[发明专利]氯化焙烧-浸出法提纯二氧化硅矿石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化硅矿石的提纯工艺。具体为一种氯化焙烧一浸出法去除二氧化硅矿粉中有害金属元素，提纯二氧化硅粉的方法。

背景技术

光伏产业及高精尖科学发展，需要提高二氧化硅材料的质量。由于工艺条件、设备、矿石处理、环境沾污等方面的技术问题，目前浮选法采取的酸浸工艺提纯二氧化硅粉已经不能满足高质量的要求。因而，生产出来的二氧化硅材料质量的高低和酸浸工艺弊病，直接影响了集成、固体电路、光通讯、太阳能利用等硅材料的质量。尤其是杂质元素：Fe、Cu、B在二氧化硅材料中允许量极微，Al、Ti、K、Na、P等对半导体用二氧化硅材料也是限量存在. 由于这些元素对二氧化硅材料纯度，质量影响甚大，要求二氧化硅提纯工艺加快发展。

    现有的二氧化硅粉提纯方法为浮选法，采用酸浸工艺。主要流程是:二氧化硅矿石质量判别—优选矿石—实验室模拟—高温水淬—细碎—磨矿—粒度分选—浮选—清洗烘干—磁选—酸浸—清洗烘干。

酸浸工艺存在着对二氧化硅矿质量要求高，选矿困难、工艺过程复杂、能耗高、污染大、有害元素不能有效去除、成本高等缺点。

氯化焙烧是利用氯化冶金原理，在一定的条件下，借助于氯化剂的作用，使二氧化硅矿粉中的某些金属组分转变为气相或固相氯化物，以使金属元素和其他组分分离的过程。

由于金属及金属化合物、其他化合物，绝大多数均能与化学活泼强的氯反应。生成金属氯化物。各种金属氯化物与相应的金属化合物比较，又大多具有低熔点、高挥发性，在常温下易溶于水等性质。更为重要的是生成氯化物的难易和性质的差异，往往又十分明显。所以，在氯化过程中，运用金属氯化物的这一特性，较方便而有效的实现金属杂质元素（二氧化硅矿中伴生矿物的组成）与二氧化硅粉基体分离之目的。它与酸处理二氧化硅粉中的杂质不同，酸浸出不过是除去二氧化硅粉表面的杂质，而氯化焙烧浸出法，是在高温下进行的。在焙烧过程中，二氧化硅粒表面产生裂纹，尤其是伴生的异矿物处易于产生，更能与氯化剂作用，从而除去二氧化硅粉更多表面的杂质元素。所以此法较简单纯酸处理为优，能代替浮选法提纯二氧化硅粉，更适用于差级二氧化硅的处理、降低成本。

氯化焙烧所用的氯化剂主要有氯气、氯化氢等气态氯化剂和氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化铵、四氯化碳、三氯乙烯等固态氯化剂。

中国专利申请号为88105880.7公开了一种用氯化剂生产碳酸锶的方法

该技术提出粗碳酸锶与氯化铵混合焙烧，焙烧温度200到300℃，焙砂用水浸出提取纯碳酸锶的方法。

 中国专利“黑色风化矿泥氯化铵焙烧提取氧化稀土的方法”（池汝安、朱国才，申请号：97125900.3）提出黑色风化矿泥与氯化铵和碳粉混合制球后焙烧，焙烧温度330-550℃，焙砂水浸后提取氧化稀土。

  中国专利申请号为200410069373.0公开了一种从低含量碳酸锰矿原矿中回收锰的方法，该技术提出氯化铵或硫酸铵与低含量碳酸锰矿混合焙烧，焙烧温度300-800℃，焙砂浸出后浸液用焙烧产生的氨气和二氧化碳沉锰。

 从以上叙述可以看出，以氯化铵为氯化剂进行氯化焙烧在各类金属矿物的提取中已经得到了应用，但在二氧化硅矿的氯化方面没见报道。

氯化焙烧-浸出法提纯二氧化硅矿石的方法乃是氯化冶金原理的应用，此法有方法简单效果好、成本低的优点。

发明内容

本发明为了解决从二氧化硅矿中去除有害金属元素的技术问题而提供了一种氯化焙烧-浸出法提纯二氧化硅矿石的方法。

本发明是由以下技术方案实现的，一种氯化焙烧-浸出法提纯二氧化硅矿石的方法，包括步骤如下：

 (1) 将二氧化硅矿高温煅烧水淬（或根据二氧化硅玻璃的工艺要求直接实施步骤(2)），所述的二氧化硅矿为二氧化硅矿或者其他含硅物料，如各种二氧化硅管、二氧化硅棒、二氧化硅坩埚、二氧化硅块、二氧化硅片、二氧化硅锭、二氧化硅砖、二氧化硅器皿的废渣、废料；

 (2)精选去杂、烘干，粉磨细；

(3)粉磨好的二氧化硅粉与一定量的氯化剂（四氯化碳、氯化氢、 氯气、氯化铵、三氯乙烯）充分混合，氯化剂与二氧化硅粉的重量比为0.04-0.08︰1，混合后的物料入窑；

    (4)二氧化硅粉与氯化剂的混合物入氯化炉以控制温度进行选择性氯化，焙烧温度900℃，焙烧时间60分钟；

    (5)窑内排出的尾气可通入化工吸收装置回收，根据所选择的氯化剂可还原氯化剂循环使用或中和排放；