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石英砂提纯要领研讨

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石英砂提纯要领研讨

公布日期:2015-05-06 00:00 源头:http://www.nhinvestors.net 点击:

内蒙古快三高纯二氧化硅是一类极为告急的光电子质料,普及运用于半导体、光纤通讯、激光和航天等高技术范围[1-4]。随着这些范围的机动生长,对高纯二氧化硅中杂质含量的要求更为严厉,对高纯二氧化硅的需求量亦日益增长[5-7]。如今我国所需的高纯二氧化硅大局部依赖入口。因此,采取石英砂提纯技术,失失高纯二氧化硅,是餍足我国高技术范围对高纯硅需求的有效途径,对促进我国国民经济生长具有告急的意义。如今提纯石英砂的紧张要领可以分为物理要领和化学要领两种。1  物理要领 物理要领紧张是水洗和分级脱泥、擦洗、磁选、浮选和超声波法。1.1 水洗和分级脱泥 这种要领紧张是针对含有大批粘土矿物的石英砂。由于随着石英砂颗粒变细,此中SiO2的层次随之飞扬,而铁质和铝质等杂质矿物的层次反而高涨,以是在中选前对石英砂原矿举行水选、分级脱泥十分必要,并且结果也较为明白[8]。它只是作为一种矿石中选前的预处置处分要领,运用得较早也很普遍,但敷衍存在于石英砂外貌的薄膜铁和粘连性杂质矿物,其脱除结果尚不明白。1.2 擦洗 擦洗是借助呆板力和砂粒间的磨剥力来撤除石英砂外貌的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物和进一步擦碎 未成单体的矿物聚集团,再经分级作业抵达石英砂进一步提纯的结果。如今,紧张有棒磨擦洗和呆板擦洗二种要领。敷衍呆板擦洗,其相关呆板配置的结讨论配置以及工艺流程中的擦洗时间和擦洗浓度都是影响擦洗结果的紧张要素。由于影响它的要素太多,使呆板擦洗的采取率很低,只需约40%,以是呆板擦洗的结果不太志向。相敷衍呆板擦洗,棒磨擦洗的结果要比它好得多。在棒磨擦洗工艺中,参与妥当的药剂,增大杂质矿物和石英颗粒外貌的电斥力,增强杂质矿物与石英颗粒相互间的疏散结果,使擦洗的采取率提高到80%,棒磨擦洗险些是呆板擦洗的两倍,但是敷衍提纯高纯度的石英砂,它也只是对矿石预处置处分的一种要领。1.3 磁选 磁选法可以最大限定的去除石英砂颗粒内含有的杂质,以赤铁矿、褐铁矿和黑云母等为主的弱磁性杂质矿物和以磁铁矿为主的强磁性矿物。敷衍弱磁性杂质矿物常选用在10 000Oe以上的强磁机,敷衍强磁性杂质的矿物常采取弱磁机约莫是中磁机举行磁选。一样伟大来说,磁选次数和磁场强度对磁选除铁结果有告急影响,随磁选次数的增长,含铁量冉冉淘汰;而在一定的磁场强度下可撤除大局部的铁质,但以后磁场强度纵然提高很多,除铁率也无多大改造。别的,石英砂粒度越细,除铁结果越好,其缘故缘故原因是细粒石英砂中含铁杂质矿物量高的缘故。田金星[9]在高纯石英砂的提纯工艺研讨举行了实行研讨,结果标明,随磁场强度的增大,杂质的脱除率上升,磁场强度抵达10 000Oe以后,杂质的脱除率增长不明白。因此相宜的磁场强度应为10 000Oe。经磁选后,40目SiO2层次可达99.05%,Fe2O3含量为0.071%;40~80目SiO2层次为99.09%,Fe2O3含量0.070%;80~140目SiO2层次99.14%,Fe2O3含量0.067%;140~200目SiO2层次99.10%,Fe2O3含量0.069%。但是石英砂中含杂质较多时,格外是含有较多的弱磁性或非磁性的杂质时,仅采取磁选是不克不及提纯成高纯石英砂的。1.4 浮选 浮选是为了撤除石英砂中长石、云母等非磁性伴生杂质矿物。如今紧张有有氟浮选和无氟浮选两种要领。有氟浮选是采取阳离子捕收剂和氢氟酸活化剂在酸性pH值范围内举行的。但是思量到含氟废水对环境的告急影响,人们末端转向无氟浮选。运用石英、长石布局构成的差异,公中分派阴阳离子殽杂捕收剂的配比及用量,运用他们Zeta电位的差异,优先浮选出长石,完成二者的疏散 [10] 。有文献报道 [11] ,在中性 条件下,参与无氟浮选药剂,使二氧化硅微细粉体中SiO2含量从99.1%提高到99.77%左右,相应地Fe2O3含量从0.081%下降到0.023%,产率在83%~85%。这标明无氟浮选能明白改良二氧化硅微细粉体的风致。汤亚飞等[12]采取六偏磷酸钠作疏散剂和浮选调停剂,十二胺作捕收剂,可从石英微细粉猜中撤除铁杂质,Fe2O3含量由0.09%下降至0.02%,产率抵达85%。1.5 超声波法 超声波法是寄予介质来转达的一种声波,它具无呆板能,在转达进程中将会惹起与介质的相互作用,孕育发生种种效应(呆板效应、热效应及空穴效应)。运用超声波的粉碎头作用于液体时,使得液体外部发生改造,孕育发生压力或拉力,当拉力抵达一定强度,孕育发生空化作用,构成有数鄙吝泡,这些气泡随着超声振动被紧缩而压力减小;当气泡抵达临界标定时(该范例决议了超声波的频率),这些气泡将会分裂,孕育发生庞大的压力,对液体中的固体颗粒举行猛烈的打击,在这种猛烈的打击下,颗粒外貌的微量杂质或水花膜,机动地从颗粒外貌剥落,在疏散剂的作用下成为微细的悬浮物,分开石英砂,经洗濯疏散后,使石英砂的纯度大大地提高[13,14]。廖青等[15]在水和大批疏散剂的传媒介质中,将0.15mm的聚集石英砂岩颗粒粉末,经超声波处置处分,使含Fe2O30.12%、SiO299.42%的石英 砂抵达含Fe2O30.01%、SiO299.8%,采取率在99%以上,抵达光学玻璃用砂的范例。2  化学要领 化学要领紧张是酸浸法和络合法,酸浸法是运用石英不溶于酸(HF除外),其他杂质矿物能被酸液溶解的特点,从而可以完成对石英的进一步提纯。络合法是运用石英粉在颠末酸浸后,酸又能与溶液中的杂质离子构成配位化合物,使溶液中的杂质离子进一步去除。 酸浸法又分为单酸浸法和殽杂酸浸法。酸浸法常用酸类有硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸。络合法常用的酸类紧张是草酸和醋酸。上述酸类对石英中金属杂质矿物均有较好的去除结果。种种稀酸对Fe和Al的去除结果明白,而对Ti和Cr的去除则紧张运用较浓的硫酸、王水和氢氟酸处置处分。影响酸处置处分结果的紧张要素是酸浓度、温度、时间以及洗濯进程等。2.1 单酸浸法 将一定量的石英砂置于一定浓度的酸溶液中,加热到一定温度,加热妥当的时间,将酸溶液采取,石英砂经洗濯、单调即可。四川某地的含粉砂粘土质硅藻土[16],用硫酸作为酸浸剂,颠末对温度、硫酸浓度及液固比的研讨,得出当温度为90℃,硫酸浓度为40%,液固比为10∶1时,硅藻土中铁的浸出率最佳,Fe2O3的含量由3%~4%飞扬到0.86%,Al2O3含量也由9.55%飞扬到7.08%,硅藻土中SiO2的含量高涨到80%以上。周永世[17]在对石英的酸浸提纯实行研讨中,颠末对氢氟酸的酸浸温度、浓度、时间的研讨,结果标明:当脉石英质料粉在温度为120℃、HF与水的比例为0.4~0.5的溶液中酸浸0.5~6h,其纯度可抵达中初等石英玻璃的范例。2.2 殽杂酸浸法 由于每一种酸对石英砂中杂质的去除结果差异,差异的酸殽杂在一同,孕育发生协同效应,使石英砂中杂质的去除率更高,可以失失纯度更高的石英砂。 将水洗后的石英砂参与到殽杂酸液中,在常温下,间隙搅拌浸出,一样伟大时间为24h;若在加热的条件下,采取搅拌浸出,时间一样伟大为2~6h,洗濯单调即可。张嫦等[18]运用在室温下,18%盐酸与硅微粉1.5∶1的液固比,接着再用25%硫酸,硫酸与硅微粉的液固比为2∶1举行第二次酸浸,所用的酸浸时间均为12h,经两次酸浸纯化处置处分后的硅微粉中铁含量<60μg/g。将洗选过的石英砂按20%~80%的固体质量分数配成浆料放入装无呆板搅拌器的容器中,然后

参与盐酸溶液(1%~10%)和氟硅酸溶液(1%~10%)将石英砂和溶液在75~100℃温度下搅拌2~3h,然后撤除料浆中的溶液,再用水洗濯数次、直至洗濯液pH值接近中性为止。用此法处置处分,可使石英砂的铁含量由0.005 9%飞扬至0.000 2%~0.005%。沈久明[19]所用的殽杂酸比例为硫酸∶盐酸∶硝酸∶氢氟酸=50%∶25%∶15%∶10%,加热到80℃,浸出矿浆的浓度为50%~55%,其二氧化硅的含量和铁杂质的含量抵达高纯石英砂的范例(SiO2≥99.98%,Fe2O3≤0.001%)。2.3 络合法 络合法是将一种中等强度的无机酸,与石英砂外貌的杂质发生应声,且还能与应声后的杂质离子构成坚定的配位化合物,飞扬了杂质离子在颗粒外貌的浓度,同时也防范离子在洗濯进程中孕育发生沉淀,使石英砂中杂质含量进一步飞扬。Panias等[20]将平均粒径20μm含铁量为110×10-6的石英砂,称取一定量置于草酸溶液中,在加热至80℃下,处置处分时间为3h,可以溶解含铁矿物,在酸性溶液中只能以Fe3+情势存在,Fe3+再与草酸构成坚定的螯合物,其除铁率在80%~100%之间,颠末处置处分后,石英砂中含铁量低于10×10-6。湖南省浏阳市的石英砂[21]颠末草酸处置处分后,样品中SiO2含量由98.26%高涨到99.81%,Al2O3的含量由0.18%飞扬到0.15%,Fe2O3含量飞扬到0.10%。 以上所用的酸均可用蒸发、固结或其他要领抵达再生、重复运用的目的。当SiO2纯度要求很高时,洗濯酸液的水必需是蒸馏水或去离子水,以免自来水中所含的铁等杂质对高纯SiO2构成污染。2.4 其他要领 SiO2的运用十分普及,差异的运用,对其纯度要求也差异,因此,偶然偶然也采取一些其他的提纯要领作进一步的提纯,如电选法是运用石英与杂质矿物在电性上庞大的差异,选出微量的金属杂质矿物;热爆裂法[22]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裂,使包裹体中的杂质得以去除。热氯化法[23]可撤除石英气泡相中杂质矿物及金属包裹体等。

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