂以及pH能够使得浮选过程更加环保和高效。
4、本发明中的酸处理工艺中,采用了硫酸与盐酸混合的方式,该混合酸对于石英砂中的杂质Al、Ca、Mg和Fe具有更好的去除效果,尤其是针对于金属键能最高的Al具有非常好的去除效果,其中,Si元素的浓度高于97%。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明,对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,包括以下步骤:
步骤1,将原矿石进行筛选除杂后,在蒸馏水中超声清洗干净,在90℃烘箱内干燥处理,得到洁净矿石;
步骤2,将洁净矿石破碎后,使用水筛分法筛分出粒径不同的颗粒,将矿石粉碎后,在水中浸润后,使用筛分设备分别按照0.12-0.64mm、0.06-0.12mm、0.03-0.06mm、0.01-0.03mm和大于0.64mm共五个粒径范围的颗粒,得到不同粒径的矿石颗粒;
步骤3,将不同粒径的矿石颗粒分别采用浮选的方式进行处理,将矿石颗粒置于浮选机内,同时加入蒸馏水,矿石颗粒与蒸馏水的质量比为1:30,搅拌混合成浆料后,使用硫酸调节浆料的pH为1.0-2.0,搅拌均匀后,加入捕收剂,捕收剂为油酸钠和十二胺,油酸钠和十二胺的摩尔比1:1.5,再次搅拌均匀,浮选刮泡处理,将浮出的产物过滤、洗涤和烘干后,得到不同粒径的浮选精矿颗粒;
步骤4,将不同粒径的浮选精矿颗粒分别放置于耐酸容器内,在耐酸容器内加入酸液,酸液为硫酸与磷酸的混合液,硫酸与磷酸的浓度比为1:0.5,开启加热和搅拌,之后冷却后过滤、洗涤和干燥,所述浮选精矿颗粒与所述酸液的质量比为1:15,加热温度80℃,加热时间3-6h,搅拌速度为300r/min,得到不同粒径的石英砂坯料颗粒;
步骤5,将不同粒径的石英砂坯料颗粒分别置于高温炉内烧结,烧结的温度为1000℃,烧结时间为0.5h,得到高纯石英砂。
实施例2
一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,包括以下步骤:
步骤1,将原矿石进行筛选除杂后,在蒸馏水中超声清洗干净,在80℃烘箱内干燥处理,得到洁净矿石;
步骤2,将洁净矿石破碎后,使用水筛分法筛分出粒径不同的颗粒,将矿石粉碎后,在水中浸润后,使用筛分设备分别按照0.12-0.64mm、0.06-0.12mm、0.03-0.06mm、0.01-0.03mm和大于0.64mm共五个粒径范围的颗粒,得到不同粒径的矿石颗粒;
步骤3,将不同粒径的矿石颗粒分别采用浮选的方式进行处理,将矿石颗粒置于浮选机内,同时加入蒸馏水,矿石颗粒与蒸馏水的质量比为1:20,搅拌混合成浆料后,使用硫酸调节浆料的pH为1.0-2.0,搅拌均匀后,加入捕收剂,捕收剂为油酸钠和十二胺,油酸钠和十二胺的摩尔比1:1,再次搅拌均匀,浮选刮泡处理,将浮出的产物过滤、洗涤和烘干后,得到不同粒径的浮选精矿颗粒;
步骤4,将不同粒径的浮选精矿颗粒分别放置于耐酸容器内,在耐酸容器内加入酸液,酸液为硫酸,开启加热和搅拌,之后冷却后过滤、洗涤和干燥,所述浮选精矿颗粒与所述酸液的质量比为1:10,加热温度75℃,加热时间3h,搅拌速度为200r/min,得到不同粒径的石英砂坯料颗粒;
步骤5,将不同粒径的石英砂坯料颗粒分别置于高温炉内烧结,烧结的温度为1200℃,烧结时间为0.5h,得到高纯石英砂。
实施例3
一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,包括以下步骤:
步骤1,将原矿石进行筛选除杂后,在蒸馏水中超声清洗干净,在100℃烘箱内干燥处理,得到洁净矿石;
步骤2,将洁净矿石破碎后,使用水筛分法筛分出粒径不同的颗粒,将矿石粉碎后,在水中浸润后,使用筛分设备分别按照0.12-0.64mm、0.06-0.12mm、0.03-0.06mm、0.01-0.03mm和大于0.64mm共五个粒径范围的颗粒,得到不同粒径的矿石颗粒;
步骤3,将不同粒径的矿石颗粒分别采用浮选的方式进行处理,将矿石颗粒置于浮选机内,同时加入蒸馏水,矿石颗粒与蒸馏水的质量比为1:40,搅拌混合成浆料后,使用硫酸调节浆料的pH为1.0-2.0,搅拌均匀后,加入捕收剂,捕收剂为油酸钠和十二胺,油酸钠和十二胺的摩尔比1:2,再次搅拌均匀,浮选刮泡处理,将浮出的产物过滤、洗涤和烘干后,得到不同粒径的浮选精矿颗粒;
步骤4,将不同粒径的浮选精矿颗粒分别放置于耐酸容器内,在耐酸容器内加入酸液,酸液为盐酸,开启加热和搅拌,之后冷却后过滤、洗涤和干燥,所述浮选精矿颗粒与所述酸液的质量比为1:20,加热温度85℃,加热时间6h,搅拌速度为400r/min,得到不同粒径的石英砂坯料颗粒;
步骤5,将不同粒径的石英砂坯料颗粒分别置于高温炉内烧结,烧结的温度为800℃,烧结时间为1h,得到高纯石英砂。
实施例4
一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,包括以下步骤:
步骤1,将原矿石进行筛选除杂后,在蒸馏水中超声清洗干净,在100℃烘箱内干燥处理,得到洁净矿石;
步骤2,将洁净矿石破碎后,使用水筛分法筛分出粒径不同的颗粒,将矿石粉碎后,在水中浸润后,使用筛分设备分别按照0.12-0.64mm、0.06-0.12mm、0.03-0.06mm、0.01-0.03mm和大于0.64mm共五个粒径范围的颗粒,得到不同粒径的矿石颗粒;
步骤3,将不同粒径的矿石颗粒分别采用浮选的方式进行处理,将矿石颗粒置于浮选机内,同时加入蒸馏水,矿石颗粒与蒸馏水的质量比为1:20,搅拌混合成浆料后,使用硫酸调节浆料的pH为1.0-2.0,搅拌均匀后,加入捕收剂,捕收剂为油酸钠和十二胺,油酸钠和十二胺的摩尔比1:1,再次搅拌均匀,浮选刮泡处理,将浮出的产物过滤、洗涤和烘干后,得到不同粒径的浮选精矿颗粒;
步骤4,将不同粒径的浮选精矿颗粒分别放置于耐酸容器内,在耐酸容器内加入酸液,酸液为磷酸,开启加热和搅拌,之后冷却后过滤、洗涤和干燥,所述浮选精矿颗粒与所述酸液的质量比为1:20,加热温度85℃,加热时间3h,搅拌速度为200r/min,得到不同粒径的石英砂坯料颗粒;
步骤5,将不同粒径的石英砂坯料颗粒分别置于高温炉内烧结,烧结的温度为1200℃,烧结时间为1h,得到高纯石英砂。
将实施例1-4制备的高纯石英砂与原矿石进行检测,对比结果如下:
Si | Al | Ca | Fe | Mg | |
原矿石 | 82.5 | 11.2 | 1.3 | 0.2 | 0.2 |
实施例1 | 97.6 | 1.7 | 0.5 | 0.03 | 0.01 |
实施例2 | 97.2 | 1.8 | 0.7 | 0.05 | 0.01 |
实施例3 | 97.3 | 1.8 | 0.6 | 0.08 | 0.02 |
实施例4 | 96.9 | 1.9 | 0.8 | 0.06 | 0.01 |
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,将原矿石进行筛选除杂后,清洗干净,干燥处理,得到洁净矿石;
步骤2,将洁净矿石破碎后,使用水筛分法筛分出粒径不同的颗粒,得到不同粒径的矿石颗粒;
步骤3,将不同粒径的矿石颗粒分别采用浮选的方式进行处理,得到不同粒径的浮选精矿颗粒;
步骤4,将不同粒径的浮选精矿颗粒分别放置于耐酸容器内,在耐酸容器内加入酸液,开启加热和搅拌,之后冷却后过滤、洗涤和干燥,得到不同粒径的石英砂坯料颗粒;
步骤5,将不同粒径的石英砂坯料颗粒分别置于高温炉内烧结,得到高纯石英砂。
2.根据权利要求1所述的一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,其特征在于,所述清洗是在蒸馏水中超声处理,所述干燥是在80-100℃烘箱内干燥。
3.根据权利要求1所述的一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,其特征在于,所述水筛分法是将矿石粉碎后,在水中浸润后,使用筛分设备分别按照0.12-0.64mm、0.06-0.12mm、0.03-0.06mm、0.01-0.03mm和大于0.64mm共五个粒径范围的颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,其特征在于,所述浮选是将矿石颗粒置于浮选机内,同时加入蒸馏水,搅拌混合成浆料后,调节浆料的pH为1.0-2.0,搅拌均匀后,加入捕收剂,再次搅拌均匀,浮选刮泡处理,将浮出的产物过滤、洗涤和烘干后,得到浮选精矿颗粒。
5.根据权利要求4所述的一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,其特征在于,所述矿石颗粒与所述蒸馏水形成的浆料中,矿石颗粒与蒸馏水的质量比为1:20-40。
6.根据权利要求4所述的一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,其特征在于,所述调节浆料pH的是硫酸,所述捕收剂为油酸钠和十二胺,油酸钠和十二胺的摩尔比1:1~2。
7.根据权利要求1所述的一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,其特征在于,所述酸液为硫酸、盐酸、硝酸和磷酸中的至少一种,浓度为1-3mol/L。
8.根据权利要求7所述的一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,其特征在于,所述酸液为硫酸与磷酸的混合液,硫酸与磷酸的浓度比为1:0.5。
9.根据权利要求1所述的一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,其特征在于,所述浮选精矿颗粒与所述酸液的质量比为1:10-20,加热温度75-85℃,加热时间3-6h,搅拌速度为200-400r/min。
10.根据权利要求1所述的一种高效节能环保的高纯石英砂的制备工艺,其特征在于,所述烧结的温度为800-1200℃,烧结时间为0.5-1h。
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