專利名稱：一種石英尾砂提純的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非金屬礦的加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種石英尾砂提純的生產(chǎn)方法。背景技術(shù)：
石英砂是一種無機非金屬材料，它廣泛用于玻璃、陶瓷、耐火材料、鑄造、化工、電子、電器、自來水過濾及無機硅酸鹽等行業(yè)，其生產(chǎn)工藝是把石英石(巖)原礦用破碎機破碎到一定大小的塊狀后，再用制砂機或磨礦機制成一定粒度區(qū)間的顆粒。其生產(chǎn)的工藝主要有兩種一種是干法，一種是濕法。干法生產(chǎn)時，容易造成粉塵污染，生產(chǎn)工人容易患上矽肺病，國家嚴格限制該法生產(chǎn)；濕法是現(xiàn)在普遍的生產(chǎn)方法，它是把破碎后的礦石顆粒和水一起加到磨機中，用鐵質(zhì)或石質(zhì)磨機進行磨碎。磨細的物料和水一起形成料漿，流出磨機。然后，再用水篩或水力分級裝置進行分級，收集所需要的粒度區(qū)間的物料，即是合格的石英砂，在此過程中不符合要求的大粒徑的顆粒返回磨機再磨或作為它用。小于一定粒徑要求的顆粒物即是通常我們所稱的尾砂流入沉淀池沉淀。由于該尾砂是在加工過程中經(jīng)粉碎所形成的粒徑較小的顆粒，其表面能和比表面積較成品砂的大，吸附能力也強，在水 中的沉降時間長。因此，該尾砂所吸附的雜質(zhì)也較多，這就是我們通常所看到的尾砂要比成品砂的顏色(白度)要深(低)的原因。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗每生產(chǎn)一噸石英砂成品，需要I. 2-1. 4噸左右的石英原礦，產(chǎn)生0. 2噸左右的尾砂。每個石英砂生產(chǎn)上規(guī)模的企業(yè)，每年有成千上萬噸、甚至幾十萬噸的石英尾砂，如果尾砂沒有回收利用好，企業(yè)不僅需要一定的場地堆放，給環(huán)境造成污染，而且還直接影響企業(yè)的整體經(jīng)濟效益。目前，國內(nèi)只有屈指可數(shù)的幾家企業(yè)采用浮選法提純利用該尾砂，而浮選法只能除去一定量的機械鐵質(zhì)，卻無法完全清潔干凈尾砂顆粒表面所吸附的其他雜質(zhì)，也無法從根本上解決尾砂的純度、顏色和白度等問題，其使用范圍受到很大的限制?，F(xiàn)在，大多數(shù)石英砂生產(chǎn)企業(yè)都沒有把尾砂進行深加工而加以利用，而是當做廢料和垃圾處理，是因為到目前為止，我國還沒有關(guān)于石英砂尾砂提高純度和白度的合適技術(shù)。曰

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有石英砂生產(chǎn)過程中將尾砂做廢料處理所造成的污染和采用浮選法處理尾砂得到的產(chǎn)品質(zhì)量不高、適用范圍受限制等問題而提供一種石英尾砂提純的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的設(shè)計思想是1.利用石英(其成分是SiO2)尾砂顆粒粒徑較小容易與堿液(如氫氧化鈉或碳酸鈉或氫氧化鉀或碳酸鉀的水溶液均可，以氯堿廠的氫氧化鈉堿液為最經(jīng)濟)在加熱的情況下，反應(yīng)生成硅酸鈉(鉀)溶于水的特性來清潔其表皮；生成的硅酸鈉(鉀)溶液回收套用。2.利用熱的無機酸(鹽酸、硫酸、硝酸等均可，以硫酸為最優(yōu))液除去砂顆粒中表面吸附的堿質(zhì)和鐵質(zhì)礦物雜質(zhì)，從而達到提純的目的。3.水洗過程中的含酸廢水用石灰乳進行中和，中和后經(jīng)沉淀后的清水再循環(huán)利用。其化學(xué)反應(yīng)式是
堿洗過程的化學(xué)反應(yīng)式是
2Si02 + 4 NaOH = 2Na20. 2Si02 + 2H20 2Si02 + 2Na2C03 = 2Na20. 2Si02 + 2C02 2Si02 + 4 KOH = 2K20. 2Si02 + 2H20 2Si02 + 2K2C03 = 2K20. 2Si02 + 2C02酸洗過程的化學(xué)反應(yīng)式是
2Na20. 2Si02 + 2H2S04 = 2Na2S04 + 2Si022K20. 2Si02 + 2H2S04 = 2K2S04 + 2Si02Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2水洗后含酸廢水中和的化學(xué)反應(yīng)式是
Ca (OH) 2 + H2SO4 = CaSO4 (沉淀)+ H2O為實現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明是通過如下步驟實現(xiàn)的1.水洗去渣把石英尾砂用清水洗滌、脫泥，再經(jīng)重選、磁選、脫水后備用；2.堿洗在帶攪拌和加熱的堿洗槽中先加入上述洗凈后的尾砂，再加入5%-30%濃度的堿液，控制料漿濃度(固液比)在30-60%，在100-160度(°C)的溫度下攪拌反應(yīng)2-8小時，然后再冷卻，過濾脫出堿液回收套用(即回收利用)，用少量清水洗滌物料，再脫水備用；3.酸洗在帶攪拌和加熱的耐酸反應(yīng)器中先加入脫水堿洗后的尾砂，再加入10-20%濃度的硫酸或鹽酸或硝酸，并控制料漿(固液比)的濃度在30-60%，再在80-100度(°C )的溫度下攪拌反應(yīng)2-8小時后，冷卻料漿，過濾脫出酸液 回收套用，用清水洗滌物料至PH=6-7即為合格；4.干燥把上述3中脫水后的物料送入干燥機中，在120-500度(°C)的溫度下干燥，冷卻后的物料即是高質(zhì)量石英尾砂。為了提高純度，本發(fā)明中在工藝步驟⑶中最后增加一次磁選。為了保證堿洗效果和降低成本，本發(fā)明中在工藝步驟⑵中使用的堿液是選用氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液，當然使用其它堿液也是可行的。本發(fā)明中還對石英尾砂處理過后的廢水進行處理利用，具體是將含酸廢水，流入中和池，用石灰乳進行中和到PH=7，然后進行沉淀處理，沉淀后的清水再重復(fù)利用，沉淀后的硫酸鈣可作為水泥添加料。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單,成本低，生產(chǎn)的石英砂粉質(zhì)量好,經(jīng)檢測Si02:99%_99. 8%，F(xiàn)e2030. 003%-0. 018%，白度80_93。可廣泛用于硅微粉、高檔陶瓷骨料、陶瓷面料、陶瓷釉料、水玻璃、高檔玻璃纖維、電工電氣填料、人造石英石板材、精密鑄造等，本發(fā)明科學(xué)合理的利用好了石英尾砂資源，將石英尾砂變廢為寶，并有效的避免了尾砂污染環(huán)境，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。㈣
具體實施例方式 下面結(jié)合具體的實施例，進一步詳細的描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實施例I :本發(fā)明是以湖北省蘄春縣靈虬山脈石英加工后的尾砂為原料，生產(chǎn)高質(zhì)量石英砂粉，加工工藝流程如下
(I)洗去渣把帶土黃色的石英尾砂調(diào)成20-50%濃度的漿料，用砂泵送到高位槽中，對其進行逆流洗滌，脫去黃色泥漿后，停止洗滌，把洗滌后的物料放選機(如螺旋溜槽)中，分離掉鐵質(zhì)物質(zhì)后，再進行一次磁選(采用磁選機)，磁選后的物料脫水后備用；
⑵堿洗把上述物料投入到帶攪拌和加熱裝置的堿洗槽中，加入5%濃度的堿液(可采用碳酸鉀水溶液為堿液)配成料漿，料漿濃度(固液比)控制在30%之間，開啟攪拌和加熱裝置，使其溫度控制在100度左右，并在此溫度下保溫反應(yīng)8小時，停止加熱，給物料降至室溫，再脫出堿液回套用，用少量水洗滌物料后，再脫除水分備用；
⑶酸洗把上述堿洗脫水后的物料放入帶攪拌和加熱的耐酸反應(yīng)器中，再加入10%濃度的硫酸，控制料漿濃度(固液比)在30%左右，再在80度的溫度下攪拌反應(yīng)8小時后，冷卻料漿，脫出酸液回收套用。用清水洗滌物料至PH=6-7即為合格，將水洗滌后的物料再次磁選;
⑷干燥把上述3中脫水磁選后的物料送入干燥機中，在120度的溫度下干燥，冷卻后的物料即是成品為高質(zhì)量石英砂粉，經(jīng)檢測=SiO2:99. 5%，F(xiàn)e2O3IO. 008%,白度82 ；
(5)水洗滌過程中的含硫酸的廢水，流入中和池，用石灰乳進行中和到PH=7，然后進行沉淀處理，沉淀后的清水再重復(fù)利用。實施例2 :本發(fā)明是以河南信陽市新縣的石英礦石加工后的尾砂為原料，生產(chǎn)高質(zhì)量石英砂粉，加工工藝流程如下
1.水洗去渣把帶淺黃色的石英尾砂調(diào)成20%濃度的漿料，用砂泵送到高位槽中，對其進行逆流洗滌，脫去黃色泥漿后，停止洗，把該物料放入重選機中，分離掉鐵質(zhì)物質(zhì)后，再進行一次磁選，磁選后的物料脫水后備用；
2.堿洗把上述物料投入到帶攪拌和加熱裝置堿洗槽中，加入10%濃度的堿液(可采用氫氧化鈉水溶液)，使其料漿濃度(固液比)在40%之間，開啟攪拌和加熱，使其溫度控制在120度左右，并在此溫度下保溫反應(yīng)6小時，停止加熱，給物料降至室溫，再采用離心過濾脫出堿液回收套用，用少量水洗滌物料后，再脫除水分備用；
3.酸洗把上述堿洗脫水后的物料放入帶攪拌和加熱的耐酸反應(yīng)器中，再加入15%濃度的鹽酸，控制料漿濃度(固液比)在40%左右，再在90度的溫度下攪拌反應(yīng)6小時后，冷卻料漿，脫出酸液回收套用。用清水洗滌物料至PH=6-7即為合格，將水洗滌后的物料送磁選機再次磁選；
4.干燥把上述3中脫水磁選后的物料送入干燥機中，在200度的溫度下干燥，冷卻后的物料即是成品，經(jīng)檢測=SiO2:99. 6%，F(xiàn)e2O3IO. 003%,白度93 ；
5.水洗滌過程中的含硫酸的廢水，流入中和池，用石灰乳進行中和到PH=7，然后進行沉淀處理，沉淀后的清水再重復(fù)利用。實施例3 :本發(fā)明是以河南省秦皇島市石英礦石加工后的尾砂為原料，生產(chǎn)高質(zhì)量石英砂粉，加工工藝流程如下
1.水洗去渣把帶深黃色的石英尾砂調(diào)成40%濃度的漿料，用砂泵送到高位槽中，對其進行逆流洗滌，脫去黃色泥漿后，停止洗，把該物料放入重選機中，分離掉鐵質(zhì)物質(zhì)后，再進行一次磁選，磁選后的物料脫水后備用；
2.堿洗把上述物料投入到帶攪拌和加熱裝置堿洗槽中，加入20%濃度的堿液(可采用氫氧化鉀水溶液為堿液)，使其固液比在50%之間，開啟攪拌和加熱，使其溫度控制在150度左右，并在此溫度下保溫反應(yīng)4小時，停止加熱，給物料降至室溫，再脫出堿液回收套用，用少量水洗滌物料后，再脫除水分備用；
3.酸洗把上述堿洗脫水后的物料放入帶攪拌和加熱的耐酸反應(yīng)器中，再加入18%濃度的硝酸，控制料漿濃度(固液比)在50%左右，再在100度的溫度下攪拌反應(yīng)2小時后，冷卻料漿，過濾脫出酸液回收套用。用清水洗滌物料至PH=6-7即為合格；
4.干燥把上述3中脫水后的物料送入干燥機中，在300度的溫度下干燥，冷卻后的物料即是成品。經(jīng)檢測=SiO2:99%, Fe2O3IO. 018%，白度85 ；
5.水洗滌過程中的含硫酸的廢水，流入中和池，用石灰乳進行中和到PH=7，然后進行沉淀處理，沉淀后的清水再重復(fù)利用。實施例4 :本發(fā)明是以安徽省安慶市太湖縣的石英礦石加工后的尾砂為原料，生產(chǎn)高質(zhì)量石英砂粉，加工工藝流程如下
1.水洗去渣把帶淺黃色的石英尾砂調(diào)成30%濃度的漿料，用砂泵送到高位槽中，對其進行逆流洗滌，脫去黃色泥漿后，停止洗，把該物料放入重選機中，分離掉鐵質(zhì)物質(zhì)后，再進行一次磁選，磁選后的物料脫水后備用；
2.堿洗把上述物料投入到帶攪拌和加熱裝置堿洗槽中，加入30%濃度的堿液(可采用碳酸鈉水溶液為堿液)，使其料漿濃度(固液比)在60%之間，開啟攪拌和加熱，使其溫度控制 在160度左右，并在此溫度下保溫反應(yīng)2小時，停止加熱，給物料降至室溫，再脫出堿液回收套用，用少量水洗滌物料后，再采用真空過濾脫除水分備用；
3.酸洗把上述堿洗脫水后的物料放入帶攪拌和加熱的耐酸反應(yīng)器中，再加入20%濃度的硫酸或鹽酸或硝酸，控制料漿濃度(固液比)在60%左右，再100度的溫度下攪拌反應(yīng)4小時后，冷卻料漿，過濾脫出酸液回收套用。用清水洗滌物料至PH=6-7即為合格，將水洗滌后的物料再次磁選；
4.干燥把上述3中脫水磁選后的物料送入干燥機中，在400度的溫度下干燥，冷卻后的物料即是成品。經(jīng)檢測=SiO2:99. 8%，F(xiàn)e2O3IO. 003%,白度93 ；
5.水洗滌過程中的含硫酸的廢水，流入中和池，用石灰乳進行中和到PH=7，然后進行沉淀處理，沉淀后的清水再重復(fù)利用。
權(quán)利要求
1.一種石英尾砂提純的生產(chǎn)方法，其特征是包括以下工藝步驟⑴水洗去渣把石英尾砂用清水洗滌、脫泥，再經(jīng)重選、磁選、脫水后備用；⑵堿洗在帶攪拌和加熱的堿洗槽中先加入上述洗凈后的尾砂，再加入5%-30%濃度的堿液，控制料漿濃度在30-60%，在100-160度的溫度下攪拌反應(yīng)2-8小時，然后再冷卻，過濾脫出堿液回收套用，用少量清水洗滌物料，再脫水備用；⑶酸洗在帶攪拌和加熱的耐酸反應(yīng)器中先加入脫水堿洗后的尾砂，再加A 10-20%濃度的硫酸或鹽酸或硝酸，并控制料漿的濃度在30-60%，再在80-100度的溫度下攪拌反應(yīng)2-8小時后，冷卻料漿，過濾脫出酸液回收套用，用清水洗滌物料至PH=6-7即為合格；⑷干燥把上述步驟3中脫水后的物料送入干燥機中，在120-500度的溫度下干燥，冷卻后的物料即是高質(zhì)量石英尾砂。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石英尾砂提純的生產(chǎn)方法，其特征是對石英尾砂處理過后的廢水進行處理利用，具體是將含酸廢水，流入中和池，用石灰乳進行中和到PH=7，然后進行沉淀處理，沉淀后的清水再重復(fù)利用，沉淀后的硫酸鈣可作為水泥添加料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石英尾砂提純的生產(chǎn)方法，其特征是在工藝步驟⑶中最后增加一次磁選。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石英尾砂提純的生產(chǎn)方法，其特征是在工藝步驟⑵中使用的堿液是選用氫氧化鈉或碳酸鈉或氫氧化鉀或碳酸鉀的水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及非金屬礦的加工技術(shù)領(lǐng)域，是一種石英尾砂提純的生產(chǎn)方法，其特征是包括以下工藝步驟水洗去渣、堿洗、酸洗、干燥四步驟；本發(fā)明把石英尾砂變廢為寶，從根本上解決了尾砂的純度，顏色和白度等問題，可廣泛用于硅微粉、高檔陶瓷骨料、陶瓷面料、陶瓷釉料、水玻璃、高檔玻璃纖維、電工電氣填料、人造石英石板材、精密鑄造等。
文檔編號C01B33/18GK102674376SQ20121011576
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者田輝明 申請人:田輝明