石英尾砂提纯的生产方法
技术领域：
本发明涉及非金属矿的加工技术领域，尤其是一种石英尾砂提纯的生产方法。背景技术：
石英砂是一种无机非金属材料，它广泛用于玻璃、陶瓷、耐火材料、铸造、化工、电子、电器、自来水过滤及无机硅酸盐等行业，其生产工艺是把石英石(岩)原矿用破碎机破碎到一定大小的块状后，再用制砂机或磨矿机制成一定粒度区间的颗粒。其生产的工艺主要有两种一种是干法，一种是湿法。干法生产时，容易造成粉尘污染，生产工人容易患上矽肺病，国家严格限制该法生产；湿法是现在普遍的生产方法，它是把破碎后的矿石颗粒和水一起加到磨机中，用铁质或石质磨机进行磨碎。磨细的物料和水一起形成料浆，流出磨机。然后，再用水筛或水力分级装置进行分级，收集所需要的粒度区间的物料，即是合格的石英砂，在此过程中不符合要求的大粒径的颗粒返回磨机再磨或作为它用。小于一定粒径要求的颗粒物即是通常我们所称的尾砂流入沉淀池沉淀。由于该尾砂是在加工过程中经粉碎所形成的粒径较小的颗粒，其表面能和比表面积较成品砂的大，吸附能力也强，在水 中的沉降时间长。因此，该尾砂所吸附的杂质也较多，这就是我们通常所看到的尾砂要比成品砂的颜色(白度)要深(低)的原因。根据生产经验每生产一吨石英砂成品，需要I. 2-1. 4吨左右的石英原矿，产生0. 2吨左右的尾砂。每个石英砂生产上规模的企业，每年有成千上万吨、甚至几十万吨的石英尾砂，如果尾砂没有回收利用好，企业不仅需要一定的场地堆放，给环境造成污染，而且还直接影响企业的整体经济效益。目前，国内只有屈指可数的几家企业采用浮选法提纯利用该尾砂，而浮选法只能除去一定量的机械铁质，却无法完全清洁干净尾砂颗粒表面所吸附的其他杂质，也无法从根本上解决尾砂的纯度、颜色和白度等问题，其使用范围受到很大的限制。现在，大多数石英砂生产企业都没有把尾砂进行深加工而加以利用，而是当做废料和垃圾处理，是因为到目前为止，我国还没有关于石英砂尾砂提高纯度和白度的合适技术。曰

发明内容
本发明的目的就是为了解决现有石英砂生产过程中将尾砂做废料处理所造成的污染和采用浮选法处理尾砂得到的产品质量不高、适用范围受限制等问题而提供一种石英尾砂提纯的生产方法。本发明的设计思想是1.利用石英(其成分是SiO2)尾砂颗粒粒径较小容易与碱液(如氢氧化钠或碳酸钠或氢氧化钾或碳酸钾的水溶液均可，以氯碱厂的氢氧化钠碱液为最经济)在加热的情况下，反应生成硅酸钠(钾)溶于水的特性来清洁其表皮；生成的硅酸钠(钾)溶液回收套用。2.利用热的无机酸(盐酸、硫酸、硝酸等均可，以硫酸为最优)液除去砂颗粒中表面吸附的碱质和铁质矿物杂质，从而达到提纯的目的。3.水洗过程中的含酸废水用石灰乳进行中和，中和后经沉淀后的清水再循环利用。其化学反应式是
碱洗过程的化学反应式是
2Si02 + 4 NaOH = 2Na20. 2Si02 + 2H20 2Si02 + 2Na2C03 = 2Na20. 2Si02 + 2C02 2Si02 + 4 KOH = 2K20. 2Si02 + 2H20 2Si02 + 2K2C03 = 2K20. 2Si02 + 2C02酸洗过程的化学反应式是
2Na20. 2Si02 + 2H2S04 = 2Na2S04 + 2Si022K20. 2Si02 + 2H2S04 = 2K2S04 + 2Si02Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2水洗后含酸废水中和的化学反应式是
Ca (OH) 2 + H2SO4 = CaSO4 (沉淀)+ H2O为实现上述发明的目的，本发明是通过如下步骤实现的1.水洗去渣把石英尾砂用清水洗涤、脱泥，再经重选、磁选、脱水后备用；2.碱洗在带搅拌和加热的碱洗槽中先加入上述洗净后的尾砂，再加入5%-30%浓度的碱液，控制料浆浓度(固液比)在30-60%，在100-160度(°C)的温度下搅拌反应2-8小时，然后再冷却，过滤脱出碱液回收套用(即回收利用)，用少量清水洗涤物料，再脱水备用；3.酸洗在带搅拌和加热的耐酸反应器中先加入脱水碱洗后的尾砂，再加入10-20%浓度的硫酸或盐酸或硝酸，并控制料浆(固液比)的浓度在30-60%，再在80-100度(°C )的温度下搅拌反应2-8小时后，冷却料浆，过滤脱出酸液 回收套用，用清水洗涤物料至PH=6-7即为合格；4.干燥把上述3中脱水后的物料送入干燥机中，在120-500度(°C)的温度下干燥，冷却后的物料即是高质量石英尾砂。为了提高纯度，本发明中在工艺步骤⑶中最后增加一次磁选。为了保证碱洗效果和降低成本，本发明中在工艺步骤⑵中使用的碱液是选用氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，当然使用其它碱液也是可行的。本发明中还对石英尾砂处理过后的废水进行处理利用，具体是将含酸废水，流入中和池，用石灰乳进行中和到PH=7，然后进行沉淀处理，沉淀后的清水再重复利用，沉淀后的硫酸钙可作为水泥添加料。本发明生产工艺简单,成本低，生产的石英砂粉质量好,经检测Si02:99%_99. 8%，Fe2030. 003%-0. 018%，白度80_93。可广泛用于硅微粉、高档陶瓷骨料、陶瓷面料、陶瓷釉料、水玻璃、高档玻璃纤维、电工电气填料、人造石英石板材、精密铸造等，本发明科学合理的利用好了石英尾砂资源，将石英尾砂变废为宝，并有效的避免了尾砂污染环境，具有显著的经济效益和社会效益。㈣
具体实施例方式 下面结合具体的实施例，进一步详细的描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。实施例I :本发明是以湖北省蕲春县灵虬山脉石英加工后的尾砂为原料，生产高质量石英砂粉，加工工艺流程如下
(I)洗去渣把带土黄色的石英尾砂调成20-50%浓度的浆料，用砂泵送到高位槽中，对其进行逆流洗涤，脱去黄色泥浆后，停止洗涤，把洗涤后的物料放选机(如螺旋溜槽)中，分离掉铁质物质后，再进行一次磁选(采用磁选机)，磁选后的物料脱水后备用；
⑵碱洗把上述物料投入到带搅拌和加热装置的碱洗槽中，加入5%浓度的碱液(可采用碳酸钾水溶液为碱液)配成料浆，料浆浓度(固液比)控制在30%之间，开启搅拌和加热装置，使其温度控制在100度左右，并在此温度下保温反应8小时，停止加热，给物料降至室温，再脱出碱液回套用，用少量水洗涤物料后，再脱除水分备用；
⑶酸洗把上述碱洗脱水后的物料放入带搅拌和加热的耐酸反应器中，再加入10%浓度的硫酸，控制料浆浓度(固液比)在30%左右，再在80度的温度下搅拌反应8小时后，冷却料浆，脱出酸液回收套用。用清水洗涤物料至PH=6-7即为合格，将水洗涤后的物料再次磁选;
⑷干燥把上述3中脱水磁选后的物料送入干燥机中，在120度的温度下干燥，冷却后的物料即是成品为高质量石英砂粉，经检测=SiO2:99. 5%，Fe2O3IO. 008%,白度82 ；
(5)水洗涤过程中的含硫酸的废水，流入中和池，用石灰乳进行中和到PH=7，然后进行沉淀处理，沉淀后的清水再重复利用。实施例2 :本发明是以河南信阳市新县的石英矿石加工后的尾砂为原料，生产高质量石英砂粉，加工工艺流程如下
1.水洗去渣把带浅黄色的石英尾砂调成20%浓度的浆料，用砂泵送到高位槽中，对其进行逆流洗涤，脱去黄色泥浆后，停止洗，把该物料放入重选机中，分离掉铁质物质后，再进行一次磁选，磁选后的物料脱水后备用；
2.碱洗把上述物料投入到带搅拌和加热装置碱洗槽中，加入10%浓度的碱液(可采用氢氧化钠水溶液)，使其料浆浓度(固液比)在40%之间，开启搅拌和加热，使其温度控制在120度左右，并在此温度下保温反应6小时，停止加热，给物料降至室温，再采用离心过滤脱出碱液回收套用，用少量水洗涤物料后，再脱除水分备用；
3.酸洗把上述碱洗脱水后的物料放入带搅拌和加热的耐酸反应器中，再加入15%浓度的盐酸，控制料浆浓度(固液比)在40%左右，再在90度的温度下搅拌反应6小时后，冷却料浆，脱出酸液回收套用。用清水洗涤物料至PH=6-7即为合格，将水洗涤后的物料送磁选机再次磁选；
4.干燥把上述3中脱水磁选后的物料送入干燥机中，在200度的温度下干燥，冷却后的物料即是成品，经检测=SiO2:99. 6%，Fe2O3IO. 003%,白度93 ；
5.水洗涤过程中的含硫酸的废水，流入中和池，用石灰乳进行中和到PH=7，然后进行沉淀处理，沉淀后的清水再重复利用。实施例3 :本发明是以河南省秦皇岛市石英矿石加工后的尾砂为原料，生产高质量石英砂粉，加工工艺流程如下
1.水洗去渣把带深黄色的石英尾砂调成40%浓度的浆料，用砂泵送到高位槽中，对其进行逆流洗涤，脱去黄色泥浆后，停止洗，把该物料放入重选机中，分离掉铁质物质后，再进行一次磁选，磁选后的物料脱水后备用；
2.碱洗把上述物料投入到带搅拌和加热装置碱洗槽中，加入20%浓度的碱液(可采用氢氧化钾水溶液为碱液)，使其固液比在50%之间，开启搅拌和加热，使其温度控制在150度左右，并在此温度下保温反应4小时，停止加热，给物料降至室温，再脱出碱液回收套用，用少量水洗涤物料后，再脱除水分备用；
3.酸洗把上述碱洗脱水后的物料放入带搅拌和加热的耐酸反应器中，再加入18%浓度的硝酸，控制料浆浓度(固液比)在50%左右，再在100度的温度下搅拌反应2小时后，冷却料浆，过滤脱出酸液回收套用。用清水洗涤物料至PH=6-7即为合格；
4.干燥把上述3中脱水后的物料送入干燥机中，在300度的温度下干燥，冷却后的物料即是成品。经检测=SiO2:99%, Fe2O3IO. 018%，白度85 ；
5.水洗涤过程中的含硫酸的废水，流入中和池，用石灰乳进行中和到PH=7，然后进行沉淀处理，沉淀后的清水再重复利用。实施例4 :本发明是以安徽省安庆市太湖县的石英矿石加工后的尾砂为原料，生产高质量石英砂粉，加工工艺流程如下
1.水洗去渣把带浅黄色的石英尾砂调成30%浓度的浆料，用砂泵送到高位槽中，对其进行逆流洗涤，脱去黄色泥浆后，停止洗，把该物料放入重选机中，分离掉铁质物质后，再进行一次磁选，磁选后的物料脱水后备用；
2.碱洗把上述物料投入到带搅拌和加热装置碱洗槽中，加入30%浓度的碱液(可采用碳酸钠水溶液为碱液)，使其料浆浓度(固液比)在60%之间，开启搅拌和加热，使其温度控制 在160度左右，并在此温度下保温反应2小时，停止加热，给物料降至室温，再脱出碱液回收套用，用少量水洗涤物料后，再采用真空过滤脱除水分备用；
3.酸洗把上述碱洗脱水后的物料放入带搅拌和加热的耐酸反应器中，再加入20%浓度的硫酸或盐酸或硝酸，控制料浆浓度(固液比)在60%左右，再100度的温度下搅拌反应4小时后，冷却料浆，过滤脱出酸液回收套用。用清水洗涤物料至PH=6-7即为合格，将水洗涤后的物料再次磁选；
4.干燥把上述3中脱水磁选后的物料送入干燥机中，在400度的温度下干燥，冷却后的物料即是成品。经检测=SiO2:99. 8%，Fe2O3IO. 003%,白度93 ；
5.水洗涤过程中的含硫酸的废水，流入中和池，用石灰乳进行中和到PH=7，然后进行沉淀处理，沉淀后的清水再重复利用。
权利要求
1.一种石英尾砂提纯的生产方法，其特征是包括以下工艺步骤⑴水洗去渣把石英尾砂用清水洗涤、脱泥，再经重选、磁选、脱水后备用；⑵碱洗在带搅拌和加热的碱洗槽中先加入上述洗净后的尾砂，再加入5%-30%浓度的碱液，控制料浆浓度在30-60%，在100-160度的温度下搅拌反应2-8小时，然后再冷却，过滤脱出碱液回收套用，用少量清水洗涤物料，再脱水备用；⑶酸洗在带搅拌和加热的耐酸反应器中先加入脱水碱洗后的尾砂，再加A 10-20%浓度的硫酸或盐酸或硝酸，并控制料浆的浓度在30-60%，再在80-100度的温度下搅拌反应2-8小时后，冷却料浆，过滤脱出酸液回收套用，用清水洗涤物料至PH=6-7即为合格；⑷干燥把上述步骤3中脱水后的物料送入干燥机中，在120-500度的温度下干燥，冷却后的物料即是高质量石英尾砂。
2.根据权利要求I所述的一种石英尾砂提纯的生产方法，其特征是对石英尾砂处理过后的废水进行处理利用，具体是将含酸废水，流入中和池，用石灰乳进行中和到PH=7，然后进行沉淀处理，沉淀后的清水再重复利用，沉淀后的硫酸钙可作为水泥添加料。
3.根据权利要求I所述的一种石英尾砂提纯的生产方法，其特征是在工艺步骤⑶中最后增加一次磁选。
4.根据权利要求I所述的一种石英尾砂提纯的生产方法，其特征是在工艺步骤⑵中使用的碱液是选用氢氧化钠或碳酸钠或氢氧化钾或碳酸钾的水溶液。
全文摘要
本发明涉及非金属矿的加工技术领域，是一种石英尾砂提纯的生产方法，其特征是包括以下工艺步骤水洗去渣、碱洗、酸洗、干燥四步骤；本发明把石英尾砂变废为宝，从根本上解决了尾砂的纯度，颜色和白度等问题，可广泛用于硅微粉、高档陶瓷骨料、陶瓷面料、陶瓷釉料、水玻璃、高档玻璃纤维、电工电气填料、人造石英石板材、精密铸造等。
文档编号C01B33/18GK102674376SQ20121011576
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者田辉明 申请人:田辉明