CN109019609A - 天然粉石英的提纯方法、高纯粉石英和石英制品 - Google Patents

天然粉石英的提纯方法、高纯粉石英和石英制品 Download PDF

Info

Publication number
CN109019609A
CN109019609A CN201811063854.9A CN201811063854A CN109019609A CN 109019609 A CN109019609 A CN 109019609A CN 201811063854 A CN201811063854 A CN 201811063854A CN 109019609 A CN109019609 A CN 109019609A
Authority
CN
China
Prior art keywords
konilite
washing
quartz
purification
acidleach
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811063854.9A
Other languages
English (en)
Inventor
郑水林
孙志明
杜鑫
刘少林
吴恩宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangxi Jintai Mining Co ltd
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Original Assignee
Jiangxi Jintai Mining Co ltd
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangxi Jintai Mining Co ltd, China University of Mining and Technology Beijing CUMTB filed Critical Jiangxi Jintai Mining Co ltd
Priority to CN201811063854.9A priority Critical patent/CN109019609A/zh
Publication of CN109019609A publication Critical patent/CN109019609A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B20/00—Processes specially adapted for the production of quartz or fused silica articles, not otherwise provided for
    • 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

本发明公开了一种天然粉石英的提纯方法、高纯粉石英和石英制品，涉及矿物加工技术领域。天然粉石英的提纯方法包括以下步骤：将天然粉石英与铵盐混合煅烧后的产物进行洗涤浸出，干燥得高纯粉石英；天然粉石英是天然粉石英原矿经预处理后得到的，预处理包括物理洗选。本发明将物理洗选后的精矿与铵盐固体粉末混合煅烧，使粉石英中的杂质转化为水溶性铵盐，然后将煅烧产物洗涤浸出，干燥获得高纯粉石英。采用本发明方法对粉石英加工提纯后获得的高纯粉石英中杂质总含量可降低至小于100ppm，Fe含量降低至小于0.5ppm，SiO2含量达到99.99％以上。

Description

天然粉石英的提纯方法、高纯粉石英和石英制品
技术领域
本发明涉及矿物加工技术领域，具体而言，涉及一种天然粉石英的提纯方法、高纯粉石英和石英制品。
背景技术
高纯石英是光纤通讯、太阳能光伏、航空航天、电子及半导体等现代高新技术产业的重要原料，自然界中只有一级水晶、二级水晶可以满足尖端科技行业对石英质原料的要求。随着优质水晶资源的日渐枯竭，人们开始选择其它石英资源，通过提纯加工进行替代。
现已公开的高纯石英加工方法中，原料以脉石英、石英岩及石英砂为主，加工工艺则以物理法联合化学法为主。物理法主要包括擦洗、离心、磁选以及浮选等方法，物理洗选加工工艺简单，处理量大，对环境污染小，但是只能满足普通石英制品对原料纯度的要求，适用于作为制备高纯粉石英的前期预处理工艺。化学法以酸浸和煅烧为主，原矿经物理法预处理以及破碎研磨后，反复使用磁选、酸洗以及煅烧的联合工艺制备高纯石英粉，目前公开的方法存在对原矿质量要求高、工艺复杂以及酸用量大等不足。
粉石英矿是一种天然产出的粉状石英质工业矿物原料，由天然微结晶石英岩长期风化产生。我国粉石英矿资源储量丰富，在江西、湖南、广东、广西等地均发现有储量大，纯度较高、粒度分布较细、粒形好，可用于生产高纯石英原料资源。我国自上世纪70年代发现粉石英以来，对粉石英进行了大量开发研究，但主要是生产陶瓷和耐火材料、铸造、电工等方面的粉石英产品，选矿技术虽取得了不小的进步，但只能生产SiO2含量99.9％以下的产品。由天然粉石英制备成高纯粉石英不仅可以极大地提高该资源的价值，同时可弥补国内高纯石英供给不足，解决高纯石英原料不能满足电子信息、航空航天、新能源和新材料等高端应用领域对高纯石英原料不断增长的需求的问题。但是由于加工技术的限制，目前以天然粉石英为原料生产的高纯石英粉SiO2含量仍不能达到更高水平。
多数粉石英矿石英含量在90～98％，主要杂质为共伴生以及开采过程中混入的含铁、铝的黏土杂质，此外，还有少量的包裹体杂质及晶格杂质。不同的杂质类型及含量对不同的应用危害不同，例如，石英原料对高纯石英玻璃性能的影响中，尤其以铁质杂质危害最大，铁会严重影响玻璃的透光性，因此该行业对高纯石英原料中铁含量的要求极高。以美国尤尼明公司生产的高纯石英产品质量标准为例，其IOTA-标准系列产品的铁含量平均值为0.3～0.6ppm，最大值为0.3～1.5ppm。此外，K、Na、Li等碱金属会降低石英玻璃的熔点，严重影响下游产品的使用性能。
因此，所期望的是提供一种SiO2含量更高、总杂质更少的高纯粉石英的生产方法。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种天然粉石英的提纯方法，能够缓解上述问题中的至少一个。
本发明的目的之二在于提供一种高纯粉石英，采用上述天然粉石英的提纯方法提纯得到，该高纯粉石英SiO2含量达到99.99％以上，杂质总含量可降低至小于100ppm。
本发明的目的之三在于提供一种石英制品，主要由上述高纯粉石英制备得到。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种天然粉石英的提纯方法，包括以下步骤：
将天然粉石英与铵盐混合煅烧后的产物进行洗涤浸出，干燥得高纯粉石英；天然粉石英是天然粉石英原矿经预处理后得到的，预处理包括物理洗选。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，煅烧时干物料粉石英与铵盐的质量比为1:(0.2-1.2)，优选1:(0.4-1)，进一步优选为1:0.5；
优选地，铵盐包括硫酸铵或氯化铵，优选为硫酸铵。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，煅烧工艺条件包括：煅烧温度为500-600℃，煅烧时间1.5-3h；
优选地，煅烧温度为500-550℃，煅烧时间2-3h；
优选地，升温速率为10-15℃/min，优选为10-12℃/min，进一步优选为10℃/min。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述洗涤浸出包括水洗和/或酸浸。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，水洗条件包括：粉石英与水的质量比为1:(2-3)，优选1:(2-2.5)；
优选地，水洗温度为50-98℃，优选50-80℃；
优选地，洗涤次数为3-5次，优选4-5次。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，酸浸所使用的酸液包括无机酸，优选为硫酸与氢氟酸的混合水溶液；
优选地，硫酸与氢氟酸的混合水溶液中硫酸的浓度为2-5wt％，氢氟酸的浓度为2-10wt％；
优选地，酸浸条件包括：酸液体积与粉石英质量的液固比为2-4mL/g；
优选地，酸浸温度为25-50℃，酸浸出时间为2-8h；
优选地，酸浸温度为40-50℃，酸浸出时间为2-4h；
优选地，酸浸后用水洗涤至滤液电导率与水电导率相同。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，预处理包括以下步骤：
对天然粉石英原矿进行物理洗选，提纯所得精矿研磨至粒度D50＜15μm；
优选地，研磨条件包括：研磨转速2000-4000r/min，优选为2000-3000r/min；
优选地，矿浆浓度为20-25％，优选为20-23％；
优选地，研磨介质为氧化锆珠、硅酸锆珠或石英珠；介质填充率75-80％，优选为78-80％。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，天然粉石英的提纯方法，包括以下步骤：
(a)对天然粉石英原矿进行物理洗选，提纯所得精矿研磨至粒度D50＜15μm；研磨条件包括：研磨转速2000-4000r/min；矿浆浓度为20-25％；研磨介质为氧化锆珠、硅酸锆珠或石英珠；介质填充率75-80％；
(b)将步骤(a)研磨后的粉石英脱水干燥后与铵盐混合并进行煅烧；并用水将煅烧产生的气体进行收集-重结晶回收利用；煅烧工艺条件为：煅烧时干物料粉石英与铵盐的质量比为1:(0.2-1.2)；煅烧温度为500-600℃，煅烧时间1.5-3h；升温速率10-15℃/min；
(c)将步骤(b)煅烧产物进行洗涤浸出，洗涤浸出包括水洗和/或酸浸；水洗条件包括：粉石英与水的质量比为1:(2-3)；水洗温度为50-98℃；洗涤次数为3-5次；酸浸所使用的酸液为稀硫酸与氢氟酸的混合液，其中稀硫酸的浓度为2-5wt％，氢氟酸的浓度为2-10wt％；酸浸条件包括：酸液体积与粉石英质量的液固比为2-4mL/g；酸浸温度为25-50℃，酸浸出时间为2-8h；酸浸后用水洗涤至滤液电导率与水电导率相同；
(d)将步骤(c)浸出后的粉石英进行脱水和干燥。
第二方面，提供了一种高纯粉石英，采用上述天然粉石英的提纯方法提纯得到。
第三方面，提供了一种石英制品，主要由上述高纯粉石英制备得到。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提出一种以铵盐煅烧-浸出为主的制备高纯粉石英的提纯方法，以天然粉石英为原料，先采用物理方法对粉石英原矿进行洗选，然后将洗选后的精矿与铵盐固体粉末混合煅烧，使粉石英中的杂质转化为水溶性铵盐，然后将煅烧产物洗涤浸出，再对浸出后的矿浆进行干燥，获得高纯粉石英。采用本发明方法对粉石英加工提纯后获得的高纯粉石英中杂质总含量可降低至小于100ppm，Fe含量可降低至小于0.5ppm，SiO2含量达到99.99％以上。
(2)本发明方法工艺简单，较传统的粉石英加工提纯工艺以及脉石英加工制备高纯石英相比，获得的精矿纯度更高、杂质含量更低，精矿品位达到高纯标准，且该方法还具有粉石英所用化学原料可循环利用、生产过程清洁、环境危害小、生产成本低、易于大规模应用等特点，具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一种实施方式的天然粉石英的提纯方法流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的第一个方面，提供了一种天然粉石英的提纯方法，包括以下步骤：将天然粉石英与铵盐混合煅烧后的产物进行洗涤浸出，干燥得高纯粉石英；天然粉石英是天然粉石英原矿经预处理后得到的，预处理包括物理洗选。
本公开以天然粉石英为原料，经物理洗选预处理，与铵盐混合煅烧，然后将煅烧后的粉石英进行洗涤浸出，干燥得到高纯粉石英。
天然粉石英矿是一种硅质岩风化碎解形成的粉末石英和风化残余硅质岩碎屑组成的天然地质综合体。典型的化学组成SiO2含量95～98％，Fe2O3含量为0.05％左右。对天然粉石英原矿原料的来源不作限定，可采用市售产品。
物理洗选是通过物理方法进行洗选，使矿物和杂质分离的过程，通过洗选使粗粒及部分黏土杂质得到去除，保证后续煅烧效果。
预处理后的天然粉石英干物料(洗选后的精矿)与铵盐固体粉末进行混合煅烧，使粉石英中的杂质转化为水溶性铵盐。
铵盐典型但非限制性的例如为硫酸铵、氯化铵，优选为硫酸铵。
煅烧采用煅烧设备进行，优选为石英管式炉。对煅烧的条件不作限定，可根据本领域的常规条件设定。
经预处理后的粉石英中的杂质以含铝、镁、钙等金属元素的硅酸盐以及铁的氧化物为主，如钾长石(K2O·Al2O3·6SiO2)、透辉石(CaMg(SiO3)2)、赤铁矿(Fe2O3)等。杂质以连生体或包裹体的形式存在于原矿中，直接进行酸洗提纯不仅酸用量大，耗时长，而且杂质的去除率低。
以硫酸铵为例，在硫酸铵煅烧过程中，杂质矿物与硫酸铵在适宜的温度煅烧过程中主要发生如下化学反应：
2(NH4)2SO4→(NH4)3H(SO4)2+NH3↑；
(NH4)3H(SO4)2+K2O·Al2O3·6SiO2→(NH4)3Al(SO4)3+K2SO4+NH3↑+H2O↑+SiO2；
(NH4)3H(SO4)2+CaMg(SiO3)2→(NH4)2Ca(SO4)2+(NH4)2Mg(SO4)2+NH3↑+H2O↑+SiO2；
(NH4)3H(SO4)2+Fe2O3→(NH4)3Fe(SO4)2+NH3↑+H2O↑+SiO2；
即硫酸铵在适宜的温度下分解生成二硫酸氢三铵，并放出氨气；二硫酸氢三铵与硅酸盐矿物以及氧化铁反应生成金属铵盐。生成的金属铵盐可通过稀酸漂洗、过滤、洗涤除去，实现高度提纯。
优选地，用水将煅烧产生的气体进行挥发气体收集-铵盐重结晶回收利用。
将煅烧产物进行洗涤浸出，浸出后的矿浆干燥后得到高纯粉石英。
对洗涤浸出方法不作限定，包括但不限于水洗或酸浸等。
杂质转化为水溶性铵盐后进一步通过洗涤浸出得以去除，从而获得高纯粉石英。
本发明提出一种以铵盐煅烧-浸出为主的制备高纯粉石英的提纯方法，以天然粉石英为原料，先采用物理方法对粉石英原矿进行预处理，然后将洗选后的精矿与铵盐固体粉末混合煅烧，使粉石英中的杂质转化为水溶性铵盐，然后将煅烧产物洗涤浸出，再对浸出后的矿浆进行干燥，获得高纯粉石英。采用本发明方法对粉石英加工提纯后获得的高纯粉石英中杂质总含量可降低至小于100ppm，Fe含量可降低至小于0.5ppm，SiO2含量达到99.99％以上。
该方法具有工艺简单，获得精矿纯度高，化学原料可循环利用的特点，具有良好的应用前景。
在一种优选的实施方式中，煅烧时干物料粉石英与铵盐的质量比为1:(0.2-1.2)，优选1:(0.4-1)，进一步优选为1:0.5。
粉石英与铵盐的质量比典型但非限制性的例如为1:0.5、1:1或1:1.2。
通过控制粉石英与铵盐的质量比，杂质的去除效果更好，铵盐用量多，杂质的去除效果好，但铵盐用量过多，生产，回收成本高。
在一种优选的实施方式中，煅烧工艺条件包括：煅烧温度为500-600℃，煅烧时间1.5-3h；
优选地，煅烧温度为500-550℃，煅烧时间2-3h；
优选地，升温速率为10-15℃/min，优选为10-12℃/min，进一步优选为10℃/min。
煅烧温度典型但非限制性的例如为500℃、520℃、540℃、550℃、560℃、580℃或600℃。
煅烧时间典型但非限制性的例如为1.5h、1.8h、2h、2.5h、2.8h或3h。
升温速率典型但非限制性的例如为10℃/min、11℃/min、12℃/min、13℃/min、14℃/min或15℃/min。
通过控制煅烧条件，使杂质更好地转化成水溶性铵盐，煅烧温度太低时铵盐无法分解，煅烧温度过高时会造成铵盐分解速率过快，不利于二硫酸氢三铵与杂质的充分反应生成金属铵盐。
在一种优选的实施方式中，洗涤浸出包括水洗和/或酸浸。
优选地，水洗条件包括：粉石英与水的质量比为1:(2-3)，优选1:(2-2.5)；
优选地，水洗温度为50-98℃，优选50-80℃；
优选地，洗涤次数为3-5次，优选4-5次。
粉石英与水的质量比例如为1:2、1:2.5或1:3。
水洗温度例如为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或98℃。
水洗洗涤次数例如为3次、4次或5次。
通过控制水洗条件，可以更好地去除金属铵盐。
酸浸是指用酸液进行混合(例如搅拌)洗涤浸出。优选地，酸液包括无机酸，包括但不限于硫酸、盐酸、硝酸、碳酸、硼酸、磷酸或氢氟酸的水溶液。
优选为硫酸与氢氟酸的混合水溶液。
优选地，硫酸与氢氟酸的混合水溶液中硫酸的浓度为2-5wt％，氢氟酸的浓度为2-10wt％；
硫酸的浓度和氢氟酸的浓度分别指硫酸和氢氟酸在混合酸液中所占的溶质质量分数。硫酸的溶质质量分数例如为2wt％、3wt％、4wt％或5wt％；氢氟酸的溶质质量分数例如为2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、8wt％或10wt％；
使用硫酸与氢氟酸的混合酸液能够获得更好的酸浸效果，杂质去除效果更好。
优选地，酸浸条件包括：酸液体积与粉石英质量的液固比为2-4mL/g；
优选地，酸浸温度为25-50℃，酸浸出时间为2-8h；
进一步优选地，酸浸温度为40-50℃，酸浸出时间为2-4h；
酸液体积与粉石英质量的液固比例如为2mL/g、3mL/g或4mL/g。
酸浸温度例如为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃或50℃。酸浸出时间例如为2h、3h、4h、5h、6h、7h或8h。
通过控制酸浸条件，可以更好地去除金属铵盐。
优选地，酸浸后用水洗涤至滤液电导率与水电导率相同。
优选地，水洗和酸浸后对滤液进行集中处理，回用水和/或酸液。
在一种优选的实施方式中，预处理包括以下步骤：
对天然粉石英原矿进行物理洗选，提纯所得精矿研磨至粒度D50＜15μm；
D50：精矿的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。
优选地，研磨条件包括：研磨转速2000-4000r/min，优选为2000-3000r/min，例如为2000r/min、3000r/min或4000r/min。
优选地，矿浆浓度为20-25％，优选为20-23％，例如为20％、21％、22％、23％、24％或25％；这里的浓度指质量浓度。
优选地，研磨介质为氧化锆珠、硅酸锆珠或石英珠；介质填充率75-80％，优选为78-80％，例如为75％、78％或80％。
物理洗选使包裹体中的杂质得到充分解离，进一步研磨后使粉石英中的杂质更充分的反应与浸出。
在一种优选的实施方式中，一种典型的天然粉石英的提纯方法，如图1所示，包括以下步骤：
(a)对天然粉石英原矿进行物理洗选，提纯所得精矿研磨至粒度D50＜15μm；研磨条件包括：研磨转速2000-4000r/min；矿浆浓度为20-25％；研磨介质为氧化锆珠、硅酸锆珠或石英珠；介质填充率75-80％；
(b)将步骤(a)研磨后的粉石英脱水干燥后与铵盐混合并进行煅烧；并用水将煅烧产生的气体进行收集-重结晶回收利用；煅烧工艺条件为：煅烧时干物料粉石英与铵盐的质量比为1:(0.2-1.2)；煅烧温度为500-600℃，煅烧时间1.5-3h；升温速率10-15℃/min；
(c)将步骤(b)煅烧产物进行洗涤浸出，洗涤浸出包括水洗和/或酸浸；水洗条件包括：粉石英与水的质量比为1:(2-3)；水洗温度为50-98℃；洗涤次数为3-5次；酸浸所使用的酸液为稀硫酸与氢氟酸的混合液，其中稀硫酸的浓度为2-5wt％，氢氟酸的浓度为2-10wt％；酸浸条件包括：酸液体积与粉石英质量的液固比为2-4mL/g；酸浸温度为25-50℃，酸浸出时间为2-8h；酸浸后用水洗涤至滤液电导率与水电导率相同；滤液集中处理，回用水和酸液；
(d)将步骤(c)浸出后的粉石英进行脱水、干燥和包装。
该典型的提纯方法首先采用物理方法对粉石英原矿进行洗选，然后将洗选后的精矿与铵盐固体粉末按一定配比均匀混合进行煅烧，使粉石英中的杂质转化为水溶性铵盐，最后将煅烧产物用水、硫酸和氢氟酸混合酸液进行浸出，最后对浸出后的矿浆进行脱水和干燥。该典型的方法通过控制严格控制各步工艺条件，获得杂质含量更低的高纯粉石英。
根据本发明的第二个方面，提供了一种高纯粉石英，采用上述天然粉石英的提纯方法提纯得到，该高纯粉石英SiO2含量达到99.99％以上，杂质总含量可降低至小于100ppm。
根据本发明的第三个方面，提供一种石英制品，主要由上述高纯粉石英制备得到。
石英制品典型但非限制性的例如为特种石英产品，包括石英玻璃、石英坩埚产品等。
由于本发明得到的粉石英纯度高，因此可以满足尖端科技行业对优质石英原料的需求。
为了进一步了解本发明，下面结合具体实施例和对比例对本发明效果做进一步详细的说明。本发明涉及的各原料均可通过商购获取。
原料信息：粉石英原矿SiO2含量为95～98.5％，水分1～3％，粒度为D90＜67μm。所用铵盐及酸均为分析纯级，洗涤水为一次蒸馏水。
实施例1
一种天然粉石英的提纯方法，包括以下步骤：
取江西某地粉石英原矿50g，原矿SiO2含量98.51％。原矿通过物理法进行预处理提纯后，通过砂磨机进行研磨，砂磨机转速2500r/min；矿浆浓度20％；研磨介质氧化锆；研磨填充率80％。研磨20min后，精矿粒度为D50＝9.8μm；将研磨后的粉石英脱水干燥，然后与硫酸铵按质量比1∶0.5充分混合并放入管式炉中进行煅烧，煅烧条件为：以10℃/min的升温速度升至600℃，在600℃下煅烧1.0h；煅烧产生气体通过导气管进入冷却系统结晶回收。将煅烧后的产物用100ml纯水进行充分的搅拌洗涤，洗涤次数为5次，每次用水为100ml，水浸温度50℃；将洗涤精矿脱水干燥得到高纯粉石英。
实施例2
一种天然粉石英的提纯方法，包括以下步骤：
取江西某地粉石英原矿50g，原矿SiO2含量98.51％。原矿通过物理法进行预处理提纯后，通过砂磨机进行研磨，砂磨机转速2500r/min；矿浆浓度20％；研磨介质氧化锆；介质填充率80％。研磨20min后，精矿粒度为D50＝9.8μm；将研磨后的粉石英脱水干燥，然后与硫酸铵按质量比1∶0.5充分混合并放入管式炉中进行煅烧，煅烧条件为：以10℃/min的升温速度升至500℃，在500℃下煅烧3.0h；煅烧产生气体通过导气管进入冷却系统结晶回收。将煅烧产物用100ml混合酸溶液搅拌浸出，混合酸中硫酸浓度为5wt％，氢氟酸浓度为2wt％，酸浸温度50℃，时间2h；酸浸后进行脱酸处理，酸浸用水为蒸馏水，洗涤次数为5次，每次用水为100ml；将洗涤精矿脱水干燥得到高纯粉石英。
实施例3
一种天然粉石英的提纯方法，包括以下步骤：
取江西某地粉石英原矿50g，原矿SiO2含量97.25％。原矿通过物理法进行预处理提纯后，通过砂磨机进行研磨，砂磨机转速2500r/min；矿浆浓度20％；研磨介质氧化锆；介质填充率80％。研磨20min后，精矿粒度为D50＝8.7μm。将研磨解离后的粉石英干燥后与硫酸铵按质量比1∶0.5充分混合，然后放入管式炉中，以10℃/min的升温速度升至500℃，在500℃下煅烧1.0h；将煅烧产物用100ml混合酸溶液酸浸，混合酸中硫酸浓度为5wt％，与氢氟酸浓度为4wt％，酸浸温度50℃，时间4h；酸浸后进行脱酸处理，酸浸用水为蒸馏水，洗涤次数为5次，每次用水为100ml；将洗涤精矿脱水干燥得到高纯粉石英。
实施例4
一种天然粉石英的提纯方法，包括以下步骤：
取江西某地粉石英原矿50g，原矿SiO2含量95.68％。原矿通过物理法进行预处理提纯后，通过砂磨机进行研磨，砂磨机转速2500r/min；矿浆浓度20％；研磨介质氧化锆；介质填充率80％。研磨15min后，精矿粒度为D50＝12.3μm。将研磨解离后的粉石英干燥后与硫酸铵按质量比1∶1充分混合，然后放入管式炉中，以10℃/min的升温速度升至500℃，在500℃下煅烧1.0h；将煅烧产物用100ml混合酸溶液酸浸，混合酸中硫酸浓度为5wt％，氢氟酸浓度为4wt％，酸浸温度50℃，时间4h；酸浸后进行脱酸处理，酸浸用水为蒸馏水，洗涤次数为5次，每次用水为100ml；将洗涤精矿脱水干燥得到高纯粉石英。
实施例5
一种天然粉石英的提纯方法，包括以下步骤：
取江西某地粉石英原矿50g，原矿SiO2含量95.68％。原矿通过物理法进行预处理提纯后，通过砂磨机进行研磨，砂磨机转速2500r/min；矿浆浓度20％；研磨介质氧化锆；介质填充率80％。研磨15min后，精矿粒度为D50＝12.3μm。将研磨解离后的粉石英干燥后与硫酸铵按质量比1∶1.2充分混合，然后放入管式炉中，以10℃/min的升温速度升至500℃，在500℃下煅烧1.0h；将煅烧产物用100ml混合酸溶液酸浸，混合酸中硫酸浓度为5wt％，与氢氟酸浓度为10wt％，酸浸温度25℃，时间4h；酸浸后进行脱酸处理，酸浸用水为蒸馏水，洗涤次数为7次，每次用水为100ml；将洗涤精矿脱水干燥得到高纯粉石英。
实施例6
一种天然粉石英的提纯方法，包括以下步骤：
取江西某地粉石英原矿50g，原矿SiO2含量95.68％。原矿通过物理法进行预处理提纯后，通过砂磨机进行研磨，砂磨机转速2500r/min；矿浆浓度20％；研磨介质氧化锆；介质填充率80％。研磨15min后，精矿粒度为D50＝12.3μm。将研磨解离后的粉石英干燥后与硫酸铵按质量比1∶1.2充分混合，然后放入管式炉中，以10℃/min的升温速度升至550℃，在550℃下煅烧1.0h；将煅烧产物用100ml混合酸溶液酸浸，混合酸中硫酸浓度为5wt％，与氢氟酸浓度为8wt％，酸浸温度50℃，时间4h；酸浸后进行脱酸处理，酸浸用水为蒸馏水，洗涤次数为7次，每次用水为100ml；将洗涤精矿脱水干燥得到高纯粉石英。
实施例7
本实施例与实施例2的区别在于，将硫酸铵替换为氯化铵。
实施例8
本实施例与实施例2的区别在于，将研磨后的粉石英脱水干燥，然后与硫酸铵按质量比1∶0.2充分混合并放入管式炉中进行煅烧。
实施例9
本实施例与实施例2的区别在于，煅烧温度为650℃。
实施例10
本实施例与实施例2的区别在于，将混合酸替换为硫酸，硫酸浓度为5wt％。
对比例1
本对比例与实施例2的区别在于，不经过煅烧，直接将物理法预处理后的精矿进行酸浸洗涤干燥后得到的粉石英。
对比例2
本对比例与实施例2的区别在于，不加入铵盐，直接煅烧酸浸洗涤干燥后的粉石英。
将以上所述实施例和对比例所得高纯粉石英进行化学元素全分析，检测方法为：JC/T2027-2010《高纯石英中杂质含量的测定方法—电感耦合等离子体原子发射光谱法》，检测结果中主要的杂质元素如表1所示。
表1实施例和对比例高纯粉石英化学分析
由表1可以看出，实施例1-6提纯后获得的粉石英纯度很高，实施例1水洗精矿SiO2含量可达99.90％以上，实施例2-6酸洗精矿SiO2含量可达99.99％以上，杂质总含量可降低至100ppm以下，部分Fe含量可降低至0.5ppm以下。
实施例2-6与实施例1相比，获得的粉石英SiO2含量更高、杂质更低，可见采用酸浸方式较只采用水洗方式对金属铵盐的去除效果更好。
实施例2采用的铵盐为硫酸铵，实施例7采用的铵盐为氯化铵，结果发现采用硫酸铵的效果更好。
实施例2与实施例8加入铵盐的量不同，结果发现铵盐用量减少时，杂质的去除效果明显降低。
实施例2煅烧温度为500℃，实施例9煅烧温度为650℃，结果发现实施例2处理后的粉石英中杂质含量较实施例9更少，这是由于温度高，铵盐分解速率会加快，从而影响二硫酸氢三铵与杂质的充分反应。
实施例2与实施例10相比可以看出，采用硫酸-氢氟酸混合酸的浸出效果较采用硫酸酸液浸出效果更好。
对比例1原矿未经铵盐煅烧，直接用混酸浸出，提纯后的粉石英纯度下降以及杂质含量明显提高，可见，铵盐煅烧对整个方法起到较为关键的作用。
对比例2不加铵盐直接用化学煅烧法，效果较差。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种天然粉石英的提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：
将天然粉石英与铵盐混合煅烧后的产物进行洗涤浸出，干燥得高纯粉石英；天然粉石英是天然粉石英原矿经预处理后得到的，预处理包括物理洗选。
2.按照权利要求1所述的天然粉石英的提纯方法，其特征在于，煅烧时干物料粉石英与铵盐的质量比为1:(0.2-1.2)，优选1:(0.4-1)，进一步优选为1:0.5；
优选地，铵盐包括硫酸铵或氯化铵，优选为硫酸铵。
3.按照权利要求1所述的天然粉石英的提纯方法，其特征在于，煅烧工艺条件包括：煅烧温度为500-600℃，煅烧时间1.5-3h；
优选地，煅烧温度为500-550℃，煅烧时间2-3h；
优选地，升温速率为10-15℃/min，优选为10-12℃/min，进一步优选为10℃/min。
4.按照权利要求1-3任一项所述的天然粉石英的提纯方法，其特征在于，所述洗涤浸出包括水洗和/或酸浸。
5.按照权利要求4所述的天然粉石英的提纯方法，其特征在于，水洗条件包括：粉石英与水的质量比为1:(2-3)，优选1:(2-2.5)；
优选地，水洗温度为50-98℃，优选50-80℃；
优选地，洗涤次数为3-5次，优选4-5次。
6.按照权利要求4所述的天然粉石英的提纯方法，其特征在于，酸浸所使用的酸液包括无机酸，优选为硫酸与氢氟酸的混合水溶液；
优选地，硫酸与氢氟酸的混合水溶液中硫酸的浓度为2-5wt％，氢氟酸的浓度为2-10wt％；
优选地，酸浸条件包括：酸液体积与粉石英质量的液固比为2-4mL/g；
优选地，酸浸温度为25-50℃，酸浸出时间为2-8h；
优选地，酸浸温度为40-50℃，酸浸出时间为2-4h；
优选地，酸浸后用水洗涤至滤液电导率与水电导率相同。
7.按照权利要求1-3任一项所述的天然粉石英的提纯方法，其特征在于，预处理包括以下步骤：
对天然粉石英原矿进行物理洗选，提纯所得精矿研磨至粒度D50＜15μm；
优选地，研磨条件包括：研磨转速2000-4000r/min，优选为2000-3000r/min；
优选地，矿浆浓度为20-25％，优选为20-23％；
优选地，研磨介质为氧化锆珠、硅酸锆珠或石英珠；介质填充率75-80％，优选为78-80％。
8.按照权利要求1-3任一项所述的天然粉石英的提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)对天然粉石英原矿进行物理洗选，提纯所得精矿研磨至粒度D50＜15μm；研磨条件包括：研磨转速2000-4000r/min；矿浆浓度为20-25％；研磨介质为氧化锆珠、硅酸锆珠或石英珠；介质填充率75-80％；
(b)将步骤(a)研磨后的粉石英脱水干燥后与铵盐混合并进行煅烧；并用水将煅烧产生的气体进行收集-重结晶回收利用；煅烧工艺条件为：煅烧时干物料粉石英与铵盐的质量比为1:(0.5-1.5)；煅烧温度为500-600℃，煅烧时间1.5-3h；升温速率10-15℃/min；
(c)将步骤(b)煅烧产物进行洗涤浸出，洗涤浸出包括水洗和/或酸浸；水洗条件包括：粉石英与水的质量比为1:(2-3)；水洗温度为50-98℃；洗涤次数为3-5次；酸浸所使用的酸液为稀硫酸与氢氟酸的混合液，其中稀硫酸的浓度为2-5wt％，氢氟酸的浓度为2-10wt％；酸浸条件包括：酸液体积与粉石英质量的液固比为2-4mL/g；酸浸温度为25-50℃，酸浸出时间为2-8h；酸浸后用水洗涤至滤液电导率与水电导率相同；
(d)将步骤(c)浸出后的粉石英进行脱水和干燥。
9.一种高纯粉石英，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的天然粉石英的提纯方法提纯得到。
10.一种石英制品，其特征在于，主要由权利要求9所述的高纯粉石英制备得到。
CN201811063854.9A 2018-09-12 2018-09-12 天然粉石英的提纯方法、高纯粉石英和石英制品 Pending CN109019609A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811063854.9A CN109019609A (zh) 2018-09-12 2018-09-12 天然粉石英的提纯方法、高纯粉石英和石英制品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811063854.9A CN109019609A (zh) 2018-09-12 2018-09-12 天然粉石英的提纯方法、高纯粉石英和石英制品

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109019609A true CN109019609A (zh) 2018-12-18

Family

ID=64621178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811063854.9A Pending CN109019609A (zh) 2018-09-12 2018-09-12 天然粉石英的提纯方法、高纯粉石英和石英制品

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109019609A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109516689A (zh) * 2019-01-21 2019-03-26 徐传龙 大口径厚壁石英玻璃管及其制备方法
CN112850718A (zh) * 2020-11-27 2021-05-28 东海县晶峰石英制品有限公司 一种利用石英原石加工的高纯度石英砂制备方法
CN114751419A (zh) * 2022-04-14 2022-07-15 连云港强邦石英制品有限公司 一种酸浸法提纯制备高纯石英砂的工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102815713A (zh) * 2012-08-06 2012-12-12 东海县晶盛源硅微粉有限公司 一种二氧化硅粉材料的制备方法
CN102887516A (zh) * 2012-10-26 2013-01-23 蔡雅纯 一种高纯石英砂的生产方法
CN105936509A (zh) * 2016-06-01 2016-09-14 安徽晶晶石英科技有限公司 一种超低金属元素高纯石英的提纯方法
CN106186667A (zh) * 2014-06-14 2016-12-07 东莞东阳光科研发有限公司 一种去除高纯石英砂杂质的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102815713A (zh) * 2012-08-06 2012-12-12 东海县晶盛源硅微粉有限公司 一种二氧化硅粉材料的制备方法
CN102887516A (zh) * 2012-10-26 2013-01-23 蔡雅纯 一种高纯石英砂的生产方法
CN106186667A (zh) * 2014-06-14 2016-12-07 东莞东阳光科研发有限公司 一种去除高纯石英砂杂质的方法
CN105936509A (zh) * 2016-06-01 2016-09-14 安徽晶晶石英科技有限公司 一种超低金属元素高纯石英的提纯方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余志伟 等: "《矿物材料与工程》", 31 December 2012, 中南大学出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109516689A (zh) * 2019-01-21 2019-03-26 徐传龙 大口径厚壁石英玻璃管及其制备方法
CN109516689B (zh) * 2019-01-21 2022-04-19 江苏弘扬石英制品有限公司 大口径厚壁石英玻璃管及其制备方法
CN112850718A (zh) * 2020-11-27 2021-05-28 东海县晶峰石英制品有限公司 一种利用石英原石加工的高纯度石英砂制备方法
CN114751419A (zh) * 2022-04-14 2022-07-15 连云港强邦石英制品有限公司 一种酸浸法提纯制备高纯石英砂的工艺
CN114751419B (zh) * 2022-04-14 2022-12-09 连云港强邦石英制品有限公司 一种酸浸法提纯制备高纯石英砂的工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103539133B (zh) 一种混合酸热压浸出反应制备超低金属元素超高纯石英的方法
CN100584764C (zh) 从粉煤灰和煤矸石中回收氧化铁的方法
CN101306826B (zh) 一种从粉煤灰或炉渣中提取冶金级氧化铝的方法
CN100463862C (zh) 从掺钇立方相氧化锆粉末中制备氧化锆及氧化钇的方法
CN109019609A (zh) 天然粉石英的提纯方法、高纯粉石英和石英制品
CN107185708A (zh) 一种用尾矿制备高纯度石英的方法
CN107344725B (zh) 硫酸直浸法提取锂矿石中锂元素的制备工艺
CN103614547A (zh) 一种从一水硬铝石型铝土矿中分离铁铝硅的方法
CN102219226A (zh) 应用于石英陶瓷坩埚的高纯熔融石英粉体材料制备方法
CN104743560B (zh) 一种以煤矸石为原料制备硅、铝系列产品的方法
CN109336116A (zh) 一种含有长石矿型石英岩制备光伏用高纯石英砂粉的方法
CN106747497A (zh) 制备刚玉‑莫来石复相材料的方法
CN102502722A (zh) 一种高纯氧化镁的生产方法
CN107586947A (zh) 一种综合回收含钒硅质页岩中钒、铝、钾、硅的选冶联合工艺
CN107500325A (zh) 一种煤矸石生产纳米氧化铝粉体的方法
CN105734282A (zh) 金绿宝石型铍矿石中铍的浸出方法
CN101306819B (zh) 一种从粉煤灰或炉渣中提取白炭黑的方法
CN114751434A (zh) 一种沉积型锂资源的综合回收利用方法
CN103183351A (zh) 氯化焙烧-浸出法提纯二氧化硅矿石的方法
CN102659155A (zh) 低温酸溶浸取粉煤灰中氧化铝的方法
CN115893978B (zh) 一种陶瓷坯体、陶瓷砖及其制备方法
CN104894364A (zh) 用钛磁铁矿煤基还原磁选生产钛酸镁和直接还原铁的方法
CN108821294A (zh) 以普通石英砂为原料制备超纯石英砂的方法
CN110143596A (zh) 纯化二氧化硅材料的方法及其在高纯石英砂制备中的应用
CN106277001A (zh) 一种氧化铝制备的烧结法粗脱硅工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181218