[发明专利]一种从氧化锆副产硅灰中分离提纯球形SiO2

说明书

本发明涉及一种从氧化锆副产硅灰中分离提纯球形SiO₂的方法，包括：超声分散打浆+超导磁选除铁+沉淀分离除渣；有机混酸高温除杂质；高温氧化焙烧除碳；重液+高速离心分离组合除杂，使最终产品纯度高，球形度好。

技术领域

本发明涉及一种从氧化锆副产硅灰中分离提纯球形SiO₂的方法，属于固废矿物深加工及环保技术领域。

背景技术

众所周知：生产电熔氧化锆过程中也会产生的副产品硅灰，是在高温电熔氧化锆高温脱硅过程中，电炉内产生出大量挥发性很强的SiO₂和Si气体，该气体从炉内排出后与空气氧气迅速氧化冷凝而成的粒径细小的SiO₂颗粒物。正常情况下，每吨电熔氧化锆产品可收集到450-500kg的硅灰。主要理化指标：SiO₂ 90-98％，烧失量0.1-1.0％，平均粒径0.15-0.85um，自然堆积密度为180-240kg/m³，加密后堆积密度480-650kg/m³，矿相结构为非晶质球形颗粒。与冶炼硅铁、冶炼工业硅行业相比，电熔氧化锆行业的硅灰杂质少、颜色灰白、纯度高、流动性好、反应活性高等特点。具体技术指标如下：

其用途主要用于不定型耐火材料、建筑、陶瓷、颜料、化工等行业。可用于建筑用的水泥混泥土，能降低混泥土中水泥用量，消除材料偏析，提高混泥土强度，增强耐磨性和耐久性，提高钢筋的耐腐蚀性等；在不定形耐火材料中，能有效减少加水量，有良好的触变性，又能起到低温结合作用，是最理想的结合剂、粘结剂、添加剂和性能改善掺合物；用于钢包的不定形浇注料中，能起到耐高温和钢水保温等作用；用于高铝砖、镁砖、滑动水口砖、窑炉和其它高温设备等的耐火材料中可提高产品质量等级，充当其它普通耐火材料胜任不了的角色。从氧化锆副产硅灰的化学成分看，其主要杂质除二氧化锆、三氧化二铝、三氧化二铁外，还有碱金属、碱土金属及碳等杂质，导致其存在粒径小、比表面积大、表面能高、活性强、质量轻、易团聚进而难以提纯的问题。而当今的电熔氧化锆生产企业由于缺少分离与提纯技术，都把该硅灰直接当做冶金硅一样作为混泥土添加料、陶瓷添加料等使用，甚至对于容易吸潮板结的硅灰直接当做垃圾倒掉。特别是其中的ZrO₂、Al₂O₃、与SiO₂相互吸附，欲将其分离掉实属不易，使分离后 SiO₂微粉的纯度达到99.8％以上更是难上加难。现有技术中存在用酸液高温酸洗 SiO₂以除去其表面杂质的方法，如HF、HCl等，但由于这些强酸能与SiO₂发生化学反应，或多或少会破坏SiO₂微球表面，导致最后影响其颗粒的球形度。同时HF、HCl都是剧毒的化学原料，储存与运输成本较大，在高温下挥发性极强，对环境污染大，后续废水处理难，必须采用两级处理才能达到达标排放。

为了解决这些难题，我们把该难题当作一项课题来研究。经过长时间的研究，终于研发出从该硅灰中分离提纯球形SiO₂的工艺技术，使分离提纯后的SiO₂产品的使用价值和经济价值都得到极大的提升。

发明内容

本发明的目的在于针对氧化锆副产硅灰中含有杂质ZrO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、 Na₂O、K₂O、CaO、MgO及C，导致其粒径小、比表面积大、表面能高、活性强、质量轻、易团聚等特性，提供一种从氧化锆的硅灰中分离出球形SiO₂的方法，使分离出的球形SiO₂含量及颜色均得到明显的提高，且不破坏其球形特点。提纯后的球形SiO₂产品可用于高档油漆、涂料、塑料填料、橡胶、精密铸造及大规模或超大规模集成电路等行业。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：