粉石英增白提純技術(shù)的研究.pdf

1、高純二氧化硅是一類極為重要的光電子材料,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光纖通訊、激光和航天等高技術(shù)領(lǐng)域。本文主要研究反浮選法和酸處理提純工藝,以提高貴州和廣西省出產(chǎn)的粉石英礦的白度和純度。
　　采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、感應(yīng)耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP)等技術(shù)對粉石英原料的化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)及形貌進行表征,結(jié)果表明廣西粉石英原料中二氧化硅含量為96.00％,白度為55.8%,其中的主要雜質(zhì)為粘土和鐵的氧化物;而貴

2、州粉石英中的二氧化硅含量為80.02%,白度為66.0%,主要雜質(zhì)為紅柱石、水鋁石及少量鐵的氧化物。
　　根據(jù)貴州粉石英的特點,采取反浮選法去除紅柱石雜質(zhì)。分別選擇油酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為捕收劑,研究浮選液 pH值、捕收劑濃度對紅柱石與粉石英回收率的影響。結(jié)果表明,捕收劑捕收效果為油酸鈉>十二烷基苯磺酸鈉>CTAB。以油酸鈉為捕收劑時,最佳的浮選條件為油酸鈉濃度為3.3×10-3mol/L,

3、pH=8.5,紅柱石與粉石英的回收率差為38.58%。由于礦物表面存在一些金屬離子對礦物具有活化作用,影響它們的可浮性,故在浮選過程中引入抑制劑,研究抑制劑對礦物浮選性能的影響。以油酸鈉為捕收劑,抑制劑抑制粉石英的效果為磷酸氫二鈉>檸檬酸>硅酸鈉。當(dāng)磷酸氫二鈉濃度為1.7×10-3 mol/L時,兩種礦物的浮選回收率差可達到最大值,為47.86%,能實現(xiàn)二者的分離。通過浮選產(chǎn)物的紅外光譜分析以及礦物表面Zeta電位的分析,揭示了用油酸鈉

4、作陰離子捕收劑時,礦物的反浮選分離機理?？赡艿臋C理是,油酸鈉對紅柱石有物理和化學(xué)吸附,從而對紅柱石有捕收作用;油酸鈉對粉石英的作用為物理吸附,抑制劑磷酸氫二鈉對粉石英表面起解吸作用,因此能有效地分離抑制粉石英起浮,從而實現(xiàn)兩者的分離。采用酸浸法除去浮選后的貴州粉石英中的水鋁石雜質(zhì)和少量鐵的氧化物。研究表明,最佳的酸浸條件如下:鹽酸與浮選后的粉石英液固質(zhì)量比為3:1,鹽酸濃度為18wt%,酸浸溫度為60℃,保溫時間30 min,在常溫下靜

5、置8 h。
　　貴州粉石英礦在最佳的浮選條件下,即油酸鈉濃度為3.3×10-3 mol/L,pH=8.5,磷酸氫二鈉濃度為1.7×10-3 mol/L,浮選5分鐘,得到產(chǎn)品的SiO2含量為91.65%,白度為73.0%。在最佳的酸浸條件下對浮選后的粉石英進行酸浸,得到產(chǎn)品的二氧化硅含量為98.49%,白度為89.3%,達到一般石英砂的標(biāo)準(zhǔn)。
　　根據(jù)廣西粉石英的特點,采用擦洗去除粘土雜質(zhì),研究擦洗時間、分散劑用量對粉石英白度

6、和純度的影響,確定了最佳的工藝參數(shù)為擦洗5次,每次水料重量比3:1,擦洗時間20 min,分散劑硅酸鈉用量0.2wt%,沉降分離時間1 h。擦洗后的粉石英經(jīng)氧化、球磨、配位還原等物理化學(xué)方法去除鐵雜質(zhì)。氧化是將二價鐵雜質(zhì)氧化為三價鐵,研究表明采用煅燒氧化方法比雙氧水氧化法效果好;球磨是使粉石英顆粒細(xì)化,使得被包裹的雜質(zhì)暴露于表面,有利于去除;配位還原法是將三價鐵雜質(zhì)還原為可溶于水的二價鐵離子,與配位劑配位成可溶于水的配位離子,隨洗滌被去