CN109181917B - 石英砂表面除杂清洗剂及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石英砂表面除杂清洗剂及其制备和应用，涉及非金属矿加工技术领域，该石英砂表面除杂清洗剂主要由十二烷基磺酸钠、脂肪酸钠、碳酸钠，阴离子纤维素醚，亚甲基双萘磺酸盐、皂粉、硅酸钠和聚磷酸盐制得，所述石英砂表面除杂清洗剂性质稳定，水溶性好，提纯降杂效果明显，药剂适应性广，对于石英岩类矿、石英砂岩矿、海砂类矿、河沙类矿以及非金属矿长石等均有良好的提纯降杂效果，同时，经济性强，每吨石英砂提纯洁净剂用量在0.5～1.5kg之间，大大减少了选矿成本，无刺激性气味，对生产操作人员的工作环境质量有明显的提升，而且使用后矿浆pH值为6～8，经检测水体指标达到工业二级水质要求，对环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及非金属矿加工技术领域，尤其是涉及一种石英砂表面除杂清洗剂及其制备和应用。
背景技术
近年来，随着社会的发展，节能环保、低碳经济成为人们关注的焦点，以太阳能为代表的优质清洁能源的开发和利用被作为当前工作的重点，对太阳能产业的利用进入了一个高速发展的时代，作为其开发利用的基础新材料—超白玻璃的需求量得到大幅增长。超白玻璃因含铁量低，具有较高的透光率和光电转化效率，在绿色能源及日常生活品(高档轿车、高档建材、高档家具等)中具有不可替代的地位，进而带动了超白玻璃用量最大的生产原料超白石英砂的大力发展。
工业生产中，超白玻璃对超白石英砂原料中的铁含量要求非常严格，通常要求原料含铁达到PPM级，即Fe2O3≤80PPM(0.008％)，SiO2≥99.5％。传统生产超白石英砂多以优质石英脉和石英岩为原料，一般需经破碎、磨矿工艺，流程相对复杂，生产成本较高。而存储量较大的海相沉积型天然石英砂尽管在生产超白砂过程中不需要破磨工艺，可显著降低生产成本。但是由于其长期被海水浸蚀，石英砂表面及裂隙受氧化铁质、腐殖质等有机物污染严重，矿砂表面含铁高、品质较差，使得海相沉积石英砂提纯难度较大，较难用现有的常规提纯工艺生产超白石英砂。
海相沉积型石英砂生产超白砂常用的工艺流程为：原矿—筛分除杂—擦洗—分级—重选—磁选，为了有效的去除石英砂表面和裂隙中的铁染杂质薄膜胶结物、腐殖质及含铁有机物等，在擦洗过程加入强碱(氢氧化钠)或强酸(盐酸、硫酸)进行擦洗，一般均采用两次擦洗，在第一次擦洗中加入强碱或强酸高强度擦洗，在第二次擦洗中用清水或石灰水脱除第一擦洗作业残留在石英砂表面的药剂。虽然采用强碱或强酸对石英砂进行清洗的方法具有较好的效果，都可得到Fe2O3含量70-90ppm的产品，但工艺流程相对复杂，采用强酸强碱还会污染环境，而且强酸强碱对设备腐蚀严重、工人操作条件差、特别对生态环境相对脆弱地区影响更大，导致该区域石英砂矿的开发利用受到较大程度的限制。
因此，研究开发出一种擦洗效率高、经济性、环境友好，产品质量能够达到制备超白玻璃原料要求(Fe2O3≤80PPM(0.008％)，SiO2≥99.5％)的石英砂表面除杂清洗剂，以缓解现有超白石英砂生产过程中采用强碱或强酸对石英砂进行清洗、导致环境污染的问题，变得十分必要和迫切。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明第一目的在于提供一种石英砂表面除杂清洗剂，所述石英砂表面除杂清洗剂对石英岩矿、石英砂岩矿、海砂类矿、河沙类矿以及非金属矿长石等均有良好的提纯降杂效果，同时，本发明产品具有无毒和刺激性气味，工人操作环境好，使用后矿浆pH值为6～8，经检测废水排放指标达到工业二级水质要求，对生态环境友好的特性。
本发明第二目的在于提供一种石英砂表面除杂清洗剂的制备方法，该方法制备工艺简单、不需要复杂的加工设备和制备流程，具易于操作，适宜于大规模矿业生产应用。
本发明第三目的在于提供一种石英砂表面擦洗除杂清洗剂的应用，所述的石英砂表面除杂清洗剂可广泛应用于去除各类石英砂表面和裂隙中的铁染杂质薄膜胶结物、腐殖质及含铁有机物。
本发明提供的一种石英砂表面擦洗除杂清洗剂，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由脂肪酸钠、十二烷基磺酸钠、碳酸钠、阴离子纤维素醚、亚甲基双萘磺酸盐、皂粉、硅酸钠和聚磷酸盐制得。
进一步的，按重量份数计，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由以下原料组成：脂肪酸钠1～10份、十二烷基磺酸钠5～20份、碳酸钠10～20份，阴离子纤维素醚2～8份、亚甲基双萘磺酸盐2～10份、皂粉12～25份、硅酸钠15～35份和聚磷酸盐15～25份。
更进一步的，按重量份数计，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由以下原料组成：脂肪酸钠1～5份、十二烷基磺酸钠5～15份、碳酸钠15～20份、阴离子纤维素醚2～5份、亚甲基双萘磺酸盐5～10份、皂粉15～25份、硅酸钠20～30份和聚磷酸盐15～20份；
优选的，按重量份数计，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由以下原料组成：脂肪酸钠5份、十二烷基磺酸钠10份、碳酸钠15份、阴离子纤维素醚3份、亚甲基双萘磺酸盐5份、皂粉17份、硅酸钠25份和聚磷酸盐20份。
进一步的，所述阴离子纤维素醚为羧甲基纤维素或聚阴离子纤维素中的一种。
进一步的，所述聚磷酸盐为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠中的一种。
本发明提供的一种石英砂表面除杂清洗剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：
首先将全部原料混合均匀，随后将混匀的物料进行制粒，得到粒径为0.1～1mm的颗粒，然后将颗粒进行干燥，得到石英砂表面除杂清洗剂。
进一步的，所述原料混合为在高速混料机中搅拌混匀40～60min。
进一步的，所述干燥为将颗粒干燥至含水量小于5％。
本发明提供的一种石英砂表面除杂清洗剂的应用，所述的石英砂表面除杂清洗剂可广泛应用于去除各类石英砂表面和裂隙中的铁染杂质薄膜胶结物、腐殖质以及含铁有机物。
进一步的，所述石英砂表面除杂清洗剂的应用比例为，每吨石英砂应用0.5～1.5kg石英砂矿除杂清洗剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的石英砂表面除杂清洗剂主要由十二烷基磺酸钠、脂肪酸钠、碳酸钠，阴离子纤维素醚，亚甲基双萘磺酸盐、皂粉、硅酸钠和聚磷酸盐制得，该石英砂表面除杂清洗剂性质稳定，水溶性好，提纯降杂效果明显，环境温度适应性强，可在常温下与水配成5-30％浓度添加或直接干粉添加，药剂适应性较广，对于石英岩类矿、石英砂岩矿、海砂类矿、河沙类矿以及非金属矿长石等均有良好的提纯降杂效果，同时，用量小，经济性强，每吨石英砂提纯洁净剂用量在0.5～1.5kg之间，大大减少了选矿成本，无刺激性气味，对生产操作人员的工作环境质量有明显的提升，而且使用后矿浆pH值为6～8，经检测水体指标达到工业二级水质要求，对环境友好。
本发明提供的石英砂表面除杂清洗剂的制备方法为，首先将全部原料混合均匀，随后将混匀的物料进行制粒，得到粒径为0.1～1mm的颗粒，然后将颗粒进行干燥，得到石英砂表面除杂清洗剂。该方法制备工艺简单、不需要复杂的加工设备和制备流程，效果好、成本低、经济性好，适宜于大规模生产应用。
本发明提供的石英砂表面除杂清洗剂的应用，所述的石英砂表面除杂清洗剂可广泛应用于去除各类石英砂表面和裂隙中的铁染杂质薄膜胶结物、腐殖质及含铁有机物等。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个方面，一种石英砂表面除杂清洗剂，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由脂肪酸钠、十二烷基磺酸钠、碳酸钠、阴离子纤维素醚、亚甲基双萘磺酸盐、皂粉、硅酸钠和聚磷酸盐制得。
本发明提供的石英砂表面除杂清洗剂主要由十二烷基磺酸钠、脂肪酸钠、碳酸钠，阴离子纤维素醚，亚甲基双萘磺酸盐、皂粉、硅酸钠、聚磷酸盐制得，该石英砂表面除杂清洗剂性质稳定，水溶性好，提纯降杂效果明显，环境温度适应性强，可在常温下与水配成5-30％浓度添加或直接干粉添加，药剂适应性较广，对于石英岩类矿、石英砂岩矿、海砂类矿、河沙类矿以及非金属矿长石等均有良好的提纯降杂效果，同时，用量小，经济性强，每吨石英砂提纯洁净剂用量在0.5～1.5kg之间，大大减少了选矿成本，无刺激性气味，对生产操作人员的工作环境质量有明显的提升，而且使用后矿浆pH值为6～8，经检测水体指标达到工业二级水质要求，对环境友好。
本发明石英砂表面除杂清洗剂中，脂肪酸钠、碳酸钠、硅酸钠，可以将石英砂表面和裂隙中的铁染杂质洗出；十二烷基磺酸钠、阴离子纤维素醚，亚甲基双萘磺酸盐作为阴离子类的表面活性剂配合皂粉应用，可以将石英砂表面和裂隙中的杂质薄膜胶结物和腐殖质等进行洗脱；聚磷酸盐具有缓蚀和阻垢作用，不但可以与碳酸钠、硅酸钠洗出的金属离子生成可溶性络合物，进而使金属离子与石英砂彻底脱离，而且还可以阻止脱掉的杂质物再次附在石英砂表面。通过将上述原料组分的合理复配使用，本发明提供的石英砂表面除杂清洗剂具有很好的去除铁杂、腐殖质、含铁有机物的能力，能够有效的去除石英砂表面和裂隙中的铁染杂质薄膜胶结物和腐殖质等物质，同时不含有强酸强碱类物质，清洗后的洗脱液pH值为6～8，经废水指标检测环保达标。
在本发明的一种优选实施方式中，按重量份数计，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由以下原料组成：脂肪酸钠1～10份、十二烷基磺酸钠5～20份、碳酸钠10～20份，阴离子纤维素醚2～8份、亚甲基双萘磺酸盐2～10份、皂粉12～25份、硅酸钠15～35份和聚磷酸盐15～25份。
本发明中，所述脂肪酸钠典型但非限定性的重量份数为1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份和10份；本发明中，所述十二烷基磺酸钠典型但非限定性的重量份数为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份和20份；本发明中，所述碳酸钠典型但非限定性的重量份数为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份和20份；本发明中，所述阴离子纤维素醚典型但非限定性的重量份数为2份、3份、4份、5份、6份、7份和8份；本发明中，所述亚甲基双萘磺酸盐典型但非限定性的重量份数为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份和10份；本发明中，所述皂粉典型但非限定性的重量份数为12份、13份、14份、15份、18份、20份、22份和25份；本发明中，所述硅酸钠典型但非限定性的重量份数为15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份和35份；本发明中，所述聚磷酸盐典型但非限定性的重量份数为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份和25份。
在上述优选实施方式中，按重量份数计，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由以下原料组成：脂肪酸钠1～5份、十二烷基磺酸钠5～15份、碳酸钠15～20份、阴离子纤维素醚2～5份、亚甲基双萘磺酸盐5～10份、皂粉15～25份、硅酸钠20～30份和聚磷酸盐15～20份；
优选的，按重量份数计，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由以下原料组成：脂肪酸钠5份、十二烷基磺酸钠10份、碳酸钠15份、阴离子纤维素醚3份、亚甲基双萘磺酸盐5份、皂粉17份、硅酸钠25份和聚磷酸盐20份。
本发明中，通过对各组分原料用量比例的进一步调整和优化，从而进一步优化了本发明石英砂表面除杂清洗剂的清洗效果。
在本发明的一种优选实施方式中，所述阴离子纤维素醚为羧甲基纤维素或聚阴离子纤维素中的一种。
在本发明的一种优选实施方式中，所述聚磷酸盐为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠中的一种。
根据本发明的一个方面，一种石英砂表面除杂清洗剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：
首先将全部原料混合均匀，随后将混匀的物料进行制粒，得到粒径为0.1～1mm的颗粒，然后将颗粒进行干燥，得到石英砂表面除杂清洗剂。
本发明提供的石英砂表面除杂清洗剂的制备方法为，首先将全部原料混合均匀，随后将混匀的物料进行制粒，得到粒径为0.1～1mm的颗粒，然后将颗粒进行干燥，得到石英砂表面除杂清洗剂。该方法制备工艺简单、不需要复杂的加工设备和制备流程，效果好、成本低、经济性好，适宜于大规模生产应用。
根据本发明的一个方面，一种石英砂表面除杂清洗剂的应用，所述的石英砂表面除杂清洗剂可广泛应用于去除各类石英砂表面氧化铁膜、裂隙中的铁染杂质薄膜胶结物、腐殖质及含铁有机物。。
本发明提供的石英砂表面除杂清洗剂的应用，所述的石英砂表面除杂清洗剂可广泛应用于去除各类石英砂表面和裂隙中的铁染杂质薄膜胶结物、腐殖质及含铁有机物等。
在本发明的一种优选实施方式中，所述石英砂表面除杂清洗剂的应用比例为，每吨石英砂应用0.5～1.5kg石英砂矿除杂清洗剂。
下面将结合实施例和对比例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
实施例1
一种石英砂表面除杂清洗剂，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由以下原料组成：十二烷基磺酸钠5kg、脂肪酸钠5kg、碳酸钠15kg，羧甲基纤维素2kg，亚甲基双萘磺酸盐10kg，皂粉20kg，硅酸钠25kg，六偏磷酸钠18kg。
上述石英砂表面除杂清洗剂的制备方法包括以下步骤：
将全部原料在高速混料制粒机中搅拌混匀40min后进行制粒、随后干燥至含水量小于5％，得到石英砂表面除杂清洗剂。
实施例2
一种石英砂表面除杂清洗剂，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由以下原料组成：十二烷基磺酸钠15kg、脂肪酸钠2kg、碳酸钠15kg，羧甲基纤维素5kg，亚甲基双萘磺酸盐5kg，皂粉18kg，硅酸钠20kg，六偏磷酸钠20kg。
上述石英砂表面除杂清洗剂的制备方法包括以下步骤：
将全部原料在高速混料制粒机中搅拌混匀50min后进行制粒、随后干燥至含水量小于5％，得到石英砂表面除杂清洗剂。
实施例3
一种石英砂表面除杂清洗剂，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由以下原料组成：十二烷基磺酸钠11kg、脂肪酸钠4kg、碳酸钠10kg，羧甲基纤维素3kg，亚甲基双萘磺酸盐10kg，皂粉15kg，硅酸钠30kg，六偏磷酸钠17kg，
上述石英砂表面除杂清洗剂的制备方法包括以下步骤：
将全部原料在高速混料制粒机中搅拌混匀60min后进行制粒、随后干燥至含水量小于5％，得到石英砂表面除杂清洗剂。
实施例4
一种石英砂表面除杂清洗剂，所述石英砂表面除杂清洗剂主要由以下原料组成：十二烷基磺酸钠7kg、脂肪酸钠1kg、碳酸钠15kg，羧甲基纤维素5kg、亚甲基双萘磺酸盐5kg、皂粉25kg、硅酸钠22kg和六偏磷酸钠20kg；
上述石英砂表面除杂清洗剂的制备方法包括以下步骤：
将全部原料在高速混料制粒机中搅拌混匀50min后进行制粒、随后干燥至含水量小于5％，得到石英砂表面除杂清洗剂。
效果例1
为表明本发明制备得到的石英砂表面除杂清洗剂具有提纯降杂效果明显、经济性强、环境友好的特点，现特分别将实施例1～4制备得到的石英砂表面除杂清洗剂应用于下述实验组1～4的石英砂原料中进行超白石英砂的制备，同时将不加入清洗剂的石英砂原料进行制备作为对照。
其中：
实验组1中石英砂原料含SiO2 99.0％，含Fe2O3 230ppm
实验组2中石英砂岩原料含SiO2 98.3％，含Fe2O3 290ppm,
实验组3中石英砂原料含SiO2 98.87％，含Fe2O3 530ppm
实验组4中石英砂原料含SiO2 98.9％，含Fe2O3 361ppm
具体的石英岩或石英砂原料制备超白石英砂的制备方法包括以下步骤：
(1)除杂作业：利用直线振动筛将天然石英砂原料中杂草、砾石等去除；
(2)磨矿分级作业：将除杂后的石英砂原料采用直线振动筛将粒径≥0.7mm的粗砂分离出来，进入湿式棒磨机，加入本发明的清洗剂0.1-0.3kg/t，磨矿浓度50％，磨矿后的矿浆进入圆筒筛分级，将粒径≥0.7mm的粗砂返回磨机，粒度小于<0.7mm的进入浓缩作业；
(注：海相沉积型天然石英砂不用磨矿分级作业，除杂后直接进入浓缩作业)
(3)浓缩作业：利用分级浓缩设备，将磨机分级作业<0.7mm粒级的石英砂进行，浓缩到矿浆浓度55-60％，浓缩过程脱除大量的细砂和泥质物，提高后续的擦洗效果；
(4)擦洗作业：将本发明制得的石英砂表面除杂清洗剂加入浓缩后的石英砂之中，每吨石英砂加入0.5～1.0kg石英砂表面除杂清洗剂进行高强度擦洗作业20min，去除矿物表面的薄膜铁和磨矿引入的铁质污染；
(5)细粒分级作业：利用细粒分级设备，将擦洗后石英砂原料中小于0.1mm细砂去除，提高后续重选效率，并保证后续产品粒级合格；
(6)重选作业：将分级后的石英砂原料采用Ф900螺旋溜槽进行三段重选，将石英砂中的重矿物分离去除；
(7)磁选作业：采用立环高梯度磁选机进行磁选，磁选场强为1.2-1.5特斯拉，去除石英砂中的弱磁性矿物和操作过程机械夹带的磁物质；
(8)脱水及晾干：用脱水设备脱除石英砂中的水分，待晾干使水分达到要求后，即为合格的超白砂，经检测，得到成品中Fe2O3含量。
所述检测结果如下表所示：
综上所述，本发明提供的石英砂表面除杂清洗剂主要由十二烷基磺酸钠、脂肪酸钠、碳酸钠，阴离子纤维素醚，亚甲基双萘磺酸盐、皂粉、硅酸钠和聚磷酸盐制得，该石英砂表面除杂清洗剂性质稳定，水溶性好，提纯降杂效果明显，环境温度适应性强，可在常温下与水配成5-30％浓度添加或直接干粉添加，药剂适应性较广，对于石英岩类矿、石英砂岩矿、海砂类矿、河沙类矿以及非金属矿长石等均有良好的提纯降杂效果，同时，用量小，经济性强，每吨石英砂提纯洁净剂用量在0.5～1.5kg之间，大大减少了选矿成本，无刺激性气味，对生产操作人员的工作环境质量有明显的提升，而且使用后矿浆pH值为6～8，经检测水体指标达到工业二级水质要求，对环境友好。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种石英砂表面除杂清洗剂，其特征在于，按重量份数计，所述石英砂表面除杂清洗剂由以下原料组成：十二烷基磺酸钠5~15份、脂肪酸钠1~5份、碳酸钠10~15份、羧甲基纤维素2~5份、亚甲基双萘磺酸盐5~10份、皂粉18~25份、硅酸钠20~30份和六偏磷酸钠17~20份。
2.一种根据权利要求1所述的石英砂表面除杂清洗剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
首先将全部原料混合均匀，随后将混匀的物料进行制粒，得到粒径为0.1~1mm的颗粒，然后将颗粒进行干燥，得到石英砂表面除杂清洗剂。
3.根据权利要求2所述的石英砂表面除杂清洗剂的制备方法，其特征在于，所述原料混合为在高速混料机中搅拌混匀40~60min。
4.根据权利要求2所述的石英砂表面除杂清洗剂的制备方法，其特征在于，所述干燥为将颗粒干燥至含水量小于5%。
5.一种根据权利要求1所述的石英砂表面除杂清洗剂的应用，其特征在于，所述的石英砂表面除杂清洗剂可广泛应用于去除各类石英砂表面和裂隙中的铁染杂质薄膜胶结物以及含铁有机物。
6.根据权利要求5所述的石英砂表面除杂清洗剂的应用，其特征在于，所述石英砂表面除杂清洗剂的应用比例为，每吨石英砂应用0.5~1.5kg石英砂矿除杂清洗剂。
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