如何提纯石英砂

WORD格式论文底稿石英砂除杂提纯方法的比较研究

E-mail:[email protected] 摘 要：在草酸提纯法的基础上，以沙县竟成公司提供的石英砂为原料，结合不同的处理方 法（如：酸浸静置、磁选、超声波等），对浸出液中的铁、铝离子浓度进行化学分析，对处 理前后的样品辅以 XRD、XRF、白度测定等表征手段，对比各种除杂方法的提纯效果。实 验结果表明，采用超声波处理的提纯效果较佳，样品 A 中铁的去除率达到 4.368 mg Fe/（g Quartz·L H· h），样品 B 中铝的去除率达到 9.4864 mg Al/（g Quartz·L H· h）；样 品的白度值明显提高，且不破坏石英砂的晶体结构。关键词：石英砂；除铁；除铝；超声波；提纯 中图分类号：TD 873 文献标识码：A 石英砂又称硅砂，是一种常见的非金属矿物原料，广泛应用于建筑、玻陶和铸造工业， 还更多的地涉及高新技术产业领域，如：半导体技术、SiO薄膜材料、原子能、光纤通讯电 缆材料以及国防科技等诸多方面，因此，对石英砂矿的提纯及深加工利用显得尤为 石英砂提纯主要是除去其中少量或微量杂质（铁、铝），提高 SiO的纯度，将杂质含 量限制在很低的范围。综观文献报道[3-6]，长期以来人们对用酸浸出工业矿物的除铁工艺 给予了相当多的关注，主要使用的方法有酸浸、磁选、超声波等，酸浸法对石英中的金属或 非金属杂质矿物均有良好的去除效果，但对精砂的杂质矿物溶解去杂效果不佳，且对不同的 金属杂质，酸的种类及浓度的影响较为显著；磁选法操作比较简单，且磁选次数越多，粒度 越细，除铁效果越好，但一般只能获得生产普通玻璃制品用的合格石英砂；超声波适应于含 微量杂质的浸染矿物、粘附性矿物及微细粉末的深度加工，它不仅可增加酸液与石英颗粒表 面接触的机会，同时利用冲击波或颗粒间相互碰撞摩擦，使溶解出的可溶性杂质化合物不沉 积在砂粒表面，增大反应的接触面积，有利于提高酸浸除杂效果。通常酸浸除杂使用的硫酸、 盐酸、硝酸和氢氟酸不仅费用高，且对环境影响大，由于草酸可与铁形成可溶性络合物----- 三草酸铁(Ⅲ)络合阴离子，因此，用草酸作浸出剂除去工业矿物里的铁显示更大的意义论文依据草酸提纯法的优点，以沙县竟成公司提供的石英砂为原料，结合不同的处理方法 （如：酸浸静置、磁选、超声波等），辅以 XRD、XRF、白度测定等表征手段，对比提纯 效果，旨在为石英矿生产企业选择除去杂质的方法提供参考。1 实验部分 1.1 仪器与试剂 超声波(CQ-500); PHS-3C 精密 pH 计; 721 分光光度计; 磁力搅拌器; WJC-80 自动白度色 度仪(北京康光仪器有限公司)；电炉；烘箱；电子天平；银坩埚；马弗炉。混合熔剂（无水 Na2：1 研细混匀）；盐酸羟胺溶液（100g/L）；邻二氮 杂菲溶液（CO）（10g/L，用乙醇（1+1）配制）；乙酸铵溶液（200g/L）；氢氟 酸（40%）；硫酸（1+1）； 盐酸（密度 1.19g/ml）；盐酸（1+1）；盐酸（1+30）；氧化铁固体；2，4-二硝基苯酚 溶液（2g/L，乙醇配制）；抗坏血酸溶液（10g/L，实验当日配制）；苯羟乙酸溶液（10g/L）； 六次甲基四胺溶液（200g/L）； 铬天青 S 溶液（0.8g/L，用不低于 60%的铬天青 S 试剂溶于乙醇（1+1））；氨水（1+5）； 铝片；氢氧化钠固体。1.2 实验内容 1.2.1 石英砂样品的处理 以浓度为 5 g/L，pH 值为 1.35 的草酸，在不同条件下（酸浸静置、磁选、超声波）对 石英砂样品进行除铁、除铝效果的对比（如表 1 所示），处理后的试样固液分离，液体测其 pH 值，并测定其中的铁、铝含量；固体经抽滤、烘干保存，用于白度、XRF、XRD 分析。

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通常酸浸除杂使用的硫酸、 盐酸、硝酸和氢氟酸不仅费用高，且对环境影响大，由于草酸可与铁形成可溶性络合物----- 三草酸铁(Ⅲ)络合阴离子，因此，用草酸作浸出剂除去工业矿物里的铁显示更大的意义论文依据草酸提纯法的优点，以沙县竟成公司提供的石英砂为原料，结合不同的处理方法 （如：酸浸静置、磁选、超声波等），辅以 XRD、XRF、白度测定等表征手段，对比提纯 效果，旨在为石英矿生产企业选择除去杂质的方法提供参考。1 实验部分 1.1 仪器与试剂 超声波(CQ-500); PHS-3C 精密 pH 计; 721 分光光度计; 磁力搅拌器; WJC-80 自动白度色 度仪(北京康光仪器有限公司)；电炉；烘箱；电子天平；银坩埚；马弗炉。混合熔剂（无水 Na2：1 研细混匀）；盐酸羟胺溶液（100g/L）；邻二氮 杂菲溶液（CO）（10g/L，用乙醇（1+1）配制）；乙酸铵溶液（200g/L）；氢氟 酸（40%）；硫酸（1+1）； 盐酸（密度 1.19g/ml）；盐酸（1+1）；盐酸（1+30）；氧化铁固体；2，4-二硝基苯酚 溶液（2g/L，乙醇配制）；抗坏血酸溶液（10g/L，实验当日配制）；苯羟乙酸溶液（10g/L）； 六次甲基四胺溶液（200g/L）； 铬天青 S 溶液（0.8g/L，用不低于 60%的铬天青 S 试剂溶于乙醇（1+1））；氨水（1+5）； 铝片；氢氧化钠固体。1.2 实验内容 1.2.1 石英砂样品的处理 以浓度为 5 g/L，pH 值为 1.35 的草酸，在不同条件下（酸浸静置、磁选、超声波）对 石英砂样品进行除铁、除铝效果的对比（如表 1 所示），处理后的试样固液分离，液体测其 pH 值，并测定其中的铁、铝含量；固体经抽滤、烘干保存，用于白度、XRF、XRD 分析。

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表 1 石英砂样品的不同方法处理 1.2.3.1 X-射线荧光光谱 采用 X 射线荧光光谱仪（Philips PW2424F MagiX）对样品进行全谱扫描，半定量分析 其化学元素组成。1.2.3.2 X-射线粉末衍射 采用 Philips X’Pert MPD 粉末衍射仪（Cu Kα）对不同处理条件下制得的样品进行晶相 分析对比，管压 40 kV，管流 40 mA，铜靶 Kα λ＝0.154 nm，扫描范围 2θ＝5～90（°），扫 描速率 2（°）/min。1.2.3.3 白度测定 采用 WJC-80 自动白度色度仪（北京康光仪器有限公司），陶瓷标准白板，GSB A67002-86。2 结果与讨论 2.1 浸出液的颜色对比 由图 1 的照片可看出，超声波处理浸出液的颜色明显比其他方法所得浸出液颜色浑浊， 表明该方法对石英砂的除铁、除铝有明显优势。

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-3 - 标准与论文网：/week114 由图 2 的照片可看出，采用不同的方法处理后，A、B 样品的白度从视觉上有较明显改 善；再结合白度测定值（表 2），表明该方法在较短的时间内（2.5 h）除铁、除铝的效果较 佳，这与 2.1 的结果相符。据此可确定超声波处理法对样品的增白效果，这是由于超声 产生的冲击波使石英颗粒间相互碰撞摩擦加剧，增加了草酸与石英颗粒表面的接触机会；且 溶出的可溶性杂质化合物无法沉积在砂粒表面，增大了草酸溶液的接触面积，从而提高了酸 浸除杂效果。因此，论文后续仅选择超声波法处理的样品 Fe含量的测定。-4 - 标准与论文网：/week114 表 3 的数据表明，A 样品中的铁离子含量从 1.6660 mg/g Quartz 下降到 1.3930 mg/g Quartz，铁的去除率达到 4.368 mg Fe/（g Quartz·L H· h）；B 样品中的铝离子含量从 0.8788 mg/g Quartz 下降到 0.2859 mg/g Quartz，铝的去除率达到 9.4864 mg Al/（g Quartz·L · h）。

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