一種超低金屬元素高純石英的提純方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超低金屬元素高純石英的提純方法，包括：將脈石英礦粗選，粉碎，送入球磨機(jī)中球磨，烘干后得到超細(xì)石英礦；將超細(xì)石英礦焙燒后水淬，取出后烘干得到石英精礦；將石英精礦調(diào)漿后，加入抑制劑、活化劑和捕收劑浮選分離，水洗，風(fēng)干，干燥得到石英精砂；將石英精砂送入磁選得到精砂漿液，濃縮脫水得到石英純砂；將得到的石英純砂浸入復(fù)合酸浸液中浸酸，抽濾，洗滌，再浸入螯合液中，在微波場(chǎng)中反應(yīng)，抽濾，水洗，烘干得到高純石英初品；將高純石英初品調(diào)漿后加入分散劑，超聲波場(chǎng)中處理，洗滌，烘干，分級(jí)得到所述超低金屬元素高純石英。本發(fā)明得到的超低金屬元素高純石英的SiO2含量可達(dá)到99.995％以上，雜質(zhì)金屬元素總量小于30ppm。
【專利說明】
一種超低金屬元素高純石英的提純方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及石英提純技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超低金屬元素高純石英的提純方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石英是一種物理、化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，用途非常廣泛的礦產(chǎn)資源，普通石英砂應(yīng)用 在玻璃、陶瓷、橡膠、鑄造等領(lǐng)域，而高純度的石英砂Si0 2含量在99.995%以上或者更高，主 要應(yīng)用在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)如航空航天、生物工程、高頻率技術(shù)、電子技術(shù)、光纖通信和軍工等 領(lǐng)域。由于這些行業(yè)關(guān)系到國(guó)家的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，因此高純石英砂的戰(zhàn)略地位非常重要。高純石 英砂在航空、航天、電子、IT、原子能、光纖通訊電纜材料以及國(guó)防科技尖端設(shè)備等諸多方面 占有舉足輕重的作用。應(yīng)用于這些領(lǐng)域的石英砂對(duì)質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求，其中雜質(zhì)的含量， 尤其是鐵、鋁等金屬元素的含量被限制在很低的范圍。
[0003] 目前自然界中只有優(yōu)質(zhì)水晶（一級(jí)、二級(jí)水晶）可以滿足要求，但本身儲(chǔ)量有限，而 天然的高純水晶原料日益枯竭。早在20世紀(jì)70年代，國(guó)外就已開始替代水晶原料的高純石 英的加工，我國(guó)在硅質(zhì)原料的提純加工的研究起步較晚，而且由于我國(guó)的普通石英礦產(chǎn)在 成巖成礦時(shí)，伴生多種雜質(zhì)礦物，如長(zhǎng)石、云母、粘土礦等，因而純度不高，因而給礦石的除 雜分離帶來較大的困難。目前普通的石英提純技術(shù)或工藝復(fù)雜、能耗高、污染嚴(yán)重，或石英 純度不高，難以滿足高科技工業(yè)對(duì)石英純度要求。因此，合理利用各種分選提純的手段從石 英礦資源中分離出高純度的石英砂成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種超低金屬元素高純石英的提純 方法。所述提純方法得到的超低金屬元素高純石英的Si0 2含量可達(dá)到99.995%以上，雜質(zhì) 金屬元素總量小于30ppm。
[0005] 本發(fā)明提出一種超低金屬元素高純石英的提純方法，包括以下步驟：
[0006] S1、預(yù)處理:將脈石英礦粗選后，粉碎至粒徑<5mm，加水調(diào)制得到濃度15-25wt% 的礦漿，送入球磨機(jī)中，按照每噸礦漿加入500-1000g的助磨劑，球磨10-30min，烘干后得到 粒徑5-30μπι的超細(xì)石英礦；
[0007] S2、焙燒:將S1得到的超細(xì)石英礦在600-1000°C條件下焙燒120-200min，然后置于 濃度20-30wt%的強(qiáng)堿溶液中水淬10-20min，取出后烘干得到石英精礦；
[0008] S3、浮選:將S2得到的石英精礦加水調(diào)制得到濃度40-50wt%的料漿，按照每噸料 漿向里加入20-30g的改性淀粉作為抑制劑，攪拌l-3min，加酸調(diào)節(jié)料漿pH為2-3,再按照每 噸料漿分別加入400_500g的氯化鈣活化劑和700-800g的油酸鈉捕收劑，攪拌3-5min，浮選 分離3-5min，水洗，風(fēng)干，160-200°C下干燥60-80min得到石英精砂；
[0009] S4、磁選:將S3得到的石英精砂送入磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.7-1.4T的高梯度強(qiáng)磁選機(jī)中磁 選得到精砂漿液，濃縮脫水得到石英純砂；
[0010] S5、螯合:將S4得到的石英純砂浸入氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液中，控制固液重量比 為1:1-3，在30-40°(：條件下浸酸1-21 1，抽濾去除所述復(fù)合酸浸液，用70-80°(：的去離子水洗 滌至濾液呈中性;再浸入螯合液中，控制固液重量比為1: 2-4，加熱至50-100°C，在功率400-800W的微波場(chǎng)中反應(yīng)10-30min，抽濾，水洗，烘干得到高純石英初品；
[0011] S6、分散:將S5得到的高純石英初品加水調(diào)制得到濃度30-40wt %料漿，加入分散 劑，在功率1000-2000W的超聲波場(chǎng)中處理10-30min，洗滌，烘干，分級(jí)得到所述超低金屬元 素高純石英。
[0012] 優(yōu)選地，在S1中，所述助磨劑選自氯化銨、EDTA、檸檬酸、硬脂酸中的一種或者多 種。
[0013] 優(yōu)選地，在S2中，所述強(qiáng)堿溶液選自NaOH溶液、Κ0Η溶液、LiOH溶液中的一種。
[0014]優(yōu)選地，在S3中，所述改性淀粉為多聚磷酸改性淀粉，制備所述多聚磷酸改性淀粉 包括將淀粉加入乙醇水溶液中，與氫氧化鈉在60-80 °C下堿化反應(yīng)20-30min，再加入多聚磷 酸，在120-140 °C下反應(yīng)90-150min，得到所述多聚磷酸改性淀粉，其中淀粉、氫氧化鈉、多聚 磷酸的重量配比為1:0.1-0.3:0.6-0.8。
[0015] 優(yōu)選地，在S4中，磁選過程中的給礦濃度為20-30wt%，轉(zhuǎn)速為200-300r/min，漿液 流速為0.6-1 cm/s〇
[0016]優(yōu)選地，在S5中，所述氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液由氫氟酸溶液與鹽酸按質(zhì)量配比4-6:1配置而成，所述氫氟酸溶液中HF的含量為30-45wt%，所述鹽酸中HC1的含量為31-37wt% 〇
[0017]優(yōu)選地，在S5中，所述螯合液按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)由乙二胺四乙酸二鈉0.7-1.2%、梓 檬酸鈉0.5-1.0%、羧甲基淀粉鈉1.6-2.2%、草酸1.0-1.5%、水94.1-96.2%配制而成。 [0018]優(yōu)選地，在S5中，所述水洗步驟包括先用有機(jī)溶劑洗滌，再用有機(jī)溶劑和水的混合 溶液洗滌，最后用去離子水洗滌至中性。
[0019]優(yōu)選地，在S6中，所述分散劑為硅酸鈉。
[0020] 優(yōu)選地，在S6中，超聲波場(chǎng)的頻率為24-40KHZ。
[0021] 本發(fā)明中所述超低金屬元素高純石英的提純方法，首先在預(yù)處理過程中，通過對(duì) 石英原礦粗選，將石英原礦中明顯的雜質(zhì)和異物去除，再經(jīng)過粉碎可有效地使伴生礦物和 石英分離，用球磨機(jī)磨礦，并加入助磨劑可以增強(qiáng)雜質(zhì)礦物與石英顆粒相互間的分離效果， 整個(gè)磨礦效率高，操作管理方便，可連續(xù)生產(chǎn);而在焙燒過程中，對(duì)脈石英礦采用焙燒-水淬 技術(shù)，一方面利用石英在不同溫度下體積和晶形的變化，煅燒后急冷，石英會(huì)產(chǎn)生體積聚 變，沿析晶層發(fā)生破裂，而析晶往往是在含有雜質(zhì)的地方出現(xiàn)，這樣就把不易清除的晶格內(nèi) 部的雜質(zhì)暴露出來；另一方面水淬降溫的同時(shí)可以去除石英礦內(nèi)部的汽泡、水紋和包裹體 內(nèi)雜質(zhì)，水紋自然裂開;在浮選過程中，首先通過控制抑制劑和捕收劑的種類和加入量，有 效地除去云母和各種含鐵礦物及深顏色礦物，對(duì)于對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品白度起到了 關(guān)鍵性的作用，其中以改性淀粉作為抑制劑，對(duì)改善捕收劑作用，在提高浮選過程選擇性以 及有效分離各種礦物方面具有極其重要的意義;而在磁選過程中，則通過將石英礦置于不 均勾的尚磁場(chǎng)強(qiáng)度中，去除磁鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦、赤鐵礦、欽鐵礦等強(qiáng)磁和弱磁物質(zhì);在 螯合過程中，首先利用HF、HC1的混合溶液進(jìn)行酸化反應(yīng)提純，混合酸溶液中的HF優(yōu)先去除 石英表面及其交界面處雜質(zhì)金屬氧化物，為HC1直接作用于金屬氧化物表面創(chuàng)造有利條件， 有利于將石英礦中各種金屬氧化物分解;加入螯合液進(jìn)行螯合反應(yīng)處理中，利用微波的穿 透性和吸收性，使石英晶體、縫隙間的金屬離子快速振蕩、離位和活性提高，螯合液可與大 部分過渡金屬元素反應(yīng)并以離子狀態(tài)生成金屬螯合物，使得過渡金屬離子不斷從石英表面 或交界面或裂隙中溶解出來，達(dá)到進(jìn)一步降低雜質(zhì)含量，強(qiáng)化提純效果;在對(duì)石英礦螯合提 純后，進(jìn)行分散處理，利用超聲波場(chǎng)作用，有效地分離石英顆粒的表面雜質(zhì)，開裂石英顆粒 夾雜的包裹體，在分散劑的條件下使得分離的雜質(zhì)能夠得以清除，進(jìn)一步對(duì)石英純品進(jìn)行 提純，制備得到所述超低金屬元素高純石英。
[0022] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)提純方法工藝簡(jiǎn)單，易操作；原材料成本低，易于獲得，且 資源利用率尚；除雜技術(shù)效率尚，有針對(duì)性，工藝易于控制；制備得到的超低金屬兀素尚純 石英的Si0 2含量可達(dá)到99.995wt%以上，雜質(zhì)金屬元素總量小于30ppm，可滿足石英的一些 特定用途如制備石英坩堝、晶體硅、電子材料、光學(xué)玻璃、高溫玻璃、熔融石英、航空航天器 視窗玻璃、高級(jí)拉管玻璃等對(duì)石英原料的要求。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明提出的一種超低金屬元素高純石英的提純方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 如圖1所示，圖1為一種超低金屬元素高純石英的提純方法的流程圖。
[0025] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明提出的一種超低金屬元素高純石英的提純方法，包括以下步驟：
[0026] S1、預(yù)處理:將脈石英礦粗選后，粉碎至粒徑彡5mm，加水調(diào)制得到濃度15-25wt% 的礦漿，送入球磨機(jī)中，按照每噸礦漿加入500-1000g的助磨劑，球磨10-30min，烘干后得到 粒徑5-30μπι的超細(xì)石英礦；
[0027] S2、焙燒:將S1得到的超細(xì)石英礦在600-1000°C條件下焙燒120-200min，然后置于 濃度20-30wt%的強(qiáng)堿溶液中水淬10-20min，取出后烘干得到石英精礦；
[0028] S3、浮選:將S2得到的石英精礦加水調(diào)制得到濃度40_50wt%的料漿，按照每噸料 漿向里加入20-30g的改性淀粉作為抑制劑，攪拌l-3min，加酸調(diào)節(jié)料漿pH為2-3,再按照每 噸料漿分別加入400_500g的氯化鈣活化劑和700-800g的油酸鈉捕收劑，攪拌3-5min，浮選 分離3-5min，水洗，風(fēng)干，160-200°C下干燥60-80min得到石英精砂；
[0029] S4、磁選:將S3得到的石英精砂送入磁場(chǎng)強(qiáng)度0.7-1.4T的高梯度強(qiáng)磁選機(jī)中磁選 得到精砂漿液，濃縮脫水得到石英純砂；
[0030] S5、螯合:將S4得到的石英純砂浸入氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液中，控制固液重量比 為1:1-3，在30-40°(：條件下浸酸1-211，抽濾去除所述復(fù)合酸浸液，用70-80°(：的去離子水洗 滌至濾液呈中性;再浸入螯合液中，控制固液重量比為1: 2-4，加熱至50-100°C，在功率400-800W的微波場(chǎng)中反應(yīng)10-30min，抽濾，水洗，烘干得到高純石英初品；
[0031] S6、分散:將S5得到的高純石英初品加水調(diào)制得到濃度30-40wt %料漿，加入分散 劑，在功率1000-2000W的超聲波場(chǎng)中處理10-30min，洗滌，烘干，分級(jí)得到所述超低金屬元 素高純石英。
[0032] 下面，通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0033] 實(shí)施例1
[0034] -種超低金屬元素高純石英的提純方法，包括以下步驟：
[0035] S1、預(yù)處理:將脈石英礦粗選后，粉碎至粒徑彡5mm，加水調(diào)制得到濃度為15wt %的 礦漿，送入球磨機(jī)中，按照每噸礦漿加入l〇〇〇g的氯化銨，球磨lOmin，烘干后得到粒徑為30μ m的超細(xì)石英礦；
[0036] S2、焙燒：將S1得到的超細(xì)石英礦在600°C條件下焙燒200min，然后置于濃度為 20wt %的NaOH溶液中水淬20min，取出后烘干得到石英精礦；
[0037] S3、浮選:將S2得到的石英精礦加水調(diào)制得到濃度為40wt %的料衆(zhòng)，按照每噸料漿 向里加入30g的多聚磷酸改性淀粉作為抑制劑，攪拌lmin，加酸調(diào)節(jié)料楽；pH為2-3，再按照每 噸料衆(zhòng)分別加入500g的氯化鈣活化劑和700g的油酸鈉捕收劑，攪拌5min，浮選分離3min，水 洗，風(fēng)干，200°C下干燥60min得到石英精砂，其中，制備所述多聚磷酸改性淀粉包括將淀粉 加入乙醇水溶液中，與氫氧化鈉在80°C下堿化反應(yīng)20min，再加入多聚磷酸，在140°C下反應(yīng) 90min，得到所述多聚磷酸改性淀粉，其中淀粉、氫氧化鈉、多聚磷酸的重量配比為1:0.3: 0.6；
[0038] S4、磁選:將S3得到的石英精砂送入磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.4T高梯度強(qiáng)磁選機(jī)中磁選得到 精砂漿液，磁選過程中的給礦濃度為20wt %，轉(zhuǎn)速為300r/min，漿液流速為0.6cm/s，濃縮脫 水得到石英純砂；
[0039] S5、螯合:將S4得到的石英純砂浸入氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液中，控制重量固液比 為1:3,在30°C條件下浸酸2h，抽濾去除所述復(fù)合酸浸液，用70°C的去離子水洗滌至濾液呈 中性，所述氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液由氫氟酸溶液與鹽酸溶液按質(zhì)量配比6:1配置而成，所 述氫氟酸溶液中HF的含量為30wt%，所述鹽酸溶液中HC1的含量為37wt% ;再浸入螯合液 中，控制固液重量比為1:2，加熱至100°C，在功率為400W的微波場(chǎng)中反應(yīng)30min，抽濾，水洗， 烘干得到高純石英初品，所述螯合液按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)由乙二胺四乙酸二鈉〇. 7%、檸檬酸鈉 1.0%、羧甲基淀粉鈉1.6%、草酸1.5%、水95.2%配制而成；
[0040] S6、分散：將S5得到的高純石英初品加水調(diào)制得到濃度為40wt %料漿，加入硅酸 鈉，在功率為1000W的超聲波場(chǎng)中處理30min，洗滌，烘干，分級(jí)得到所述超低金屬元素高純 石英，超聲波場(chǎng)的頻率為24KHz。
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042] -種超低金屬元素高純石英的提純方法，包括以下步驟：
[0043] S1、預(yù)處理:將脈石英礦粗選后，粉碎至粒徑彡4mm，加水調(diào)制得到濃度為25wt %的 礦漿，送入球磨機(jī)中，按照每噸礦漿加入500g的EDTA，球磨30min，烘干后得到粒徑為5μπι的 超細(xì)石英礦；
[0044] S2、焙燒:將S1得到的超細(xì)石英礦在1000°C條件下焙燒120min，然后置于濃度為 30wt %的Κ0Η溶液中水淬1 Omin，取出后烘干得到石英精礦；
[0045] S3、浮選:將S2得到的石英精礦加水調(diào)制得到濃度為50wt %的料衆(zhòng)，按照每噸料漿 向里加入20g的多聚磷酸改性淀粉作為抑制劑，攪拌3min，加酸調(diào)節(jié)料楽；pH為2-3，再按照每 噸料衆(zhòng)分別加入400g的氯化鈣活化劑和800g的油酸鈉捕收劑，攪拌3min，浮選分離5min，水 洗，風(fēng)干，160°C下干燥80min得到石英精砂，其中，制備所述多聚磷酸改性淀粉包括將淀粉 加入乙醇水溶液中，與氫氧化鈉在60°C下堿化反應(yīng)30min，再加入多聚磷酸，在120°C下反應(yīng) 150min，得到所述多聚磷酸改性淀粉，其中淀粉、氫氧化鈉、多聚磷酸的重量配比為1:0.1: 0.8；
[0046] S4、磁選:將S3得到的石英精砂送入磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.7T高梯度強(qiáng)磁選機(jī)中磁選得到 精砂漿液，磁選過程中的給礦濃度為30wt %，轉(zhuǎn)速為200r/min，漿液流速為lcm/s，濃縮脫水 得到石英純砂；
[0047] S5、螯合:將S4得到的石英純砂浸入氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液中，控制固液重量比 為1:1，在40°C條件下浸酸lh，抽濾去除所述酸浸液，用80°C的去離子水洗滌至濾液呈中性， 所述氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液由氫氟酸溶液與鹽酸溶液按質(zhì)量配比4:1配置而成，所述氫氟 酸溶液中HF的含量為45wt%，所述鹽酸溶液中HC1的含量為31wt% ;再浸入螯合液中，控制 固液重量比為1:4，加熱至50°C，在功率為800W的微波場(chǎng)中反應(yīng)lOmin，抽濾，水洗，烘干得到 高純石英初品，所述螯合液按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)由乙二胺四乙酸二鈉 1.2%、檸檬酸鈉 0.5%、羧 甲基淀粉鈉 2.2 %、草酸1.0 %、水95.1 %配制而成；
[0048] S6、分散：將S5得到的高純石英初品加水調(diào)制得到濃度為30wt %料漿，加入硅酸 鈉，在功率為2000W的超聲波場(chǎng)中處理lOmin，洗滌，烘干，分級(jí)得到所述超低金屬元素高純 石英，超聲波場(chǎng)的頻率為40KHz。
[0049] 實(shí)施例3
[0050] -種超低金屬元素高純石英的提純方法，包括以下步驟：
[0051 ] S1、預(yù)處理:將脈石英礦粗選后，粉碎至粒徑< 3mm，加水調(diào)制得到濃度為20wt %的 礦漿，送入球磨機(jī)中，按照每噸礦漿加入750g的硬脂酸，球磨20min，烘干后得到粒徑為20μπι 的超細(xì)石英礦；
[0052] S2、焙燒：將S1得到的超細(xì)石英礦在800°C條件下焙燒160min，然后置于濃度為 25wt %的LiOH溶液中水淬15min，取出后烘干得到石英精礦；
[0053] S3、浮選:將S2得到的石英精礦加水調(diào)制得到濃度為45wt %的料漿，按照每噸料漿 向里加入25g的多聚磷酸改性淀粉作為抑制劑，攪拌2min，加酸調(diào)節(jié)料楽；pH為2-3，再按照每 噸料衆(zhòng)分別加入450g的氯化|丐活化劑和750g的油酸鈉捕收劑，攪拌4min，浮選分離4min，水 洗，風(fēng)干，180°C下干燥70min得到石英精砂，其中，制備所述多聚磷酸改性淀粉包括將淀粉 加入乙醇水溶液中，與氫氧化鈉在70°C下堿化反應(yīng)25min，再加入多聚磷酸，在130°C下反應(yīng) 120min，得到所述多聚磷酸改性淀粉，其中淀粉、氫氧化鈉、多聚磷酸的重量配比為1:0.2: 0.7；
[0054] S4、磁選:將S3得到的石英精砂送入磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.0T高梯度強(qiáng)磁選機(jī)中磁選得到 精砂漿液，磁選過程中的給礦濃度為25wt %，轉(zhuǎn)速為250r/min，漿液流速為0.8cm/s，濃縮脫 水得到石英純砂；
[0055] S5、螯合:將S4得到的石英純砂浸入氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液中，控制固液重量比 為1:2,在35°C條件下浸酸1.5h，抽濾去除所述復(fù)合酸浸液，用75°C的去離子水洗滌至濾液 呈中性，所述氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液由氫氟酸溶液與鹽酸按質(zhì)量配比5:1配置而成，所述 氫氟酸溶液中HF的含量為37wt%，所述鹽酸溶液中HC1的含量為34wt% ;再浸入螯合液中， 控制固液重量比為1:3，加熱至75°C，在功率為600W的微波場(chǎng)中反應(yīng)20min，抽濾，水洗，烘干 得到高純石英初品，所述螯合液按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)由乙二胺四乙酸二鈉0.7%、檸檬酸鈉 0.5%、羧甲基淀粉鈉1.6%、草酸1.0%、水96.2%配制而成；
[0056] S6、分散：將S5得到的高純石英初品加水調(diào)制得到濃度為35wt %料漿，加入硅酸 鈉，在功率為1500W的超聲波場(chǎng)中處理20min，洗滌，烘干，分級(jí)得到所述超低金屬元素高純 石英，超聲波場(chǎng)的頻率為32KHz。
[0057] 實(shí)施例4
[0058] 一種超低金屬元素高純石英的提純方法，包括以下步驟：
[0059] S1、預(yù)處理:將脈石英礦粗選后，粉碎至粒徑彡2mm，加水調(diào)制得到濃度為2 lwt %的 礦漿，送入球磨機(jī)中，按照每噸礦漿加入800g的EDTA，球磨15min，烘干后得到粒徑為15μπι的 超細(xì)石英礦；
[0060] S2、焙燒：將S1得到的超細(xì)石英礦在700°C條件下焙燒150min，然后置于濃度為 26wt %的Κ0Η溶液中水淬14min，取出后烘干得到石英精礦；
[0061 ] S3、浮選:將S2得到的石英精礦加水調(diào)制得到濃度為48wt %的料漿，按照每噸料漿 向里加入23g的多聚磷酸改性淀粉作為抑制劑，攪拌2min，加酸調(diào)節(jié)料楽；pH為2-3，再按照每 噸料衆(zhòng)分別加入460g的氯化|丐活化劑和730g的油酸鈉捕收劑，攪拌4min，浮選分離4min，水 洗，風(fēng)干，170°C下干燥75min得到石英精砂，其中，制備所述多聚磷酸改性淀粉包括將淀粉 加入乙醇水溶液中，與氫氧化鈉在65°C下堿化反應(yīng)28min，再加入多聚磷酸，在125°C下反應(yīng) 130min，得到所述多聚磷酸改性淀粉，其中淀粉、氫氧化鈉、多聚磷酸的重量配比為1:02: 0.7；
[0062] S4、磁選:將S3得到的石英精砂送入磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.1T高梯度強(qiáng)磁選機(jī)中磁選得到 精砂漿液，磁選過程中的給礦濃度為24wt %，轉(zhuǎn)速為260r/min，漿液流速為0.9cm/s，濃縮脫 水得到石英純砂；
[0063] S5、螯合:將S4得到的石英純砂浸入氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液中，控制固液重量比 為1:2,在36°C條件下浸酸1.8h，抽濾去除所述酸浸液，用72°C的去離子水洗滌至濾液呈中 性，所述氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液由氫氟酸溶液與鹽酸溶液按質(zhì)量配比5:1配置而成，所述 氫氟酸溶液中HF的含量為40wt%，所述鹽酸溶液中HC1的含量為32wt% ;再浸入螯合液中， 控制固液重量比為1:3，加熱至70°C，在功率為650W的微波場(chǎng)中反應(yīng)15min，抽濾，水洗，烘干 得到高純石英初品，所述螯合液按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)由乙二胺四乙酸二鈉 1.2%、檸檬酸鈉 1.0%、羧甲基淀粉鈉2.2%、草酸1.5%、水94.1 %配制而成；
[0064] S6、分散：將S5得到的高純石英初品加水調(diào)制得到濃度為36wt %料漿，加入硅酸 鈉，在功率為1600W的超聲波場(chǎng)中處理25min，洗滌，烘干，分級(jí)得到所述超低金屬元素高純 石英，超聲波場(chǎng)的頻率為30KHz。
[0065] 按照實(shí)施例1-4提純得到的高純石英樣品經(jīng)ICP全分析測(cè)試，Si02的含量、主要雜 質(zhì)金屬元素含量、金屬元素總量如表1所示：
[0066] 表1實(shí)施例1-4提純得到的高純石英樣品的主要指標(biāo)
[0069] 表1中Si〇2含量的單位為wt%，，其余均為yg/g，"一"表示未檢出
[0070] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)提純方法工藝簡(jiǎn)單，易操作；原材料成本低，易于獲得，且 資源利用率尚；除雜技術(shù)效率尚，有針對(duì)性，工藝易于控制；制備得到的超低金屬兀素尚純 石英的Si0 2含量可達(dá)到99.995wt%以上，雜質(zhì)金屬元素總量小于30ppm，可滿足石英的一些 特定用途如制備石英坩堝、晶體硅、電子材料、光學(xué)玻璃、高溫玻璃、熔融石英、航空航天器 視窗玻璃、高級(jí)拉管玻璃等對(duì)石英原料的要求。
[0071] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超低金屬元素高純石英的提純方法，其特征在于，包括以下步驟： 51、 預(yù)處理:將脈石英礦粗選后，粉碎至粒徑< 5mm，加水調(diào)制得到濃度15-25wt %的礦 衆(zhòng)，送入球磨機(jī)中，按照每噸礦衆(zhòng)加入500-1000g的助磨劑，球磨10-30min，烘干后得到粒徑 5-30μπι的超細(xì)石英礦； 52、 焙燒:將S1得到的超細(xì)石英礦在600-1000 °C條件下焙燒120-200min，然后置于濃度 20-30wt %的強(qiáng)堿溶液中水淬10-20min，取出后烘干得到石英精礦； 53、 浮選:將S2得到的石英精礦加水調(diào)制得到濃度40-50wt %的料漿，按照每噸料漿向 里加入20-30g的改性淀粉作為抑制劑，攪拌l-3min，加酸調(diào)節(jié)料漿pH為2-3,再按照每噸料 漿分別加入400-500g的氯化鈣活化劑和700-800g的油酸鈉捕收劑，攪拌3-5min，浮選分離 3-5min，水洗，風(fēng)干，160-200 °C下干燥60-80min得到石英精砂； 54、 磁選:將S3得到的石英精砂送入磁場(chǎng)強(qiáng)度0.7-1.4T的高梯度強(qiáng)磁選機(jī)中磁選得到 精砂漿液，濃縮脫水得到石英純砂； 55、 螯合:將S4得到的石英純砂浸入氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液中，控制固液重量比為1: 1-3,在30-40°C條件下浸酸l_2h，抽濾去除所述復(fù)合酸浸液，用70-80°C的去離子水洗滌至 濾液呈中性;再浸入螯合液中，控制固液重量比為1:2-4，加熱至50-100°C，在功率400-800W 的微波場(chǎng)中反應(yīng)10_30min，抽濾，水洗，烘干得到高純石英初品； 56、 分散:將S5得到的高純石英初品加水調(diào)制得到濃度30-40wt %料漿，加入分散劑，在 功率1000-2000W的超聲波場(chǎng)中處理10-30min，洗滌，烘干，分級(jí)得到所述超低金屬元素高純 石英。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低金屬元素高純石英的提純方法，其特征在于，在S1中，所 述助磨劑選自氯化銨、EDTA、檸檬酸、硬脂酸中的一種或者多種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低金屬元素高純石英的提純方法，其特征在于，在S2中， 所述強(qiáng)堿溶液選自NaOH溶液、KOH溶液、LiOH溶液中的一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的超低金屬元素高純石英的提純方法，其特征在于，在 S3中，所述改性淀粉為多聚磷酸改性淀粉，制備所述多聚磷酸改性淀粉包括將淀粉加入乙 醇水溶液中，與氫氧化鈉在60_80°C下堿化反應(yīng)20-30min，再加入多聚磷酸，在120-140°C下 反應(yīng)90-150min，得到所述多聚磷酸改性淀粉，其中淀粉、氫氧化鈉、多聚磷酸的重量配比為 1:0·1 _0·3:0·6_0·8 〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的超低金屬元素高純石英的提純方法，其特征在于，在 S4中，磁選過程中的給礦濃度為20-30wt%，轉(zhuǎn)速為200-300r/min，漿液流速為0.6-lcm/s。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的超低金屬元素高純石英的提純方法，其特征在于，在 S5中，所述氫氟酸-鹽酸復(fù)合酸浸液由氫氟酸溶液與鹽酸按質(zhì)量配比4-6:1配置而成，所述 氫氟酸溶液中HF的含量為30-45wt%，所述鹽酸中HC1的含量為31-37wt%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的超低金屬元素高純石英的提純方法，其特征在于，在 S5中，所述螯合液按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)由乙二胺四乙酸二鈉0.7-1.2%、檸檬酸鈉0.5-1.0%、羧 甲基淀粉鈉1.6-2.2%、草酸1.0-1.5%、水94.1-96.2%配制而成。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的超低金屬元素高純石英的提純方法，其特征在于:在 S5中，所述水洗步驟包括先用有機(jī)溶劑洗滌，再用有機(jī)溶劑和水的混合溶液洗滌，最后用去 離子水洗滌至中性。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的超低金屬元素高純石英的提純方法，其特征在于，在 S6中，所述分散劑為娃酸鈉。10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的超低金屬元素高純石英的提純方法，其特征在于， 在S6中，超聲波場(chǎng)的頻率為24-40KHZ。
【文檔編號(hào)】C01B33/12GK105936509SQ201610382319
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】余榮林
【申請(qǐng)人】安徽晶晶石英科技有限公司