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熔融石英砂:石英砂的精細提純
新聞來源: 點擊數:2039 更新時間:2015/8/28 14:50:38
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構成地殼的造巖氧化物中,60%是硅酸鹽,主要以石英(結晶SiO。)形態存在。純凈的石英六方柱晶體稱為水晶,自然界中數量較少,而大量存在的是硅石和硅砂。硅石是指以石英為主要成分的脈石英、石英巖、石英砂巖等。石英在建筑業、玻璃及玻璃制品工業、機械工業、陶瓷工業、化學工業以及耐火材料工業上有廣泛的應用。
熔融石英砂
水晶根據其晶體大小和物理性質分為壓電水晶、光學水晶和低質水晶三種。壓電水晶具有壓電性,可用于制造諧振器和濾波器等,是國防和電子工業的重要材料;光學水晶具有旋光性和對紅外紫外線不吸收的特性,可制成各類光學儀器和鏡片;低質水晶用以制造石英玻璃、石英管、石英器皿、石英燈及工藝裝飾品等。
作為玻璃生產主要原料的石英砂中,最有害的雜質是各種含鐵物質,包括含鐵黏土、黑云母、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鈦鐵礦以及石英顆粒表面氧化鐵薄膜等。采用常規選礦方法,雖可除去絕大部分單體含鐵礦物,但對石英砂粒表面氧化鐵薄膜及裂隙內的鐵染雜質,則難以除去。對于一些光學玻璃、儀器玻璃及某些特殊玻璃,有時要求所用石英砂中SiO。含量達到99.9%甚至99.99%,含鐵量低達0.01%~o.02 oA,甚至更低。這就需要用酸浸法對石英砂進行處理。
砂粒表面的鐵薄膜主要由褐鐵礦、針鐵礦(或氫氧化鐵)組成。它們與各種酸的反應如下。鹽酸反應:Fe(OH)。+3HCl一FeCl。+3HzO
Fe203+6HCl一2FeCl3+3H20
與硫酸反應:2Fe(OH)3+3H2S04一Fe2(SOt)3+6H20
Fe203+3H2S04一Fe2(S04)3+3H20
述反應中生成的FeCl。和Fe。(SO。)。均可溶于水,因此在隨后的固液分離中可隨溶液除去。如果在酸浸過程中加入還原劑如綠礬、亞硫酸鹽等,將Fe3+還原為Fe”,其在溶液中的溶解度將會增大,更有利于雜質的浸出。
草酸是一種中等強度的有機酸,易溶于水。它可以溶去石英砂表面的Fe(OH)。薄膜,并生成穩定的草酸鐵配合物。其反應如下。
3H2C204+Fe(0H)3——[Fe(C204)3]3-+3H20+3H+
若用氫氟酸對石英砂進行酸浸,反應比較復雜。除了鐵在酸性介質中的溶解外,HF還能與石英身發生反應,將表面一定厚度的SiOz及其他硅酸鹽溶解掉。可能的反應如下。
Fe203+6H+一2Fe”+3H20
Fe(OH)3+3H+一Fe3++3H20
Fe3++6F一——[FeF6]3_
Si02+4HF——SiF4+2H20
SiF4+2HF——H2[SiF6]
應中生成的[FeF。]3一是很穩定的配合物;氟硅酸在水溶液內也很穩定,是一種與硫酸相仿的強酸。由于石英表層有一定深度的溶解,這對于清潔石英表面、消除鐵質及其他雜質污染更有效,因此,氫氟酸用來對石英進行酸浸效果******。但是HF有毒,且具有強腐蝕性,因此酸浸廢水需要特別處理。
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