[发明专利]一种大规模循环酸洗石英砂的工艺

说明书

本发明公开了一种大规模循环酸洗石英砂的工艺，通过在酸洗池底部堆积由海藻酸钠复合球和壳聚糖复合球组成的堆积层，使酸洗石英砂过程中可能产生的四氟化硅有害气体被吸收、溶解的杂质金属离子被螯合吸附，而且在从酸洗池底部排放酸洗液时会透过堆积层，此时堆积层可作为滤层，能够进一步去除石英砂酸洗液中的杂质；本发明在不用中和酸洗液的条件下，有效除去了酸洗液中的杂质金属离子，使酸洗液可以循环利用，操作方法简单可行，绿色环保，能够用于大规模石英砂的循环酸洗。

技术领域

本发明涉及酸性废液循环利用领域，特别涉及一种大规模循环酸洗石英砂的工艺。

背景技术

高纯石英砂由于其SiO₂纯度高、杂质含量少，被广泛用作光学玻璃、光导纤维、集成电路、石英玻璃、半导体石英管、太阳能多晶硅等原料。但是从自然界中开采的石英矿石表层粘附有铁、铝、磷、钛、钾、钙等杂质，其纯度及质量难以达到高纯石英砂甚至普通石英砂的标准要求，所以对石英矿石的除杂是石英砂生产企业的重要工作。一般石英矿石通过简单的破碎、冲洗、磁选等工艺处理后能够达到二氧化硅纯度≥98％的普通石英砂标准，但是若要制备二氧化硅纯度≥99.99％的高纯石英砂则需要经过酸洗工艺进一步除杂。

目前，我国制备高纯度石英砂的常用的方法有两种：第一种方法是把石英砂放于酸洗池中用无机酸液进行静态浸泡几天；第二种方法是将石英砂放入酸洗容器中，用室温的无机酸液进行搅拌后浸泡几天。上述两种生产过程中都存在对酸液的处理问题，如果处理不当会造成严重的环境问题，不仅会严重影响企业的声誉形象，还会对当地生态环境造成破坏。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明在酸洗池底部堆积了由复合颗粒组成的堆积层，该堆积层不仅能够吸收四氟化硅有毒气体，而且在排出酸洗液时能够除去酸洗液中杂质金属离子，使排出的酸洗液能够继续进行石英砂酸洗。

本发明中酸洗前石英砂中二氧化硅含量≤98％、铁含量≥600ppm，石英矿石的粒径在20～40目，具体技术方案如下：

1)在酸洗池底部堆积由海藻酸钠复合球和壳聚糖复合球组成的厚度在3～4厘米的堆积层，在距离酸洗池底部6～8厘米高度处设置筛孔隔板，将待酸洗的石英砂放置于筛孔隔板上，其中，所述筛孔的孔径小于石英砂的粒径；

2)向酸洗池中喷洒含有氢氟酸、盐酸、硝酸的酸洗液，酸洗液淹没石英砂并高出3～5厘米；密闭酸洗池并加热，在70～75℃下浸泡石英砂48～52小时，停止加热并冷却到室温；

3)打开酸洗池底部管道，放出酸洗液，当酸洗液中的金属离子浓度小于0.5％时，在补充酸到规定浓度后作为酸洗液重复利用；当酸洗液中的金属离子浓度大于0.5％时，向酸洗液中加入壳聚糖复合球，40～45℃下搅拌30～40分钟后过滤掉壳聚糖复合球，并补充酸到规定浓度后作为酸洗液循环利用，同时在酸洗石英砂前更换酸洗池底部的海藻酸钠复合球和壳聚糖复合球；

4)将石英砂转移至中和池，清洗石英砂表面残留的酸洗液，对石英砂脱水并干燥，得到酸洗过的高纯石英砂。

优选的是，步骤1)中所述的海藻酸钠复合球通过下述方法制成：将粒径在3～5mm的聚碳酸酯颗粒加到含有5～8wt％海藻酸钠、30～35wt％丙酮的浑浊液中，在50～55℃下搅拌2～3小时，加入等体积的0～4℃去离子水冷却，过滤后得到海藻酸钠复合球。

优选的是，步骤1)中所述的壳聚糖复合球通过下述方法制成：将粒径在3～5mm的聚碳酸酯颗粒加到含有10～12wt％壳聚糖、30～35wt％丙酮的浑浊液中，在50～55℃下搅拌2～3小时，加入等体积的0～4℃去离子水冷却，过滤后得到壳聚糖复合球。

优选的是，步骤1)中加入海藻酸钠复合球和壳聚糖复合球的质量比为0.4～0.5∶1。

优选的是，步骤2)中所述的酸洗液由下述组分组成：

盐酸 10～15wt％；