CN105271247B - 高性能石英砂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高性能石英砂及其制备方法，属于石英材料的技术领域。本发明所述的高性能石英砂的制备方法，以普通原生或次生脉石英为原料，并依次经过自动分选、破碎分级、磁选、水洗、钝化和烘干处理得到。所述钝化是指将水洗后的石英砂在钝化液中浸泡5~10 min；其中，所述钝化剂由0.1~0.5wt%的胶体二氧化硅、0.01~0.05wt%的氟锆酸，和余量的水组成。本发明所述的石英砂制备方法工艺流程短，而且得到的产品质量较高，二氧化硅的含量可以达到98%以上。
Description
技术领域
本发明属于石英材料的技术领域，更具体的说，本发明涉及一种高性能石英砂及其制备方法。
背景技术
石英砂是一种重要的工业矿物原料，广泛用于玻璃、冶金、化工、光学、磨料等工业领域。精制石英砂，二氧化硅的含量通常不低于98.0%。
传统的精制石英砂的制备工艺通常包括：粗选→破碎→焙烧→水碎→粉碎→除铁→酸浸泡→浮选等工序，最后制成80～100目的产品。该制备工艺虽然较简单，但其表面质量较差，尤其制备得到的人造石往往在表面存在大量的微孔，导致产品的表观、以及防污等性能较差。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高性能石英砂及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：
一种高性能石英砂的制备方法，其特征在于：所述制备方法以普通原生或次生脉石英为原料，并依次经过自动分选、破碎分级、磁选、水洗、钝化和烘干处理得到。
其中，所述自动分选是指将所述原料破碎至1.5cm以下，以红外线感应识别的方式将能够识别的非石英杂质分拣去除。
其中，所述破碎分级是指依次经过鄂式破碎机破碎和辊磨机粉碎，并经过筛分得到粒径分别为20~40目、40~80目、80~120目、120~200目，以及325目以上的多个粒度规格。
其中，所述磁选是指采用磁场强度为100~600 mT的湿式磁选机进行磁选。
其中，所述水洗是指利用水清洗磁选后的石英砂，水温为50~80℃。
其中，所述钝化是指将水洗后的石英砂在钝化液中浸泡5~10 min；所述钝化剂由0.1~0.5wt%的胶体二氧化硅、0.01~0.05wt%的氟锆酸，和余量的水组成。
本发明所述的高性能石英砂具有以下有益效果：
本发明所述的石英砂制备方法工艺流程短，而且得到的产品质量较高，二氧化硅的含量可以达到98%以上；尤其是由该石英砂制备得到的人造石英石不仅质地坚硬，而且光洁度高，耐磨、耐蚀和抗污性能优异。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明所述的高性能石英砂及其制备方法做进一步的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
本实施例的石英砂以普通脉石英为原料，按照以下工艺步骤制备得到：
1.将脉石英矿石用锤式破碎机或鄂式破碎机破碎至1.5 cm以下，以红外线感应识别的方式将能够识别的非石英杂质分拣去除。
2. 将分拣后的矿石依次经过鄂式破碎机破碎和辊磨机粉碎，并经过筛分得到粒径分别为20~40目、40~80目、80~120目、120~200目，以及325目以上的多个粒度规格的石英砂。
3. 对破碎分级后的石英砂采用磁场强度为100~600 mT的湿式磁选机进行磁选，以去除铁剂和其它磁性物质。
4. 在清洗机中对磁选后的石英砂进行清洗，水温为60~70℃，清洗时间为1小时。
5. 将水洗后的石英砂在钝化液中浸泡10 min进行钝化处理；所述钝化剂由0.1wt%的胶体二氧化硅、0.02wt%的氟锆酸，和余量的水组成。
6. 对钝化后的石英砂在干燥机中进行烘干处理，烘干温度为80~100℃，即可得到纯度为98%以上的石英砂。
实施例2
本实施例的石英砂以普通脉石英为原料，按照以下工艺步骤制备得到：
1. 将脉石英矿石用锤式破碎机或鄂式破碎机破碎至1.5 cm以下，以红外线感应识别的方式将能够识别的非石英杂质分拣去除。
2. 将分拣后的矿石依次经过鄂式破碎机破碎和辊磨机粉碎，并经过筛分得到粒径分别为20~40目、40~80目、80~120目、120~200目，以及325目以上的多个粒度规格的石英砂。
3. 对破碎分级后的石英砂采用磁场强度为100~600 mT的湿式磁选机进行磁选，以去除铁剂和其它磁性物质。
4. 在清洗机中对磁选后的石英砂进行清洗，水温为60~70℃，清洗时间为1小时。
5. 将水洗后的石英砂在钝化液中浸泡10 min进行钝化处理；所述钝化剂由0.20wt%的胶体二氧化硅、0.01wt%的氟锆酸，和余量的水组成。
6. 对钝化后的石英砂在干燥机中进行烘干处理，烘干温度为80~100℃，即可得到纯度为98%以上的石英砂。
对比例1
本对比例的石英砂以普通脉石英为原料，按照以下工艺步骤制备得到：
1. 将脉石英矿石用锤式破碎机或鄂式破碎机破碎至1.5 cm以下，以红外线感应识别的方式将能够识别的非石英杂质分拣去除。
2.将分拣后的矿石置于电炉中，在1050℃的温度条件下煅烧2小时。
3. 将煅烧后的矿石投入浓度为1.0wt%的硝酸铵水溶液中水淬处理8 min，水溶液的温度控制为-30~50℃。
4. 将水淬后的矿石依次经过鄂式破碎机破碎和辊磨机粉碎，并经过筛分得到粒径分别为20~40目、40~80目、80~120目、120~200目，以及325目以上的多个粒度规格的石英砂。
5. 对破碎分级后的石英砂采用磁场强度为100~600 mT的湿式磁选机进行磁选，以去除铁剂和其它磁性物质。
6. 将磁选后的石英砂加入浸渍槽中，在浓度为5.0%的盐酸溶液，浸泡12小时，以去除微量金属和非金属杂质。
7. 在清洗机中对酸浸后的石英砂利用去离子进行洗涤，水温为60~70℃，洗涤时间为1小时，洗涤后石英砂中的氯离子含量为15~20 ppm。
8. 对水洗后的石英砂在干燥机中进行烘干处理，烘干温度为80~100℃，即可得到纯度为99.0%以上的石英砂。
对比例2
本对比例的石英砂以普通脉石英为原料，按照以下工艺步骤制备得到：
1. 将脉石英矿石用锤式破碎机或鄂式破碎机破碎至1.5 cm以下，以红外线感应识别的方式将能够识别的非石英杂质分拣去除。
2. 将分拣后的矿石依次经过鄂式破碎机破碎和辊磨机粉碎，并经过筛分得到粒径分别为20~40目、40~80目、80~120目、120~200目，以及325目以上的多个粒度规格的石英砂。
3. 对破碎分级后的石英砂采用磁场强度为100~600 mT的湿式磁选机进行磁选，以去除铁剂和其它磁性物质。
4. 在清洗机中对磁选后的石英砂进行清洗，水温为60~70℃，清洗时间为1小时。
5. 对水洗后的石英砂在干燥机中进行烘干处理，烘干温度为80~100℃，即可得到纯度为98%以上的石英砂。
以下作为示例性地，对实施例以及对比例得到的石英砂用作人造石进行实验，需要注意的是本发明所得到的石英砂还可以作为建筑、坩埚、光学等其它用途。为了便于比较，在所有实施方式中，所述石英砂中，粒径为20~40目的含量为15%，粒径为40~80目的含量为15%，粒径为80~120目的含量为30%，粒径为120~200目的含量为18%，粒径为325目以上的为余量。
所述人造石通过以下步骤制备得到：
（1）将5.0wt%的双酚A型乙烯基酯树脂、0.3wt%的甲基三乙酰氧基硅烷、0.2wt%的三烯丙基异氰脲酸酯、0.8wt%的脂环族环氧树脂双（2，3-环氧基环戊基）醚，和余量的由上述各实施例以及对比例制备得到的并按粒度等级配比的石英砂，进行配料，然后利用搅拌机搅拌混合均匀得到混合料；
（2）将混合料利用布料车将混合料自动均匀平铺；
（3）开启平台振动装置，在真空度为-0.08MPa的条件下，振动平台的频率控制为60Hz，压制时间为5 min；
（4）然后将其送入固化炉中，控制温度为80~100℃，时间为100~120 min；
（5） 出炉后，在室温条件下养护24小时即可得到本实施例所述的人造石英石。
人造石英石的性能如表1所示：
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 比较例1 | 比较例2 | |
| 抗压强度 (MPa) | 232 | 233 | 235 | 229 |
| 抗弯强度（MPa） | 73 | 73 | 75 | 73 |
| 吸水率 （%） | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
之后分别将得到的人造石分别浸泡于5wt%的HCl溶液2个月、10wt%的NaOH溶液中2个月、水中12个月，然后取出干燥后测量其抗弯强度，结果如表2所示。
表2 抗弯强度（MPa）
| 处理条件 | 实施例1 | 实施例2 | 比较例1 | 比较例2 |
| 水中浸泡，12个月 | 72 | 71 | 63 | 55 |
| 5wt%的HCl溶液，2个月 | 68 | 68 | 41 | 32 |
| 10wt%的NaOH溶液，2个月 | 69 | 70 | 43 | 38 |
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种人造石英石，其特征在于其包括以下步骤的方法制备得到：
（1）将5.0~5.5wt%的双酚A型乙烯基酯树脂、0.3~0.5wt%的甲基三乙酰氧基硅烷、0.1~0.3wt%的三烯丙基异氰脲酸酯、0.6~1.0wt%的脂环族环氧树脂双（2，3-环氧基环戊基）醚和余量的石英砂进行配料，然后利用搅拌机搅拌混合均匀得到混合料；
（2）将混合料利用布料车将混合料自动均匀平铺；
（3）开启平台振动装置，在真空度为-0.08 MPa的条件下，振动平台的频率控制为60Hz，压制时间为5 min；
（4）然后将其送入固化炉中，控制温度为80~100℃，时间为100~120 min；
（5）出炉后，在室温条件下养护24小时即可得到所述人造石英石；其中，所述石英砂以普通原生或次生脉石英为原料，并依次经过自动分选、破碎分级、磁选、水洗、钝化和烘干处理得到。
2.根据权利要求1所述的人造石英石，其特征在于：所述自动分选是指将所述原料破碎至1.5cm以下，以红外线感应识别的方式将能够识别的非石英杂质分拣去除。
3.根据权利要求1所述的人造石英石，其特征在于：所述破碎分级是指依次经过鄂式破碎机破碎和辊磨机粉碎，并经过筛分得到粒径分别为20~40目、40~80目、80~120目、120~200目，以及325目以上的多个粒度规格。
4.根据权利要求1所述的人造石英石，其特征在于：所述磁选是指采用磁场强度为100~600 mT的湿式磁选机进行磁选。
5.根据权利要求1所述的人造石英石，其特征在于：所述水洗是指利用水清洗磁选后的石英砂，水温为50~80℃。
6.根据权利要求1所述的人造石英石，其特征在于：所述钝化是指将水洗后的石英砂在钝化剂中浸泡5~10 min。
7.根据权利要求6所述的人造石英石，其特征在于：所述钝化剂由0.1~0.5wt%的胶体二氧化硅、0.01~0.05wt%的氟锆酸和余量的水组成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Pu Industrial Park of Quangang District of Quanzhou City, Fujian province 362800 Applicant after: BUNYEE NEW MATERIAL CO.,LTD. Address before: Pu Industrial Park of Quangang District of Quanzhou City, Fujian province 362800 Applicant before: BENYI TECHNOLOGY CO.,LTD. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: High-performance quartz sand and preparation method thereof Effective date of registration: 20180418 Granted publication date: 20170801 Pledgee: Bank of Quanzhou branch of the Bank of Quanzhou, Quangang branch Pledgor: BUNYEE NEW MATERIAL CO.,LTD. Registration number: 2018990000300 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170801 |