CN117303376A - 一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，其特征在于，包括以下制作方法，S1，筛分，先将石英砂原料输送至振动筛进行筛分处理，处理完成后进行干燥处理，保持湿度在2％以内；S2，磁选，将粒度复合标准的石英砂分别输送至磁选机中依次进行磁选粗选处理、磁选精选处理；S3，酸洗处理，先加热把石英砂加热到100‑180℃，酸液采用室温；S4，对石英砂原料超声粉碎处理；S5，对原料进行干燥处理，处理完成后进行超纯水清洗，最后进行煅烧处理，即完成加工。本发明工艺简单，工业耗能较低，成本低，得到的石英砂纯度高，其中的SiO2含量可达到99.5％以上，且光学特性和热学特性优异，稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及石英砂加工技术领域，尤其是一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法。
背景技术
石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性质稳定的硅酸盐矿物，主要化学成分是SiO2。石英砂所具有的独特的物理、化学性质，使得其不仅在铸造、冶金、橡胶、磨料、陶瓷、建筑等传统行业中有着广泛的应用，而且在航空航天、IT、通讯、太阳能电池等高新技术领域中发挥着不可替代的作用。目前工业上所生产的石英砂常分为：普通石英砂、精制石英砂、高纯石英砂、硅微粉等，而能够应用于军工、航天、光纤、芯片、太阳能电池等行业中的石英砂通常是要求SiO2含量高于99.9％的高纯石英砂。国内制备高纯石英砂多是采用水晶、脉石英矿等高品质原料，但是随着高品质矿藏资源的逐步枯竭，使高纯石英砂成本高昂，与此同时我国普通石英砂矿产资源丰富，探索利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法具有重大的现实意义。
现有的石英砂制作工艺，制作出的石英砂，纯度较低，并且制作工艺繁杂，耗费大量的能耗，不够节能环保，针对以上的问题，在这里我们提出一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术不足，本发明提供了一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，解决了：现有的高纯砂制备中，其生产流程设置复杂，无法实现高效、高质的高纯砂的生产，不能达到节能、环保的生产要求的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，包括以下制作方法，
S1，筛分，先将石英砂原料输送至振动筛进行筛分处理，处理完成后进行干燥处理，保持湿度在2％以内；
S2，磁选，将粒度复合标准的石英砂分别输送至磁选机中依次进行磁选粗选处理、磁选精选处理；
S3，酸洗处理，先加热把石英砂加热到100-180℃，酸液采用室温；
S4，对石英砂原料超声粉碎处理；
S5，对原料进行干燥处理，处理完成后进行超纯水清洗，最后进行煅烧处理，即完成加工。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S1中，筛分过程中需要对其进行破碎处理，首先采用颚式破碎机将粒度为1.6-2mm，之后再采用圆锥破碎机将大颗粒石英颗粒破碎成0.5-0.8mm的中粒度石英颗粒，再送入至陶瓷球磨机颗粒尺径控制在0.1mm以下，然后进行筛分，取料在0.05-0.08mm之间。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S2中，磁选粗选的磁场强度为0.1-0.2T，滚筒转速为80-120r/min；磁选精选的磁场强度为0.8-0.9T，滚筒转速为130-140r/min。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S3中，所述酸液为浓度为10-25％的盐酸、10-20％的氟硅酸、5-20％的草酸，浓度为5-30％氢氟酸、20-25％的次磷酸、10-30％的偏磷酸、6-15％的亚磷酸、5-20％的过二硫酸酸液中的三种以上的混合酸液。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S3中，酸浸的方法是，进入酸洗容器的热含酸物料在酸洗容器中不断被提升、下落，石英砂被酸液充分酸洗提纯，酸洗提纯后的石英砂携带酸液被持续排出酸洗容器，采用脱水筛或离心机脱除已被排出酸洗容器的石英砂中的酸液，并将酸洗和脱酸过程中外溢的酸气通过吸收管送到吸收水罐中吸收成为酸溶液，待酸溶液达到酸洗浓度要求后送至加热工序重复利用。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S4中，先将物料加入氟化装置中氟化2-3h，其中，氟化的温度为800-980℃，真空度为8×10-6Pa，氯化结束后冷却至700-780℃，然后倒入混酸溶液中，在常温下超声3-6h，超声的功率为600-900W。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S5中，处理后的原料石倒入至70-180℃温度的水热反应釜内，加入超纯水深度浸取除杂4-6h，然后滤除超纯水浸取液，再用超纯水清洗3-5次直至完全去除杂质。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S5中，加热过程中，从室温起每分钟升温10℃到600℃，从600℃起每分钟升温8℃，煅烧温度在700℃维持20-30min，在900℃维持30-50min，在1400℃维持40-50min。
(三)有益效果
本发明提供了一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法。具备以下有益效果：
本发明工艺简单，工业耗能较低，成本低，得到的石英砂纯度高，其中的SiO2含量可达到99.5％以上，且光学特性和热学特性优异，稳定性好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
本发明提供一种技术方案：一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，包括以下制作方法，
S1，筛分，先将石英砂原料输送至振动筛进行筛分处理，处理完成后进行干燥处理，保持湿度在2％以内；
S2，磁选，将粒度复合标准的石英砂分别输送至磁选机中依次进行磁选粗选处理、磁选精选处理；
S3，酸洗处理，先加热把石英砂加热到100-180℃，酸液采用室温；
S4，对石英砂原料超声粉碎处理；
S5，对原料进行干燥处理，处理完成后进行超纯水清洗，最后进行煅烧处理，即完成加工。
步骤S1中，筛分过程中需要对其进行破碎处理，首先采用颚式破碎机将粒度为1.6-2mm，之后再采用圆锥破碎机将大颗粒石英颗粒破碎成0.5-0.8mm的中粒度石英颗粒，再送入至陶瓷球磨机颗粒尺径控制在0.1mm以下，然后进行筛分，取料在0.05-0.08mm之间。
步骤S2中，磁选粗选的磁场强度为0.1-0.2T，滚筒转速为80-120r/min；磁选精选的磁场强度为0.8-0.9T，滚筒转速为130-140r/min。
步骤S3中，所述酸液为浓度为10-25％的盐酸、10-20％的氟硅酸、5-20％的草酸，浓度为5-30％氢氟酸、20-25％的次磷酸、10-30％的偏磷酸、6-15％的亚磷酸、5-20％的过二硫酸酸液中的三种以上的混合酸液。
步骤S3中，酸浸的方法是，进入酸洗容器的热含酸物料在酸洗容器中不断被提升、下落，石英砂被酸液充分酸洗提纯，酸洗提纯后的石英砂携带酸液被持续排出酸洗容器，采用脱水筛或离心机脱除已被排出酸洗容器的石英砂中的酸液，并将酸洗和脱酸过程中外溢的酸气通过吸收管送到吸收水罐中吸收成为酸溶液，待酸溶液达到酸洗浓度要求后送至加热工序重复利用。
步骤S4中，先将物料加入氟化装置中氟化2-3h，其中，氟化的温度为800-980℃，真空度为8×10-6Pa，氯化结束后冷却至700-780℃，然后倒入混酸溶液中，在常温下超声3-6h，超声的功率为600-900W。
步骤S5中，处理后的原料石倒入至70-180℃温度的水热反应釜内，加入超纯水深度浸取除杂4-6h，然后滤除超纯水浸取液，再用超纯水清洗3-5次直至完全去除杂质。
步骤S5中，加热过程中，从室温起每分钟升温10℃到600℃，从600℃起每分钟升温8℃，煅烧温度在700℃维持20-30min，在900℃维持30-50min，在1400℃维持40-50min。
实施例一
一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，包括以下制作方法，
先将石英砂原料输送至振动筛进行筛分处理，处理完成后进行干燥处理，保持湿度在2％以内，筛分过程中需要对其进行破碎处理，首先采用颚式破碎机将粒度为2mm，之后再采用圆锥破碎机将大颗粒石英颗粒破碎成0.8mm的中粒度石英颗粒，再送入至陶瓷球磨机颗粒尺径控制在0.1mm以下，然后进行筛分，取料在0.08mm之间；磁选，将粒度复合标准的石英砂分别输送至磁选机中依次进行磁选粗选处理、磁选精选处理，磁选粗选的磁场强度为0.2T，滚筒转速为120r/min；磁选精选的磁场强度为0.9T，滚筒转速为140r/min；酸洗处理，酸液为浓度为25％的盐酸、20％的氟硅酸、20％的草酸，浓度为30％氢氟酸、25％的次磷酸、30％的偏磷酸、15％的亚磷酸、20％的过二硫酸酸液中的三种以上的混合酸液，先加热把石英砂加热到180℃，酸液采用室温；对石英砂原料超声粉碎处理，先将物料加入氟化装置中氟化3h，其中，氟化的温度为980℃，真空度为8×10-6Pa，氯化结束后冷却至780℃，然后倒入混酸溶液中，在常温下超声6h，超声的功率为900W；对原料进行干燥处理，处理完成后进行超纯水清洗，处理后的原料石倒入至180℃温度的水热反应釜内，加入超纯水深度浸取除杂6h，然后滤除超纯水浸取液，再用超纯水清洗5次直至完全去除杂质，加热过程中，从室温起每分钟升温10℃到600℃，从600℃起每分钟升温8℃，煅烧温度在700℃维持30min，在900℃维持50min，在1400℃维持50min。
实施例二
先将石英砂原料输送至振动筛进行筛分处理，处理完成后进行干燥处理，保持湿度在2％以内，筛分过程中需要对其进行破碎处理，首先采用颚式破碎机将粒度为1.6mm，之后再采用圆锥破碎机将大颗粒石英颗粒破碎成0.5mm的中粒度石英颗粒，再送入至陶瓷球磨机颗粒尺径控制在0.1mm以下，然后进行筛分，取料在0.05mm之间；磁选，将粒度复合标准的石英砂分别输送至磁选机中依次进行磁选粗选处理、磁选精选处理，磁选粗选的磁场强度为0.1T，滚筒转速为80r/min；磁选精选的磁场强度为0.8T，滚筒转速为130r/min；酸洗处理，酸液为浓度为10％的盐酸、10％的氟硅酸、5％的草酸，浓度为5％氢氟酸、20％的次磷酸、10％的偏磷酸、6％的亚磷酸、5％的过二硫酸酸液中的三种以上的混合酸液，先加热把石英砂加热到100℃，酸液采用室温；对石英砂原料超声粉碎处理，先将物料加入氟化装置中氟化2h，其中，氟化的温度为800℃，真空度为8×10-6Pa，氯化结束后冷却至700℃，然后倒入混酸溶液中，在常温下超声3h，超声的功率为600W；对原料进行干燥处理，处理完成后进行超纯水清洗，处理后的原料石倒入至70℃温度的水热反应釜内，加入超纯水深度浸取除杂4h，然后滤除超纯水浸取液，再用超纯水清洗3-5次直至完全去除杂质，加热过程中，从室温起每分钟升温10℃到600℃，从600℃起每分钟升温8℃，煅烧温度在700℃维持20min，在900℃维持30min，在1400℃维持40min。
产品的对比参数表格如下：
| 二氧化硅含量 | 铁的含量 | 铝的含量 | 镁的含量 | 钙的含量 | |
| 实施例一 | 99.6％ | 0.1％ | 0.1％ | 0.1％ | 0.1％ |
| 实施例二 | 99.5％ | 0.2％ | 0.1％ | 0.1％ | 0.1％ |
。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，其特征在于，包括以下制作方法，
S1，筛分，先将石英砂原料输送至振动筛进行筛分处理，处理完成后进行干燥处理，保持湿度在2％以内；
S2，磁选，将粒度复合标准的石英砂分别输送至磁选机中依次进行磁选粗选处理、磁选精选处理；
S3，酸洗处理，先加热把石英砂加热到100-180℃，酸液采用室温；
S4，对石英砂原料超声粉碎处理；
S5，对原料进行干燥处理，处理完成后进行超纯水清洗，最后进行煅烧处理，即完成加工。
2.根据权利要求1所述的一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S1中，筛分过程中需要对其进行破碎处理，首先采用颚式破碎机将粒度为1.6-2mm，之后再采用圆锥破碎机将大颗粒石英颗粒破碎成0.5-0.8mm的中粒度石英颗粒，再送入至陶瓷球磨机颗粒尺径控制在0.1mm以下，然后进行筛分，取料在0.05-0.08mm之间。
3.根据权利要求1所述的一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S2中，磁选粗选的磁场强度为0.1-0.2T，滚筒转速为80-120r/min；磁选精选的磁场强度为0.8-0.9T，滚筒转速为130-140r/min。
4.根据权利要求1所述的一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S3中，所述酸液为浓度为10-25％的盐酸、10-20％的氟硅酸、5-20％的草酸，浓度为5-30％氢氟酸、20-25％的次磷酸、10-30％的偏磷酸、6-15％的亚磷酸、5-20％的过二硫酸酸液中的三种以上的混合酸液。
5.根据权利要求1所述的一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S3中，酸浸的方法是，进入酸洗容器的热含酸物料在酸洗容器中不断被提升、下落，石英砂被酸液充分酸洗提纯，酸洗提纯后的石英砂携带酸液被持续排出酸洗容器，采用脱水筛或离心机脱除已被排出酸洗容器的石英砂中的酸液，并将酸洗和脱酸过程中外溢的酸气通过吸收管送到吸收水罐中吸收成为酸溶液，待酸溶液达到酸洗浓度要求后送至加热工序重复利用。
6.根据权利要求1所述的一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S4中，先将物料加入氟化装置中氟化2-3h，其中，氟化的温度为800-980℃，真空度为8×10-6Pa，氯化结束后冷却至700-780℃，然后倒入混酸溶液中，在常温下超声3-6h，超声的功率为600-900W。
7.根据权利要求1所述的一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S5中，处理后的原料石倒入至70-180℃温度的水热反应釜内，加入超纯水深度浸取除杂4-6h，然后滤除超纯水浸取液，再用超纯水清洗3-5次直至完全去除杂质。
8.根据权利要求1所述的一种利用普通石英砂精制高纯石英砂的方法，其特征在于，步骤S5中，加热过程中，从室温起每分钟升温10℃到600℃，从600℃起每分钟升温8℃，煅烧温度在700℃维持20-30min，在900℃维持30-50min，在1400℃维持40-50min。
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|---|---|---|---|---|
| CN118651863A (zh) * | 2024-06-06 | 2024-09-17 | 湖南智电谷能源科技有限公司 | 一种高纯石英砂的提纯方法 |
| CN118771397A (zh) * | 2024-07-25 | 2024-10-15 | 中南大学 | 一种利用高硅铁矿废料高效分离制备4n石英的方法 |
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- 2023-10-18 CN CN202311347865.0A patent/CN117303376A/zh not_active Withdrawn
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