CN1789123A - 利用石英砾石制备石英砂的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用石英砾石制备石英砂的工艺，此工艺主要包括破碎、带水自磨、光选、煅烧、粉碎、清洗等。采用带水自磨来清除砾石表面铁质污染及裂隙中杂质，避免因直接将砾石粉碎而使铁质膜、杂物与石英碎块混在一起所引起的难以分离的问题。此外，采用光选的方法选取合格石英，用氢氧化钠等碱性溶液溶蚀分解细小含铝硅酸盐矿物，用酸尤其是用硫酸清除砂中微量铝、铁质等。整个工艺效果好，污染小，且有效提升了石英砾石资源的利用价值，最终石英砂中微量金属元素杂质总量可小于50ppm，SiO2含量大于99.99％。

Description

利用石英砾石制备石英砂的工艺
技术领域
本发明涉及一种由石英砾石制备石英砂的生产工艺，尤其涉及一种利用卵状石英砾石制备透明石英玻璃用石英砂的工艺。
背景技术
远古，东海县及其附近地区形成大量石英脉，现在，古石英脉大多数遭受地质作用破坏、搬运磨圆后聚积在一起，形成了卵状石英砾石层(石棚)，资源量达亿吨。石英砾石表面普遍附着褐红或褐黄色铁质簿膜，内部裂隙发育，裂隙缝中充填杂质。这些砾石SiO2含量低、杂质含量高，如果能够作为生产透明石英玻璃用石英砂的原料将从根本上解决优质石英资源短缺问题。
发明内容
本发明提供一种能够减小污染并能提升石英砾石资源的利用价值的利用石英砾石制备透明石英玻璃用石英砂的工艺。
本发明采用如下技术方案来解决其技术问题：
第一步：取石英砾石并将其破碎成碎块，
第二步：将石英砾石碎块投入自磨机中，按石英砾石与水之质量比为1∶0.35～0.5的比例将水加至自磨机中进行自磨，
第三步：在自磨后的石英砾石碎块中，剔除含杂质的石英砾石碎块后得到合格砾石碎块，再将合格石英砾石碎块900℃～950℃煅烧2小时～2.5小时后水淬，使合格石英砾石碎块得以软化，此后用对辊式碎矿机将软化的石英碎块粉碎，得到石英砂，
第四步：将软化后的合格石英砾石碎块置于碱液(氢氧化钠含量＞20％)中，加热至沸腾并保持30分钟～45分钟，取出石英砂，再对其置于50℃～60℃的酸液(硫酸＞10％)中浸泡15分钟～25分钟后取出，最后，用去离子水对石英砂进行清洗，使ph值为6.8～7.0，再于70℃～80℃干燥。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明采用带水自磨，水既能起润滑作用又能清洗表面，通过自磨可以清除砾石表面铁质污染及裂隙中杂质，即：将砾石碎块和水一起放在自磨机中自磨，碎块相互碰撞，可磨去表面的铁质薄膜。砾石相互碰撞时会沿裂隙面破裂，使裂隙间充填物及裂隙面上附着铁质薄膜得以暴露，并随摩擦与砾石分离，这样，可以避免因直接将砾石粉碎而使铁质膜、杂物与石英碎块混在一起所引起的难以分离的问题，并由此提高了石英砂的SiO2含量，减少了杂质含量。此外，与现有技术所用的盐酸浸洗清除砾石表面铁染相比，减少了环境污染。
(2)本发明采用光选的方法选取合格石英，即以一定强度的光照射由自磨而剥离了表皮的石英碎块，使本发明既可分辨石英碎块的透明度，又可分辨石英碎块内部是否有不透明杂质，从而剔出其中的含有不透光(杂质多)或内部有黑暗点的不合格碎块，选出合格石英。
(3)本发明采用碱浸，即用氢氧化钠等碱性溶液溶蚀分解了细小含铝硅酸盐矿物，与现有技术所用的盐酸加氢氟酸浸取(即所谓“剥皮”)工序相比，效果更佳，并进一步减少环境污染。用酸尤其是用硫酸清除砂中微量铝、铁质等，提高了石英砂的纯度，而硫酸无色无味，相对环保。
(4)用本发明加工石英砾石生产透明石英玻璃用石英砂，将有效提升了石英砾石资源的利用价值，缓解高纯石英资源紧缺的矛盾，可大大降低现在透明石英玻璃用石英砂加工氢氟酸等酸处理过程出现的重度环境污染。
(5)石英砾石(原矿)SiO2含量97％～98.5％，铁含量大于0.8％，铝、钾等杂质含量大于0.5％。铁主要呈薄膜状敷在砾石表面或裂隙中，通过带水自磨及筛分可除去99％以上。铝、钾等元素主要分布在细小(0.05mm)白云母矿物中，白云母常分布在裂隙面上，少数分布在结晶石英颗粒之间，通过带水自磨及筛分、分级可除去97％以上(主要分布在小于0.125mm的粉料中，极少数呈微粒状敷在石英砂表面)。石英砾石通过自磨、光选、煅烧、粉碎、分级(除去粉料)等物理无污染加工过程备制的石英砂SiO2含量99.85％～99.89％。氢氧化钠与白云母反应形成水溶性盐，加温氢氧化钠溶液煮沸白云母，白云母分解(溶蚀)率达99％以上。硫酸可溶解氧化铁和铝(盐)和其他微量金属元素，用热硫酸溶液浸洗石英砂，清除其中残存铝盐、氧化铁及其它金属，使石英砂中微量金属元素杂质总量小于50ppm，SiO2含量大于99.99％，满足透明石英玻璃管生产对原料的要求。
具体实施方式
实施例1：
一种利用石英砾石制备石英砂的工艺：
1.取石英砾石并将其破碎成碎块，英砾石碎成粒径小于4厘米的碎块
2.将石英砾石碎块投入自磨机中，按石英砾石与水之质量比为1∶0.35～0.5的比例将水加至自磨机中进行自磨，石英砾石的自磨时间为10～12小时。本实施例中，石英砾石与水之质量比可选为1∶0.35、1∶0.4、1∶0.45、1∶0.5，石英砾石的自磨时间可选10小时、11小时、12小时。
3.通过筛分得到1.5cm以上的碎粒。
4.将1.5cm以上的石英砾石碎块放到光选机上，去除不透明、内部有黑暗点的砾石碎块
5.将合格石英砾石碎块900℃-950℃煅烧2小时～2.5小时后水淬，使合格石英砾石碎块得以软化。本实施例中煅烧温度可选900℃、950℃，煅烧时间可选2小时、2.5小时。
6.用对辊式碎矿机将软化的石英碎块粉碎，得到石英砂，将石英砂粉分级成为0.425mm-0.250mm、0.250mm-0.180mm、0.180mm-0.125mm的石英砂和小于0.125mm的粉料。
7.将软化后的合格石英砾石碎块置于碱液(氢氧化钠含量＞20％)中，加热至沸腾并保持30分钟～45分钟，取出石英砂，再对其置于50℃～60℃的酸液(硫酸＞10％)中浸泡15分钟～25分钟后取出，最后，用去离子水对石英砂进行清洗，使ph值为6.8～7.0，再于70℃～80℃干燥。本实施例中碱液的加热沸腾时间可选30分钟、35分钟、40分钟、45分钟，酸液的温度可选50℃、60℃，浸泡时间可选15分钟、20分钟、25分钟，清洗后干燥的温度可选70℃、75℃、80℃。
实施例2：
取江苏省东海县牛山镇卵状石英砾石50kg，加工程序如下：
1、粗碎：颚式破碎机将石英砾石破碎成小于4cm的碎块。
2、自磨：将石英砾石碎块投入卧式自磨机中，砾石比水约1∶0.5，自磨10小时--12小时。
3、筛分：1.5cm以上的砾石碎块43.4kg；1.5cm以下的碎粒6.25kg。
4、光选：将1.5cm以上的石英砾石碎块放到光选机上，剔除不透明、内部有黑暗点的不合格砾石碎块(8.1kg)。
5、煅烧及水淬：将合格石英砾石碎块900℃煅烧2小时后水淬。
6、粉碎：用对辊式碎矿机将松软石英碎块粉碎全部通过0.425mm。
7、分级：将石英砂粉分级成为0.425mm-0.250mm(11.60kg)、0.250mm-0.180mm(7.2kg)、0.180mm-0.125mm(7.5kg)的石英砂和小于0.125mm(8.8kg)的粉料。
8、碱浸：采用25％氢氧化钠溶液，液固比5∶1，煮沸不同粒级石英砂45分钟。
9、酸洗：用10％硫酸，液固比3∶1，浸洗碱处理过的石英砂，50℃、浸15分钟。
10、清洗：用去离子水清洗不同粒级石英砂精矿，
11、干燥：70℃干燥。
12、包装：石英砂(26.15kg)。
用此方法备制的石英砂中SiO2含量99.993％-99.998％(动物胶重量法分析)，铝、钾、铁、铜等十多种微量元素总量小于35ppm(电感耦合等离子发射光谱ICP测定)。
用此工艺备制的石英砂做拉管试验，制出合格耐高温透明电光源石英管。

Claims (5)

1、一种利用石英砾石制备石英砂的工艺，其特征在于：
第一步：取石英砾石并将其破碎成碎块，
第二步：将石英砾石碎块投入自磨机中，按石英砾石与水之质量比为1∶0.35～0.5的比例将水加至自磨机中进行自磨，
第三步：在自磨后的石英砾石碎块中，剔除含杂质的石英砾石碎块后得到合格砾石碎块，再将合格石英砾石碎块900℃～950℃煅烧2小时～2.5小时后水淬，使合格石英砾石碎块得以软化，此后用对辊式碎矿机将软化的石英碎块粉碎，得到石英砂，
第四步：将软化后的合格石英砾石碎块置于碱液(氢氧化钠含量＞20％)中，加热至沸腾并保持30分钟～45分钟，取出石英砂，再对其置于50℃～60℃的酸液(硫酸＞10％)中浸泡15分钟～25分钟后取出，最后，用去离子水对石英砂进行清洗，使ph值为6.8～7.0，再于70℃～80℃干燥。
2、根据权利要求1所述的利用石英砾石制备石英砂的工艺，其特征在于石英砾石的自磨时间为10～12小时，自磨后，通过筛分得到1.5cm以上的碎粒。
3、根据权利要求2所述的利用石英砾石制备石英砂的工艺，其特征在于含杂质的石英砾石碎块的剔除是将1.5cm以上的石英砾石碎块放到光选机上，去除不透明、内部有黑暗点的砾石碎块。
4、根据权利要求1、2或3所述的利用石英砾石制备石英砂的工艺，其特征在于在用对辊式碎矿机将软化的石英碎块粉碎后，将石英砂粉分级成为0.425mm-0.250mm、0.250mm-0.180mm、0.180mm-0.125mm的石英砂和小于0.125mm的粉料(另作硅微粉原料)，分别经碱浸、酸洗及清洗后即得到不同粒级石英砂。
5、根据权利要求1所述的利用石英砾石制备石英砂的工艺，其特征在于取石英砾石并将其破碎成碎块是将石英砾石碎成粒径小于4厘米的碎块。
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