CN112624124A - 一种高纯高疏水石英砂的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

一种高纯高疏水石英砂的制备工艺，包括如下步骤：（1）高纯石英砂的制备；（2）高纯高疏水石英砂的制备：对上述高纯石英砂反复用蒸馏水清洗，再用乙醇清洗至高纯石英砂表面无杂质，最后将高纯石英砂在100℃下烘干作为预处理石英砂；将上述预处理石英砂放入表面改性液中进行表面改性；将上述表面改性后的石英砂放入高疏水处理液中，高疏水处理液完全淹没石英砂，得到高纯高疏水石英砂。本发明所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，采用脉石英原矿作为高纯石英砂的原料，通过分级与水洗、破碎筛分、磁选、浮选、酸洗得到高纯石英砂，通过表面改性液、高疏水处理液得到高纯高疏水石英砂，成本低廉，适合规模化的生产，应用前景广泛。

Description

一种高纯高疏水石英砂的制备工艺
技术领域
本发明属于石英砂制备技术领域，具体涉及一种高纯高疏水石英砂的制备工艺。
背景技术
石英砂是一种坚硬，耐磨，化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分为石英，一般呈乳白色，或无色半透明状，硬度7，性脆无解离，贝壳状断口，油脂光泽，密度为2.65，其化学，热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，微溶于KOH溶液，熔点1750℃。石英砂矿产类型通常可以分为石英砂岩、石英岩、脉石英、石英砂、石英砂矿这几类。
其中，高纯石英砂通常指总杂质元素含量小于50μg/g的石英粉体。随着我国经济迅速发展，行业对高纯石英砂的依赖性将越来越大。我国已把高纯石英砂视作一种战略资源，其纯化处理对社会的发展具有战略意义。石英砂常作为处理污水的天然过滤材料，随着我国工业技术的不断发展，在日常生活及工业生产中随着油类物质及有机溶剂的使用目渐频繁，废油的产生规模与日剧增，但受限于工业生产技术的发展滞后，生产排放过程管理水平的不足等原因使得大量油类物质及有机溶剂进入水体，形成含油废水。含油废水会污染各类水资源，造成大气环境的破坏，污染.土地土壤进而对农作物生产产生不利影响，造成的诸多环境问题最终反作用于人类的经一济生产、日常生活。
目前，用于滤料的石英砂因表面富含羟基而造成其具有一定的亲水性，因表面积较小而对水体中的各类油分吸附能力较弱，在处理含油废水方面具有一定的不足与欠缺，为了满足用于石英砂滤料处理含油废水的需要，需要研发出一种适用于高纯高疏水石英砂的制备工艺，简化提纯工艺并且进行疏水整理，适合规模化的生产。
中国专利申请号为CN201810403912.1公开了一种从石英砂尾砂提取制备玻璃用石英砂的生产工艺，是从石英砂尾砂提取制备玻璃用石英砂的生产工艺，没有得到高纯的石英砂，没有解决石英砂因表面富含羟基而造成其具有一定的亲水性、疏水性能差的问题。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种高纯高疏水石英砂的制备工艺，采用脉石英原矿作为高纯石英砂的原料，通过分级与水洗、破碎筛分、磁选、浮选、酸洗得到高纯石英砂，通过表面改性液、高疏水处理液得到高纯高疏水石英砂，成本低廉，适合规模化的生产，应用前景广泛。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高纯高疏水石英砂的制备工艺，包括如下步骤：
(1)高纯石英砂的制备：将脉石英原矿先经分级与水洗除去粘土，然后破碎至粒级为0.1mm～0.3mm的石英砂原料，破碎后的石英砂原料磁选、浮选、酸洗得到高纯石英砂；
(2)高纯高疏水石英砂的制备：对上述高纯石英砂反复用蒸馏水清洗，再用乙醇清洗至高纯石英砂表面无杂质，最后将高纯石英砂在100℃下烘干作为预处理石英砂；将三(羟甲基)氨基甲烷溶解在无水乙醇中，得到三(羟甲基)氨基甲烷的乙醇溶液，再将盐酸多巴胺加入上述三(羟甲基)氨基甲烷的乙醇溶液中溶解，得到表面改性液；将上述预处理石英砂放入表面改性液中进行表面改性；通过碱性平衡化反应制得交联型长链烷基氨基硅，通过水解-缩合法制得了聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球，通过开环加成反应将交联型长链烷基氨基硅与聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球的共价键结合，得到高疏水处理液；将上述表面改性后的石英砂放入高疏水处理液中，高疏水处理液完全淹没石英砂，置于80-100℃的恒温水浴锅中，电动搅拌5-15min后取出，在100℃下干燥2-3h，冷却后用水浸泡20-24h，再水洗3-5次，最后在100℃下烘干，得到高纯高疏水石英砂。
本发明所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，制备步骤设置合理，采用脉石英原矿作为高纯石英砂的原料，通过分级与水洗、破碎筛分、磁选、浮选、酸洗得到高纯石英砂，然后通过表面改性液进行表面改性，通过盐酸多巴胺的强黏附能力，在石英砂表面自聚合生成一层聚多巴胺层，大大提高了石英砂表面的粗糙度；通过碱性平衡化反应制得交联型长链烷基氨基硅，通过水解-缩合法制得了聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球，通过开环加成反应将交联型长链烷基氨基硅与聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球的共价键结合，得到高疏水处理液，由于石英砂滤料表面具有大量以Si-OH形式存在的羟基，与所述高疏水处理液的结合能力好，所述高疏水处理液中的聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球大小均一，球形度规整，呈单层吸附态，赋予了石英砂表面独特的微/纳米粗糙结构，即在石英砂表面发生了定向排列，聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球优先均匀地吸附在石英砂表面表面，提高了石英砂表面的纳米级粗糙度，交联型长链烷基氨基硅在最外层形成了一层致密的疏水性硅膜，降低了石英砂的表面能，进而获得了高纯高疏水石英砂。
进一步的，上述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，所述步骤(1)中的破碎采用对辊破碎机，所述对辊破碎机为挤压式破，所述对辊破碎机的对辊间隙为0.3mm。
本发明通过采用挤压式破的对辊破碎机，给石英砂岩表面造成的铁质污染更少，并且挤压的破碎方式可以有效的避免石英砂岩过磨的问题，粒度处理效果明显，有预提纯的作用。采用对辊间隙为0.3mm，使石英砂岩经过对辊粉碎筛分出粒径大于0.3mm石英砂岩可以进行返回再次粉碎。
进一步的，上述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，所述步骤(1)中的磁选采用高场强电磁磁选机对石英砂原料磁选，所述高场强电磁磁选机的磁场强度设定为1.5万高斯，进料速度为1.5t/h。
为了进一步提高石英砂原料的纯度，通过高场强电磁磁选机除去破碎过程引入的机械铁杂质以及熔融产生的黑点杂质。
进一步的，上述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，所述步骤(1)中的浮选，具体包括如下步骤：
(1)初步浮选：将磁选后的石英砂原料放入浮选机的浮选槽一中，向浮选槽一中加入捕收剂一，搅拌5-10分钟后加入起泡剂一，再搅拌5分钟后打开浮选机的充气阀开始刮泡，刮泡5-20分钟；
(2)精浮选：将浮选槽内的石英砂原料湿筛后转移至浮选机的浮选槽二中，向浮选槽二中加入捕收剂二，搅拌5-15分钟后加入起泡剂二，再搅拌5分钟后打开浮选机的充气阀开始刮泡，刮泡5-20分钟，浮选柱底部的物料即为精选后的石英砂。
进一步的，上述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，所述捕收剂一是以氢氟酸和NaOH作为pH调节剂，以十二胺为捕获剂，起泡剂一为2号油，在pH为2.0～3.0的条件下浮选；所述捕收剂二是以盐酸和氢氧化钠作为pH调节剂，以季铵盐阳离子为捕获剂，起泡剂二为苯乙酯油，在pH为2.0～3.0的条件下浮选。
通过初步浮选与精浮选的二步浮选方式，有效去除了长石和残余的白云母等非磁性矿物以及残余Fe、Al等杂质，实现该杂质与石英砂的分离，浮选更好。
进一步的，上述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，所述步骤(1)中的酸洗，具体包括如下步骤：
(1)选取聚四氟乙烯材料为内壁材料的双锥反应釜，按照100:7～10的重量比加入浮选后的高纯石英砂粉体和酸洗液；
(2)将所述双锥反应釜升温至100～120℃，所述反应釜内部温度在100℃以上时保温4～6小时，同时保持所述反应釜处于运转混合；
(3)保温结束后向所述反应釜中加入温度为80℃的水，运转清洗高纯石英砂粉体30min，清洗结束后停止加热，排除清洗废液，重复进行多次pH值至中性，得到高纯石英砂。
进一步的，上述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，所述酸洗液是盐酸、氢氟酸和硝酸的混合溶液；其中，所述酸洗液的盐酸浓度为10％～15％，氢氟酸浓度小于10％，硝酸的浓度为6～15％。
针对石英砂包裹夹杂的金属矿物、附着在石英砂颗粒表面的薄膜金属、存在于裂隙中的金属物质以及破碎过程中引入的少许机械铁，本发明采用循环酸洗，选择了最优的酸洗条件：酸的浓度、酸的用量、酸洗时间、温度，去除了金属杂质、纯化效果好。
进一步的，上述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，所述表面改性液，按质量份数计，主要由以下组分构成：无水乙醇390-400份、三(羟甲基)氨基甲烷25-28份、盐酸多巴胺0.005-0.01份。
进一步的，上述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，所述交联型长链烷基氨基硅的氨值为0.3mmol/g，烷值为0.9mmol/g，黏度为2869mPa·s；聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球的平均粒径为120～150nm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，制备步骤设置合理，采用脉石英原矿作为高纯石英砂的原料，通过分级与水洗、破碎筛分、磁选、浮选、酸洗得到高纯石英砂，所述高纯石英砂的SiO2含量提高到99.99％，Fe2O3、Al2O3的含量低于0.001％和0.001％，成本低廉，能耗小，适合规模化的生产；
(2)本发明所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，通过表面改性液进行表面改性，通过盐酸多巴胺的强黏附能力，在石英砂表面自聚合生成一层聚多巴胺层，大大提高了石英砂表面的粗糙度；所述高疏水处理液中的聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球，在石英砂表面发生了定向排列，聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球优先均匀地吸附在石英砂表面表面，提高了石英砂表面的纳米级粗糙度，交联型长链烷基氨基硅在最外层形成了一层致密的疏水性硅膜，降低了石英砂的表面能，进而获得了高纯高疏水石英砂。
具体实施方式
下面将实施例结合具体实验数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
以下实施例1、2、3、4提供了一种高纯高疏水石英砂的制备工艺。
实施例1
高纯石英砂的制备
(1)分级与水洗：将脉石英原矿先经分级与水洗除去粘土；
(2)破碎：破碎至粒级为0.1mm～0.3mm的石英砂原料，破碎采用对辊破碎机，所述对辊破碎机为挤压式破，所述对辊破碎机的对辊间隙为0.3mm；
(3)磁选：破碎后的石英砂原料磁选；磁选采用高场强电磁磁选机对石英砂原料磁选，所述高场强电磁磁选机的磁场强度设定为1.5万高斯，进料速度为1.5t/h；
(4)浮选：1)初步浮选：将磁选后的石英砂原料放入浮选机的浮选槽一中，向浮选槽一中加入捕收剂一，搅拌5分钟后加入起泡剂一，再搅拌5分钟后打开浮选机的充气阀开始刮泡，刮泡20分钟；2)精浮选：将浮选槽内的石英砂原料湿筛后转移至浮选机的浮选槽二中，向浮选槽二中加入捕收剂二，搅拌10分钟后加入起泡剂二，再搅拌5分钟后打开浮选机的充气阀开始刮泡，刮泡20分钟，浮选柱底部的物料即为精选后的石英砂；所述捕收剂一是以氢氟酸和NaOH作为pH调节剂，以十二胺为捕获剂，起泡剂一为2号油，在pH为2.0～3.0的条件下浮选；所述捕收剂二是以盐酸和氢氧化钠作为pH调节剂，以季铵盐阳离子为捕获剂，起泡剂二为苯乙酯油，在pH为2.0～3.0的条件下浮选。
(5)酸洗：1)选取聚四氟乙烯材料为内壁材料的双锥反应釜，按照10:1的重量比加入浮选后的高纯石英砂粉体和酸洗液；2)将所述双锥反应釜升温至120℃，所述反应釜内部温度在120℃以上时保温5小时，同时保持所述反应釜处于运转混合；3)保温结束后向所述反应釜中加入温度为80℃的水，运转清洗高纯石英砂粉体30min，清洗结束后停止加热，排除清洗废液，重复进行多次pH值至中性，得到高纯石英砂；所述酸洗液是盐酸、氢氟酸和硝酸的混合溶液；其中，所述酸洗液的盐酸浓度为15％，氢氟酸浓度为8％，硝酸的浓度为12％。
实施例2
对实施例1得到的高纯石英砂继续进行高纯高疏水石英砂的制备。
对上述高纯石英砂反复用蒸馏水清洗，再用乙醇清洗至高纯石英砂表面无杂质，最后将高纯石英砂在100℃下烘干作为预处理石英砂。
将三(羟甲基)氨基甲烷溶解在无水乙醇中，得到三(羟甲基)氨基甲烷的乙醇溶液，再将盐酸多巴胺加入上述三(羟甲基)氨基甲烷的乙醇溶液中溶解，得到表面改性液；将上述预处理石英砂放入表面改性液中进行表面改性。
通过碱性平衡化反应制得交联型长链烷基氨基硅，通过水解-缩合法制得了聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球，通过开环加成反应将交联型长链烷基氨基硅与聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球的共价键结合，得到高疏水处理液；将上述表面改性后的石英砂放入高疏水处理液中，高疏水处理液完全淹没石英砂，置于80℃的恒温水浴锅中，电动搅拌15min后取出，在100℃下干燥3h，冷却后用水浸泡24h，再水洗5次，最后在100℃下烘干，得到高纯高疏水石英砂。
其中，所述表面改性液，按质量份数计，主要由以下组分构成：无水乙醇395份、三(羟甲基)氨基甲烷25份、盐酸多巴胺0.01份。
所述交联型长链烷基氨基硅的氨值为0.25mmol/g，烷值为0.85mmol/g；聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球的平均粒径为140nm。
实施例3
对上述高纯石英砂反复用蒸馏水清洗，再用乙醇清洗至高纯石英砂表面无杂质，最后将高纯石英砂在100℃下烘干作为预处理石英砂.
将三(羟甲基)氨基甲烷溶解在无水乙醇中，得到三(羟甲基)氨基甲烷的乙醇溶液，再将盐酸多巴胺加入上述三(羟甲基)氨基甲烷的乙醇溶液中溶解，得到表面改性液；将上述预处理石英砂放入表面改性液中进行表面改性。
通过碱性平衡化反应制得交联型长链烷基氨基硅，通过水解-缩合法制得了聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球，通过开环加成反应将交联型长链烷基氨基硅与聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球的共价键结合，得到高疏水处理液；将上述表面改性后的石英砂放入高疏水处理液中，高疏水处理液完全淹没石英砂，置于90℃的恒温水浴锅中，电动搅拌15min后取出，在100℃下干燥2h，冷却后用水浸泡20h，再水洗5次，最后在100℃下烘干，得到高纯高疏水石英砂。
其中，所述表面改性液，按质量份数计，主要由以下组分构成：无水乙醇395份、三(羟甲基)氨基甲烷26份、盐酸多巴胺0.008份。
所述交联型长链烷基氨基硅的氨值为0.3mmol/g，烷值为0.9mmol/g，黏度为2869mPa·s；聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球的平均粒径为150nm。
实施例4
对上述高纯石英砂反复用蒸馏水清洗，再用乙醇清洗至高纯石英砂表面无杂质，最后将高纯石英砂在100℃下烘干作为预处理石英砂。
将三(羟甲基)氨基甲烷溶解在无水乙醇中，得到三(羟甲基)氨基甲烷的乙醇溶液，再将盐酸多巴胺加入上述三(羟甲基)氨基甲烷的乙醇溶液中溶解，得到表面改性液；将上述预处理石英砂放入表面改性液中进行表面改性。
通过碱性平衡化反应制得交联型长链烷基氨基硅，通过水解-缩合法制得了聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球，通过开环加成反应将交联型长链烷基氨基硅与聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球的共价键结合，得到高疏水处理液；将上述表面改性后的石英砂放入高疏水处理液中，高疏水处理液完全淹没石英砂，置于100℃的恒温水浴锅中，电动搅拌15min后取出，在100℃下干燥3h，冷却后用水浸泡24h，再水洗5次，最后在100℃下烘干，得到高纯高疏水石英砂。
其中，所述表面改性液，按质量份数计，主要由以下组分构成：无水乙醇395份、三(羟甲基)氨基甲烷27份、盐酸多巴胺0.01份。
所述交联型长链烷基氨基硅的氨值为0.3mmol/g，烷值为0.9mmol/g，黏度为2869mPa·s；聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球的平均粒径为150nm。
效果验证：
对由上述实施例1得到高纯石英砂进行ICP分析，实施例1得到高纯石英砂的SiO2含量提高到99.99％，Fe2O3、Al2O3的含量低于0.001％和0.001％。
对实施例2、实施例3、实施例4得到高纯高疏水石英砂与上述实施例1得到高纯石英砂(作为对比例)进行性能检测，测试结果如表1所示。
(1)润湿性：将上述实施例1得到高纯石英砂(作为对比例)以及由实施例2、实施例3、实施例4得到高纯高疏水石英砂用双面胶黏附在载玻片上，保证其在载玻片上形成一个平整的表面，可以避免在测量接触角时产生较大的误差，保持测量的精度。随后将分别粘有上述实施例1得到高纯石英砂(作为对比例)以及由实施例2、实施例3、实施例4得到高纯高疏水石英砂的载玻片放置在DSAl00型光学接触角测量仪上，对其接触角进行测量；
(2)过滤除油性能：
1)静态吸附：称取20g上述实施例1得到高纯石英砂(作为对比例)以及由实施例2、实施例3、实施例4得到高纯高疏水石英砂分别置于250mL烧杯中，分别向其中加入75mL的机油，静置一小时，随后取出滤料称重；同上，分别向其中加入75mL植物油，静置一小时，随后取出滤料称重；考察石英砂滤料对机油、植物油的吸附情况，计算滤料的吸附增重，所有实验结果采用三组平行实验的平均值(静态吸附过程中，吸附一定时间后每克介质因对吸附质产生吸附而增加的重量，称为吸附增重)；
2)离心吸附：称取10g上述实施例1得到高纯石英砂(作为对比例)以及由实施例2、实施例3、实施例4得到高纯高疏水石英砂加入15mL的离心管中，分别加入5mL机油，放置于离心机中以6000r/min的转速离心吸附15min，取上清液使用紫外分光光度法测定其油浓度，考察对机油的含油废水在离心力的作用下，对含油废水中的机油的吸附情况，计算滤料对机油的去除率；同上，分别加入5mL植物油，放置于离心机中以6000r/min的转速离心吸附15min，取上清液使用紫外分光光度法测定其油浓度，考察对植物油的含油废水在离心力的作用下，对含油废水中的植物油的吸附情况，计算滤料对植物油的去除率；所有实验结果采用三组平行实验的平均值。
表1性能测试结果
Figure BDA0002841108120000131
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高纯高疏水石英砂的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）高纯石英砂的制备：将脉石英原矿先经分级与水洗除去粘土，然后破碎至粒级为0.1mm～0.3 mm的石英砂原料，破碎后的石英砂原料磁选、浮选、酸洗得到高纯石英砂；
高纯高疏水石英砂的制备：对上述高纯石英砂反复用蒸馏水清洗，再用乙醇清洗至高纯石英砂表面无杂质，最后将高纯石英砂在 100 ℃下烘干作为预处理石英砂；将三(羟甲基)氨基甲烷溶解在无水乙醇中，得到三(羟甲基)氨基甲烷的乙醇溶液，再将盐酸多巴胺加入上述三(羟甲基)氨基甲烷的乙醇溶液中溶解，得到表面改性液；将上述预处理石英砂放入表面改性液中进行表面改性；通过碱性平衡化反应制得交联型长链烷基氨基硅，通过水解-缩合法制得了聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球，通过开环加成反应将交联型长链烷基氨基硅与聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球的共价键结合，得到高疏水处理液；将上述表面改性后的石英砂放入高疏水处理液中，高疏水处理液完全淹没石英砂，置于80-100℃的恒温水浴锅中，电动搅拌5-15min后取出，在100℃下干燥2-3h，冷却后用水浸泡 20-24h， 再水洗 3-5 次，最后在100℃下烘干，得到高纯高疏水石英砂。
2.根据权利要求1所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中的破碎采用对辊破碎机，所述对辊破碎机为挤压式破，所述对辊破碎机的对辊间隙为0.3mm。
3.根据权利要求1所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中的磁选采用高场强电磁磁选机对石英砂原料磁选，所述高场强电磁磁选机的磁场强度设定为1.5万高斯，进料速度为1.5t/h。
4.根据权利要求1所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中的浮选，具体包括如下步骤：
（1）初步浮选：将磁选后的石英砂原料放入浮选机的浮选槽一中，向浮选槽一中加入捕收剂一，搅拌5-10分钟后加入起泡剂一，再搅拌5分钟后打开浮选机的充气阀开始刮泡，刮泡5-20分钟；
（2）精浮选：将浮选槽内的石英砂原料湿筛后转移至浮选机的浮选槽二中，向浮选槽二中加入捕收剂二，搅拌5-15分钟后加入起泡剂二，再搅拌5分钟后打开浮选机的充气阀开始刮泡，刮泡5-20分钟，浮选柱底部的物料即为精选后的石英砂。
5.根据权利要求4所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，其特征在于，所述捕收剂一是以氢氟酸和NaOH作为pH调节剂，以十二胺为捕获剂，起泡剂一为2号油，在pH为2.0～3.0的条件下浮选；所述捕收剂二是以盐酸和氢氧化钠作为pH调节剂，以季铵盐阳离子为捕获剂，起泡剂二为苯乙酯油，在pH为2.0～3.0的条件下浮选。
6.根据权利要求1所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中的酸洗，具体包括如下步骤：
（1）选取聚四氟乙烯材料为内壁材料的双锥反应釜，按照100:7～10的重量比加入浮选后的高纯石英砂粉体和酸洗液；
（2）将所述双锥反应釜升温至100～120℃，所述反应釜内部温度在100℃以上时保温4～6小时，同时保持所述反应釜处于运转混合；
（3）保温结束后向所述反应釜中加入温度为80℃的水，运转清洗高纯石英砂粉体30min，清洗结束后停止加热，排除清洗废液，重复进行多次pH值至中性，得到高纯石英砂。
7.根据权利要求6所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，其特征在于，所述酸洗液是盐酸、氢氟酸和硝酸的混合溶液；其中，所述酸洗液的盐酸浓度为10%~15%，氢氟酸浓度小于10%，硝酸的浓度为6~15%。
8.根据权利要求1所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，其特征在于，所述表面改性液，按质量份数计，主要由以下组分构成：无水乙醇390-400份、三(羟甲基)氨基甲烷25-28份、盐酸多巴胺0.005-0.01份。
9.根据权利要求1所述的高纯高疏水石英砂的制备工艺，其特征在于，所述交联型长链烷基氨基硅的氨值为 0.3mmol/g，烷值为 0.9mmol/g，黏度为 2869mPa·s；聚环氧基/甲基倍半硅氧烷纳米球的平均粒径为120~150nm。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114656804A (zh) * 2022-03-03 2022-06-24 江苏圣天新材料有限公司 一种覆铜板用软性复合硅微粉的制备方法
CN114918013A (zh) * 2022-05-18 2022-08-19 连云港福东正佑照明电器有限公司 一种生产芯片封装用石英材料的方法与装置
CN115744945A (zh) * 2022-11-23 2023-03-07 中南大学 一种疏水度可控的氢氧化镁连续制备方法
CN116063687A (zh) * 2021-11-01 2023-05-05 中国石油化工股份有限公司 一种疏水石英砂及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005108292A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Promeks As Improved process for production of pure amorphous and hydrophobic silica from quartz
CN101503194A (zh) * 2009-03-02 2009-08-12 申士富 一种活性高纯石英粉的制备方法
CN105885793A (zh) * 2016-05-05 2016-08-24 西安科技大学 一种以石英砂和pvc为原料制备耐磨超疏水材料的方法
CN109111101A (zh) * 2018-11-01 2019-01-01 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 一种高纯石英砂的选矿提纯方法
CN109485048A (zh) * 2017-09-15 2019-03-19 江苏闽江矿业有限公司 一种石英砂的除杂工艺
CN110510620A (zh) * 2019-09-11 2019-11-29 江苏凯达石英股份有限公司 高纯石英砂尾矿的提纯方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005108292A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Promeks As Improved process for production of pure amorphous and hydrophobic silica from quartz
CN101503194A (zh) * 2009-03-02 2009-08-12 申士富 一种活性高纯石英粉的制备方法
CN105885793A (zh) * 2016-05-05 2016-08-24 西安科技大学 一种以石英砂和pvc为原料制备耐磨超疏水材料的方法
CN109485048A (zh) * 2017-09-15 2019-03-19 江苏闽江矿业有限公司 一种石英砂的除杂工艺
CN109111101A (zh) * 2018-11-01 2019-01-01 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 一种高纯石英砂的选矿提纯方法
CN110510620A (zh) * 2019-09-11 2019-11-29 江苏凯达石英股份有限公司 高纯石英砂尾矿的提纯方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘建林等: "高疏水石英砂滤料的制备及其油水分离性能研究", 《兰州交通大学学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116063687A (zh) * 2021-11-01 2023-05-05 中国石油化工股份有限公司 一种疏水石英砂及其制备方法和应用
CN116063687B (zh) * 2021-11-01 2024-05-07 中国石油化工股份有限公司 一种疏水石英砂及其制备方法和应用
CN114656804A (zh) * 2022-03-03 2022-06-24 江苏圣天新材料有限公司 一种覆铜板用软性复合硅微粉的制备方法
CN114656804B (zh) * 2022-03-03 2022-12-09 江苏圣天新材料有限公司 一种覆铜板用软性复合硅微粉的制备方法
CN114918013A (zh) * 2022-05-18 2022-08-19 连云港福东正佑照明电器有限公司 一种生产芯片封装用石英材料的方法与装置
CN115744945A (zh) * 2022-11-23 2023-03-07 中南大学 一种疏水度可控的氢氧化镁连续制备方法

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