一种循环酸洗石英砂的方法技术

本发明专利技术公开了一种循环酸洗石英砂的方法，主要通过在石英砂中混入第一复合粒和第二复合粒，在酸洗过程中两种复合颗粒能够吸附螯合酸洗液中溶解的杂质金属离子，同时复合颗粒的密度较小，可以漂浮于酸洗溶液上层，在酸洗结束后容易被分离和回收；通过本发明专利技术所涉及的方法，在不用中和酸洗液的条件下能够有效除去酸洗液中溶解的金属离子，并实现了对金属离子的回收利用，操作方法简单可行，绿色环保，充分利用了各种酸组分。

A method of circulating acid washing quartz sand

The invention discloses a method of circulating acid washing quartz sand, mainly by mixing first complex particles and second composite particles in quartz sand. In the process of pickling, two kinds of composite particles can adsorb the dissolved metal ions dissolved in the chelate acid lotion, and the density of the composite particles is small, and can float in the upper layer of the acid washing solution. It is easy to be separated and recovered after the end of the acid washing; through the method involved in the invention, the dissolved metal ions in the acid lotion can be effectively removed without neutralizing the pickling liquid and the recovery and utilization of metal ions is realized. The operation method is simple and feasible, green and environmental protection, and all kinds of acid components are fully utilized.

【技术实现步骤摘要】
一种循环酸洗石英砂的方法
本专利技术涉及石英砂加工领域，特别涉及一种循环酸洗石英砂的方法。
技术介绍
随着石英砂在太阳能光伏、微电子、光纤通讯等行业中发挥着越来越重要的作用，社会生产对所需求的石英砂在数量和质量方面都提出了更高的要求，通常开采出来的石英矿石含有较多的铁、铝、钛、碱金属等金属杂质，这些杂质会严重影响石英制品的光透过率、电导率、热稳定性等性能，因此除去石英砂中各种金属杂质获得高纯度的石英砂是深加工石英砂以及生产石英砂产品的前提。在石英砂加工行业中，常采用的去除石英砂杂质的工艺有擦洗、磁选、浮选、酸洗等，其中酸洗对石英砂中微量的铁、铝等杂质金属的去除效果显著，是获得高品质石英砂有效途径。常用的酸洗液主要包含氢氟酸、盐酸、硝酸、硫酸、草酸等组分，其中氢氟酸能够溶解二氧化硅，用量不易过大，氢氟酸与硝酸同时存在时通过协同作用能显著减少铁含量，从而获得高纯度的石英砂。但是，石英砂的酸洗过程以及酸洗废液可能造成严重的环境污染，比如氢氟酸在酸洗过程中会产生挥发性有毒气体四氟化硅，而且酸洗废液仅经过简单的中和处理就被排放，对其中各种酸以及金属元素都存在着较大的浪费。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术通过粘结有聚合物的复合粒对酸洗液中的金属离子进行螯合，在不用中和酸洗废液的情况下成功除去了体系中的杂质金属元素，使酸洗液能够多次循环酸洗石英砂。本专利技术所涉及的石英砂中二氧化硅含量≤98％、铁含量≥600ppm，石英矿石的粒径在20～40目，具体技术方案如下：1)在酸洗罐中放入由石英砂、第一复合粒和第二复合粒组成的固体颗粒并混合均匀，该固体颗粒的总体积占酸洗罐容积的0.5～0.6；其中，所述第一复合粒是表面粘合海藻酸钠的聚丙烯颗粒，第二复合粒是表面粘合壳聚糖的聚丙烯颗粒；2)从底部向酸洗罐中注入含有盐酸、氢氟酸、硝酸的酸洗液，当酸洗液淹没固体颗粒时，开启搅拌装置，并继续注入酸洗液至酸洗罐容积的0.8～0.95倍，在密闭条件下搅拌酸洗5～6小时；3)停止搅拌后静置20～30分钟，第一复合粒和第二复合粒漂浮在石英砂上层的酸洗液中，从酸洗罐上部将含有两种复合粒的酸洗液排出，从酸洗罐底部排出不含复合粒的酸洗液；冲洗石英砂表面残留酸洗液，冲洗液收集后可循环利用，将石英砂置于烘房干燥；4)将石英砂上层的酸洗液过滤去复合粒后与从酸洗罐底部排出的酸洗液混合，当混合后的酸洗液中酸组分浓度低于所需浓度时进行相应补充，然后继续酸洗石英砂。优选的是，步骤1)中所述第一复合粒是将聚丙烯颗粒置于溶有8～10wt％海藻酸钠的1mol/L氢氧化钠溶液中，在120～130℃下搅拌50～60分钟，热过滤后迅速置于0.3mol/l盐酸溶液中冷却凝聚，过滤后干燥即得。优选的是，步骤1)中所述第二复合粒是将聚丙烯颗粒置于溶有8～10wt％壳聚糖的0.3mol/l盐酸溶液中，在120～130℃下搅拌50～60分钟，热过滤后迅速置于1mol/l氢氧化钠溶液中冷却凝聚，过滤后干燥即得。优选的是，步骤1)中所述聚丙烯颗粒的粒径在1～2mm。优选的是，步骤1)中所述石英砂、第一复合粒和第二复合粒三者的质量比为1∶0.05～0.06∶0.1～0.12。优选的是，步骤2)中所述酸洗液中各组分的质量分数为6～8wt％盐酸、3～5wt％氢氟酸、8～10wt％硝酸。优选的是，将步骤4)中所述的被滤出的复合粒置于含有0.5mol/L氢氧化钠的溶液中搅拌20～30分钟，离心分离并用去离子水冲洗，干燥后可重复使用。对本专利技术及其有益效果的阐述：对石英砂酸洗溶液循环利用的关键是去除酸洗之后溶液中溶解的金属离子，目前常规的技术是用碱中和酸洗液，使金属离子在碱性条件下沉淀，这样虽然除去了金属离子，但是酸溶液也被浪费掉，无法实现酸的循环利用；本专利技术中通过壳聚糖的螯合作用除去溶液中的金属离子，首先将壳聚糖通过特殊处理负载于聚丙烯颗粒上形成第二复合粒，在酸洗过程中第二复合粒能够螯合吸附金属离子；同时聚丙烯密度比酸洗液小，能够漂浮在溶液上层，与石英砂分离，所以酸洗结束后在不改变体系pH的基础上，有效除去了溶液中金属离子。本专利技术中还加入了表面粘结海藻酸钠的聚丙烯颗粒作为第一复合粒，在酸洗体系中其也可以在溶液上层漂浮，海藻酸钠对氢氟酸与二氧化硅反应产生的四氟化硅气体有较好的吸附作用，能够避免四氟化硅有毒气体扩散到空气中；体系中的第一复合粒和第二复合粒在酸洗结束后，均漂浮在酸洗液上层，通过简单的固液分离可以得到去除金属离子的酸洗液，但是会损失少部分酸组分，补充之后就可以作为酸洗液被循环利用；被分离出来的复合粒放入氢氧化钠溶液中，氢氧化钠能够溶解海藻酸钠中吸附的四氟化硅，同时壳聚糖或者海藻酸钠中螯合或吸附的金属离子在氢氧化钠中生成沉淀，可以被回收利用。尽管海藻酸钠能够溶解于碱性溶液中，但是通过特殊处理而粘结于聚丙烯颗粒表面的海藻酸钠不会脱离分散，能够与聚丙烯颗粒保持较好的结构性；聚丙烯颗粒在120～130℃条件下表面开始软化，与海藻酸钠或者壳聚糖的长链相互交联粘结，然后改变溶液环境颗粒会固化团聚，颗粒表面被相应聚合物修饰得到了具有特定功能的复合粒；通过本专利技术所涉及的方法，在不用中和酸洗液的条件下能够有效除去酸洗液中溶解的金属离子，并实现了对金属离子的回收利用，操作方法简单可行，绿色环保，充分利用了各种酸组分。具体实施方式下面对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本专利技术所酸洗处理的石英砂中二氧化硅含量≤98％、铁含量≥600ppm，石英矿石的粒径在20～40目。实施例11)在酸洗罐中放入占罐容积一半的由石英砂、第一复合粒和第二复合粒混合而得的固体颗粒，三者的质量比依次是1∶0.05∶0.1；第一复合粒的制备：将粒径在1～2mm的聚丙烯颗粒置于溶有8～10wt％海藻酸钠的1mol/L氢氧化钠溶液中，在120～130℃下搅拌60分钟，热过滤后迅速置于0.3mol/l盐酸溶液中冷却凝聚，过滤后干燥即得。第二复合粒的制备：将粒径在1～2mm的聚丙烯颗粒置于溶有8～10wt％壳聚糖的0.3mol/l盐酸溶液中，在120～130℃下搅拌60分钟，热过滤后迅速置于1mol/l氢氧化钠溶液中冷却凝聚，过滤后干燥即得。2)从底部向酸洗罐中注入含有8wt％盐酸、5wt％氢氟酸、10wt％硝酸的酸洗液，当酸洗液淹没固体颗粒时，开启搅拌装置，并继续注入酸洗液至酸洗罐容积的0.8倍，在密闭条件下搅拌酸洗6小时；3)停止搅拌后静置30分钟，第一复合粒和第二复合粒漂浮在石英砂上层的酸洗液中，从酸洗罐上部将含有两种复合粒的酸洗液排出，从酸洗罐底部排出不含复合粒的酸洗液；冲洗石英砂表面残留酸洗液，冲洗液收集后可循环利用，将石英砂置于烘房干燥；4)将石英砂上层的酸洗液过滤去复合粒后与从酸洗罐底部排出的酸洗液混合，当混合后的酸洗液中酸组分浓度低于所需浓度时进行相应补充，然后继续酸洗石英砂；5)步骤4)中被滤出的复合粒置于含有0.5mol/L氢氧化钠的溶液中搅拌30分钟，离心分离并用去离子水冲洗，干燥后可重复使用。实施例2以循环利用了5次的实施例1中的酸洗溶液和复合粒对石英砂进行酸洗。实施例3以循环利用了30次的实施例1中的酸洗溶液和复合粒对石英砂进行酸洗。对比例11)在酸洗罐中放入占本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环酸洗石英砂的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在酸洗罐中放入由石英砂、第一复合粒和第二复合粒组成的固体颗粒并混合均匀，该固体颗粒的总体积占酸洗罐容积的0.5～0.6；其中，所述第一复合粒是表面粘合海藻酸钠的聚丙烯颗粒，第二复合粒是表面粘合壳聚糖的聚丙烯颗粒；2)从底部向酸洗罐中注入含有盐酸、氢氟酸、硝酸的酸洗液，当酸洗液淹没固体颗粒时，开启搅拌装置，并继续注入酸洗液至酸洗罐容积的0.8～0.95倍，在密闭条件下搅拌酸洗5～6小时；3)停止搅拌后静置20～30分钟，第一复合粒和第二复合粒漂浮在石英砂上层的酸洗液中，从酸洗罐上部将含有两种复合粒的酸洗液排出，从酸洗罐底部排出不含复合粒的酸洗液；冲洗石英砂表面残留酸洗液，冲洗液收集后可循环利用，将石英砂置于烘房干燥；4)将石英砂上层的酸洗液过滤去复合粒后与从酸洗罐底部排出的酸洗液混合，当混合后的酸洗液中酸组分浓度低于所需浓度时进行相应补充，然后继续酸洗石英砂。

【技术特征摘要】
1.一种循环酸洗石英砂的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在酸洗罐中放入由石英砂、第一复合粒和第二复合粒组成的固体颗粒并混合均匀，该固体颗粒的总体积占酸洗罐容积的0.5～0.6；其中，所述第一复合粒是表面粘合海藻酸钠的聚丙烯颗粒，第二复合粒是表面粘合壳聚糖的聚丙烯颗粒；2)从底部向酸洗罐中注入含有盐酸、氢氟酸、硝酸的酸洗液，当酸洗液淹没固体颗粒时，开启搅拌装置，并继续注入酸洗液至酸洗罐容积的0.8～0.95倍，在密闭条件下搅拌酸洗5～6小时；3)停止搅拌后静置20～30分钟，第一复合粒和第二复合粒漂浮在石英砂上层的酸洗液中，从酸洗罐上部将含有两种复合粒的酸洗液排出，从酸洗罐底部排出不含复合粒的酸洗液；冲洗石英砂表面残留酸洗液，冲洗液收集后可循环利用，将石英砂置于烘房干燥；4)将石英砂上层的酸洗液过滤去复合粒后与从酸洗罐底部排出的酸洗液混合，当混合后的酸洗液中酸组分浓度低于所需浓度时进行相应补充，然后继续酸洗石英砂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述第一复合粒是将聚丙烯颗粒置于溶有8～10wt％海藻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王应三，王泽龙，
申请(专利权)人：江苏泽龙石英有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32