一種生產(chǎn)玻璃用石英粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石英粉的制備領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)玻璃用石英粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)用于平板顯示產(chǎn)業(yè)中的超薄平板玻璃主要有蓋板玻璃、玻璃基板以及ΙΤ0導(dǎo)電玻璃，超薄平板玻璃是平板顯示產(chǎn)業(yè)采購(gòu)量最大的上游關(guān)鍵零組件之一。制造超薄平板玻璃的主要原料為石英粉，其占原料的比例大于55%。
[0003]目前，全球生產(chǎn)應(yīng)用于顯示產(chǎn)業(yè)的蓋板玻璃的廠商主要為康寧、肖特、旭硝子等，其占據(jù)大部分市場(chǎng)份額。目前蓋板玻璃主要以鋁硅酸鹽玻璃為主，市場(chǎng)是由康寧Gorilla玻璃主導(dǎo)，采用溢流法生產(chǎn)，所用石英原料全部為進(jìn)口。
[0004]專利申請(qǐng)201510372626.X提供一種TFT-LCD基板玻璃用石英粉的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:(1)、選用三氧化二鋁含量< 0.1 %的白色脈石英礦石為原料，洗凈后進(jìn)行人工手選，剔除其中所含有的雜質(zhì)礦石后備用；(2)、把步驟(1)中除去雜質(zhì)后的礦石用破碎機(jī)破碎成粒徑< 25毫米的礦石顆粒后，用色選機(jī)除去其中的雜色雜質(zhì)顆粒，然后將礦石顆粒送入酸洗槽中，用質(zhì)量濃度28?31 %的鹽酸酸洗，在室溫下動(dòng)態(tài)浸取18?24小時(shí)后，放掉酸洗槽中的鹽酸，再用水把酸洗后的礦石顆粒充分洗滌至中性后晾干備用；(3)、把晾干后的礦石顆粒送入石英煅燒爐中在900?950°C的溫度煅燒下煅燒45?60分鐘后，將礦石顆粒放入水淬槽中用0?10°C的水進(jìn)行水淬，水淬后將礦石顆粒撈出，再除去雜后備用；(4)、將步驟(3)中制得的礦石顆粒送入輪碾機(jī)中進(jìn)行濕法碾磨制砂漿，所述的輪碾機(jī)的碾輪和碾盤均采用石英制成，輪碾機(jī)的碾磨筒體的內(nèi)襯均為石英石板材，在整個(gè)碾磨制砂粉過(guò)程中物料不與鐵質(zhì)接觸；(5)將上步驟中制得的砂漿用表面磁場(chǎng)強(qiáng)度為5000?7500高斯的磁選機(jī)進(jìn)行三級(jí)磁選后，再進(jìn)行分級(jí)，收集粒徑為150?300目的砂粉作為半成品，用離心機(jī)脫水后備用；(6)、將脫水后的砂粉進(jìn)行干燥，干燥后的砂粉再用7500高斯以上的永磁磁選機(jī)進(jìn)行磁選后，即可制得TFT-LCD基板玻璃用石英粉，其中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下:Si02:彡 99.7%,Fe203:^ 0.01%,A1 203:^ 0.1 %,K 20+Na20..( 0.02%，粒度區(qū)間:150 ?400 目，其中200目?300目彡65%，400目以下彡5%，150目以上為零，氯離子濃度:彡8ppm。
[0005]本領(lǐng)域中對(duì)超薄玻璃用石英粉的標(biāo)準(zhǔn)要求是:手機(jī)蓋板玻璃和液晶玻璃基板用石英粉原料要求細(xì)度中值粒徑在230目左右，140目以上的顆粒小于3%，140?325目大于 55%，二氧化硅品位彡 99.5%, Fe203彡 0.01%, A1 203彡 0.3%, Na 20+K20 ^ 0.02%,Ti02^ 0.02 %, SO 3彡 0.03 %, Cr ^ 0.0005 %, Co ^ 0.0005 %, Μη ^ 0.0005 %,Ni 彡 0.0005%, Pb 彡 0.005%, Cd 彡 0.005%, Cu 彡 0.001%。
[0006]上述專利申請(qǐng)中制備的石英粉原料雖能達(dá)標(biāo)和使用，但其只考慮了石英粉的品位和化學(xué)成分指標(biāo)，而未考慮粉末的形貌和粉末細(xì)度的一致性，導(dǎo)致粉末的堆密度和流動(dòng)性都不好，進(jìn)而影響后續(xù)的玻璃熔制工藝。因此，本領(lǐng)域需要提供一種生產(chǎn)玻璃用石英粉的新的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的是制備一種堆密度和流動(dòng)性指標(biāo)良好且品位和化學(xué)成分達(dá)標(biāo)的生產(chǎn)超薄玻璃用石英粉。使用本發(fā)明中的方法制備得到的石英粉的堆密度可達(dá)1.1?1.2g/cm3，同時(shí)流動(dòng)性指標(biāo)可達(dá)休止角小于35?36度。
[0008]因此，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)玻璃用石英粉的制備方法:包括選用二氧化硅品位^ 95%且經(jīng)破碎后平均直徑在2-5mm的石英礦石，先采用色選機(jī)除雜使得二氧化硅品位進(jìn)一步提高，所述礦石再先后經(jīng)初步球磨、整形球磨、可選的浮選除雜和可選的酸浸除雜步驟而得到所述石英粉；其中，所述初步球磨是指采用直徑為15?45_的氧化鋁或氧化鋯球在球磨機(jī)中球磨所述礦石，且初步球磨用球?yàn)閮煞N以上不同直徑的球；整形球磨步驟中采用均一直徑的氧化鋁或氧化鋯球，且球的直徑在8?20mm之間，整形球磨步驟中還加入含醇羥基的助磨劑助磨。
[0009]本發(fā)明中選用的石英礦石優(yōu)選其二氧化硅品位彡98%,更優(yōu)選彡98.5%。在使用石英原礦制備石英粉的過(guò)程中，浮選除雜的步驟與酸浸除雜步驟均為可選步驟，若原礦中的鐵、鉀、鈉、鋁、鈦等元素在整形球磨后已經(jīng)達(dá)標(biāo)，則不需進(jìn)行浮選除雜與酸浸除雜步驟。
[0010]本發(fā)明還提供另一種生產(chǎn)玻璃用石英粉的制備方法:包括選用二氧化硅品位^ 55%的鐵尾礦，先脫除其中能過(guò)350?550目篩的細(xì)泥，所得沉砂進(jìn)入球磨機(jī)初步球磨，初步球磨后進(jìn)入磁選機(jī)并在0.8?1.5T的磁場(chǎng)下磁選除鐵，再進(jìn)行整形球磨、浮選除雜和酸浸除雜步驟而得到所述石英粉；其中，所述初步球磨是指采用直徑為15?45_的氧化鋁或氧化鋯球在球磨機(jī)中球磨所述礦石，且初步球磨用球?yàn)閮煞N以上不同直徑的球；整形球磨步驟中采用均一直徑的氧化鋁或氧化鋯球，且球的直徑在8?20mm之間，整形球磨步驟中還加入含醇羥基的助磨劑助磨。
[0011]本發(fā)明中選用的鐵尾礦優(yōu)選其二氧化硅品位多65%。優(yōu)選地，脫除細(xì)泥用篩為400?500目篩。在本發(fā)明的該方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員能理解地，所述磁選除鐵步驟也可以設(shè)置在整形球磨步驟之后，也即該方案中的步驟由初步球磨一磁選除鐵一整形球磨更改為初步球磨一整形球磨一磁選除鐵，這是本發(fā)明的一種等同替換方式。
[0012]本發(fā)明中，所述醇羥基是對(duì)應(yīng)酚羥基而言的，所述助磨劑為含有醇羥基的液體化合物。本發(fā)明整形球磨過(guò)程中可用的助磨劑種類繁多，例如使用聚合多元醇、聚合醇胺、三乙醇胺、三異丙醇胺、乙二醇、二乙二醇等含醇羥基的助磨劑。而通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其中使用三乙醇胺為助磨劑時(shí)，所得石英粉產(chǎn)品的性能最優(yōu)異。
[0013]本發(fā)明中，脫除細(xì)泥的步驟在水力旋流器中進(jìn)行，磁選步驟在立環(huán)高梯度磁選機(jī)內(nèi)進(jìn)行。
[0014]在一種具體的實(shí)施方式中，初步球磨用球?yàn)槿N不同直徑的球，且小球的直徑選自15?25mm，中球的直徑選自25?35mm，大球的直徑選自35?45mm。優(yōu)選地，所述小球的體積占總球體積的40?60 %，中球的體積占總球體積的20?40%，大球的體積占總球體積的10?30%。在一種具體的實(shí)施方式中，所述小球的直徑為20mm，中球的直徑為30mm，大球的直徑為40mmo
[0015]在一種具體的實(shí)施方式中，所述初步球磨步驟和整形球磨步驟中均包括采用140?200目的細(xì)篩與球磨機(jī)形成閉合回路，篩出不能過(guò)篩的石英返回球磨機(jī)中繼續(xù)球磨。
[0016]在一種具體的實(shí)施方式中，所述助磨劑為三乙醇胺。
[0017]在一種具體的實(shí)施方式中，初步球磨和整形球磨步驟中所用的球體積占球磨機(jī)容腔體積的50?75%，球磨的石英粉占總球體積的25?38% ;且初步球磨中球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為50-70轉(zhuǎn)/分，整形球磨中球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為20-40轉(zhuǎn)/分。
[0018]在一種具體的實(shí)施方式中，所述助磨劑用量為石英粉總量的0.05?0.5?^%，優(yōu)選為 0.1 ?0.3wt %。
[0019]在一種具體的實(shí)施方式中，所述初步球磨和整形球磨步驟均為加水的濕法球磨，且初步球磨中石英在礦漿中的濃度為55?75wt %，優(yōu)選為60?70wt %。優(yōu)選地，所述方法中還包括整形球磨的緊前工序礦漿濃縮步驟，礦漿濃縮步驟在濃密機(jī)中進(jìn)行，具體為將初步球磨后加水沖洗出的礦漿或?qū)⒋胚x后的礦漿濃縮至25?50wt%的濃度，優(yōu)選30-40wt%的濃度，濃縮后的礦漿進(jìn)入整形球磨步驟。所述濃度是指石英粉在礦漿(至少包含石英粉和水)中的質(zhì)量濃度。因初步球磨后需要加水將礦漿沖出，沖出的礦漿的濃度在20%左右，因而需要對(duì)其濃縮再進(jìn)入整形球磨步驟。
[0020]在現(xiàn)有技術(shù)的球磨過(guò)程中，不管是干磨還是濕磨，球磨用球均為采用不同直徑的球進(jìn)行級(jí)配球磨。如專利201310083284.0中提供一種石英粉的制備方法，其中球磨步驟為:將粉料利用球磨機(jī)進(jìn)行干式研磨，球磨罐內(nèi)襯和磨球?yàn)檠趸X材質(zhì)，球料比為2?3:1，采用直徑為20?60mm的4種磨球進(jìn)行重量級(jí)配，球磨時(shí)間為60?80min，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為30?50r/min，投料時(shí)將粒徑為3mm以內(nèi)的恪融石英砂與粒徑為0.01?1mm的恪融石英砂同時(shí)加入球磨罐進(jìn)行研磨，粒徑為3_以內(nèi)的熔融石英砂與粒徑為0.01?1_的熔融石英砂的重量份數(shù)比為1:0.6?0.8。
[0021]而本發(fā)明中先采用不同直徑的氧化鋁球?qū)κ⑦M(jìn)行初步球磨，再使用相同均一直徑的氧化鋁球結(jié)合特定的助磨劑對(duì)石英粉進(jìn)行整形球磨。所得的石英粉在品位和化學(xué)元素均達(dá)標(biāo)的情況下，其堆密度大，且代表石英粉流動(dòng)性的休止角低。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為經(jīng)初步研磨后的石英粉的粒度分布圖；
[0023]圖2為經(jīng)整形球磨后的石英粉的粒度分布圖；
[0024]圖3為經(jīng)初步研磨后的石英粉的SEM圖，其中圖3a為100 μ m標(biāo)尺下的SEM圖，圖3b為50 μ m標(biāo)尺下的SEM圖；
[0025]圖4為經(jīng)整形球磨后的石英粉的SEM圖，其中圖4a為100 μ m標(biāo)尺下的SEM圖，圖4b為50 μ m標(biāo)尺下的SEM圖。
[0026]實(shí)施例1
[0027]本實(shí)施例提供一種從石英原礦制備目標(biāo)石英粉的方法。
[0028]首先選取二氧化硅品位大于98.5%的石英礦，(Cr ^ 0.0005%, Co ^ 0.0005%,Μη 彡 0.0005%, Ni 彡 0.0005%, Pb 彡 0.005%, Cd 彡 0.005%, Cu 彡 0.001%，石英原礦中這幾個(gè)元素的含量要基本滿足)，把按照該條件選取的較好的石英礦石破碎到平均粒徑為2-5_，通過(guò)色選機(jī)選出里面的著色雜質(zhì)，使二氧化硅品位大于99.5%。
[0029]色選成品進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行濕法初步球磨，礦漿主要由石英粉和水組成，球體積占球磨機(jī)三分之二，球磨的石英礦石占球體積的三分之一，球配比如下40mm球占20%，30mm球占30 %，20mm球占50 %，球磨濃度在60_70wt % (石英在礦漿中的濃度)，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分。球磨機(jī)與160目高頻細(xì)篩組成閉合回路，不合格產(chǎn)品返回球磨機(jī)再磨，細(xì)度合格的產(chǎn)品進(jìn)入下一步工藝，篩下產(chǎn)品細(xì)度為能過(guò)230目篩的含量為40?50wt%。初步球磨過(guò)程為連續(xù)出料的過(guò)程。
[0030]初步球磨后篩下的產(chǎn)品礦漿經(jīng)濃密機(jī)濃縮到30-40 %的濃度，給入整形球磨機(jī)，球體積占球磨機(jī)三分之二，球磨的石英粉石占球體積的三分之一，球配比如下20mm球占100%，或者14mm球占100%，或者10mm球占100%，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速20-40轉(zhuǎn)/分，加入0.2%的助磨劑三乙醇胺。球磨機(jī)與160目高頻細(xì)篩組成閉路，確保沒(méi)有粗顆粒產(chǎn)品，不合格產(chǎn)品返回球磨機(jī)再磨，細(xì)度合格的產(chǎn)品進(jìn)入下段磁選工藝，篩下產(chǎn)品細(xì)度為能過(guò)230目篩的含量為