本发明属于石英砂的加工
技术领域：
，具体涉及一种高纯石英砂的制备方法。
背景技术：
：石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是sio2，石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，石英砂是重要的工业矿物原料，非化学危险品。石英砂的应用领域十分广泛。我国的石英砂选矿提纯及深加工开发利用得比较晚,并且主要用于建筑工业、玻璃制造、陶瓷工业和铸造工业,这些领域的一个共同点就是石英砂需求量大、原料质量要求低。对于我国一些产地的优质石英砂而言,基本上不经过选矿提纯或略经提纯,即可满足工业用砂需求。而随着石英砂纯度的提高，其价值也不断提高，尤其是在高科技领域，对石英砂的纯度要求极高。经过选矿提纯制成的高纯和超高纯石英砂已广泛应用于航空航天、原子能技术、激光、光缆通讯、军工等高科技领域。随着科学技术的进步,高科技用硅的需求量也将大量增加,而天然水晶资源的日趋枯竭使得人们不得不将目光转向天然水晶的替代品—高纯和超高纯石英砂上。因此,积极探求和推动石英砂选矿提纯技术的进步,实现精制石英砂、高纯和超高纯石英砂的低成本、大批量工业化生产,对弥补天然水晶资源的不足,满足高科技用硅需求具有重要的现实意义。传统的石英砂生产方法流程：原料分选—煅烧—水淬—浮选—酸洗—乙醇去离子水混合清洗—烘干—磁选—包装。上述石英砂提纯生产方法中煅烧工艺生产每吨耗电600度左右，按照平均每度电1.2元计算，每生产一吨石英砂仅煅烧工艺所需的电费就达720元左右，可见煅烧工艺耗能之大，成本之高。并且现有的石英砂提纯生产方法由于生产工艺及使用设备固有问题，生产的石英砂铁杂质含量较高，品级难以满足生产需求。技术实现要素：本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种高纯石英砂的制备方法，能够有效剔除石英砂中的含铁、钛等矿物杂质，得到高品级的石英砂产品，降低能耗，节约能源，降低生产成本，满足石英砂的生产需求。为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高纯石英砂的制备方法，包括以下步骤：(1)石英砂毛矿经洞采或露天开采后，通过鄂式破碎机进行粗破，制备成90mm以下的石英碎块；(2)石英碎块经水洗辊筒清理表面泥土或污垢后，排出废料，将石英碎块通过分级筛分级成为20-50mm、50-80mm的石英砂和小于20mm的粉料，而大于80mm的石英砂通过鄂式破碎机再次粗破；通过将石英碎块按粒径尺寸分成不同的小范围，便于除铁机更有效工作，提高精度和产量；(3)将20-50mm、50-80mmmm和小于20mm的三种矿石料，分别进入圆锥破碎机进行破碎制砂，经圆振动筛筛选后，再进入除铁机进行第一次除铁处理，可为除铁处理的精度和产能提供基础；(5)将第一次除铁处理后的石英砂放入水洗机中水洗，再进行精洗处理，精洗处理后用精砂泵将水和石英砂输送到脱水斗中进行脱水；(6)将脱水后的石英砂进行烘干处理，其中石英砂中水分小于0.001％，烘干后再冷却石英砂至室温；(7)冷却后的石英砂进入除铁机进行第二次除铁处理；(8)由于石英砂粒度越细，除铁效果更佳，对微量金属杂质也能去除更干净，因此将第二次除铁处理后的石英砂放入粉碎机中进行粉碎，粉碎后通过细分筛进行精细筛分得到不同目数的石英砂，然后将不同目数的石英砂分别通入不同的除铁机进行第三次除铁处理；采用细分筛，可生产出大比例的价格高的4-120目的石英砂，减少低价的120-200目石英粉比例；(9)经过第三次除铁处理后的石英砂进入履带式光电色选机，履带线速度控制在0.5-1.0m/s，通过调整色选精度和带出比，将带杂色矿石和其它杂质挑选出来后得到高纯石英砂。通过履带式光电色选机，能够将石英砂中的杂色矿物和其它杂质挑选出来，淘汰以前的人工挑选，提高工作效率，减少因大块料被挑选报废后的浪费。进一步的，所述步骤(5)中，将石英砂放入水洗机中水洗时，水洗机内水温为85-90℃，水蒸气压力为0.7-1.2mpa，清洗时间为20-30min。进一步的，所述步骤(5)中，精洗处理的方法为：把经过水洗的石英砂放入反应罐中，往反应罐内加入占反应罐容积50-60％的去离子水，再往反应罐内加入浓度为45-50％的浓盐酸与氢氟酸的混合物，浓盐酸与氢氟酸的混合物的体积与去离子水的体积百分比为6-8％，保持反应罐的温度为75-82℃，在反应罐中搅拌20-25min，沉淀15-20min后把反应罐中的液体排出，再加去离子水适量，搅拌清洗。浸泡时加热方法能提高精洗的效率，且能一定程度上缩短精洗所需的时间，对石英砂提纯过程中的残留杂质去除效果明显。进一步的，所述步骤(8)中，粉碎后通过细分级筛进行细分得到4-120目数的石英砂。通过将石英碎块按粒径尺寸分成不同的小范围，便于色选机更有效工作，提高精度和产量。进一步的，所述步骤(6)中，烘干处理方法为将脱水后的石英砂通过滚筒式烘干机或履带式烘干机，在110-125℃下烘干15-20min。进一步的，所述第一次除铁处理、第二次除铁处理和第三次除铁处理均为采用zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机对石英砂进行除铁，可有效去除石英砂中铁屑等强磁性物质和部分弱磁性矿石料，相比现有工艺只进行两次除铁，本发明能更进一步提高石英砂产品的质量。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、本发明的高纯度石英砂的制备方法，石英砂毛矿通过破碎、水洗、烘干、冷却、粉碎、除铁、色选等物理无污染加工过程制备的石英砂sio2含量高，而精洗采用浓盐酸与氢氟酸的混合物对石英砂清洗可清除其中残存的feo3和tio3、al2o3和其他微金属元素，使石英砂中微量金属元素杂质总量小于50ppm；本发明可产生出比经过焙烧工艺质量更好的石英砂，其莫氏硬度达到7.5，密度2.75，熔点1800℃，纯度达到99.997-99.999％，质量稳定，完全符合做石英拉管、电弧单晶硅石英坩埚、光纤行业、电子行业以及军工、航天市场的需求。2、经科学研究和反复试验得出结论：本发明的高纯度石英砂生产工艺生产出的石英砂具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及独特的光学特性，在许多高科技产品中发挥重要作用，能够代替进口同类产品。3、本发明采用色选的方法选取合格石英砂，即以一定强度的色光照射着经过第三次除铁处理后的石英砂，使本发明既可以分辨石英砂的透明度，又可以分辨石英砂内部是否含有不透明杂质，从而剔除出其中含有杂质或内部有黑暗点的不合格石英砂，提高石英砂白度，选出合格石英砂。4、本发明免去焙烧工序，工艺更简单，实现节能降耗，减少对环境污染，降低产品的成本，增加企业效益。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。需要说明的是，本发明的具体实施例只是为了能更清楚的描述技术方案，而不能作为本发明保护范围的一种限制。实施例1一种高纯石英砂的制备方法，包括以下步骤：(1)石英砂毛矿经洞采或露天开采后，通过鄂式破碎机进行粗破，制备成90mm以下的石英碎块；(2)石英碎块经水洗辊筒清理表面泥土或污垢后，排出废料，将石英碎块通过分级筛分级成为20-50mm、50-80mm的石英砂和小于20mm的粉料，而大于80mm的石英砂通过鄂式破碎机再次粗破；(3)将20-50mm、50-80mmmm和小于20mm的三种矿石料，分别进入圆锥破碎机进行破碎制砂，经圆振动筛筛选后，进入zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第一次除铁处理；(5)将第一次除铁处理后的石英砂放入水洗机中水洗，水洗机内水温为90℃，水蒸气压力为1.2mpa，清洗时间为30min；再进行精洗处理，精洗处理的方法为：把经过水洗的石英砂放入反应罐中，往反应罐内加入占反应罐容积60％的去离子水，再往反应罐内加入浓度为45-50％的浓盐酸与氢氟酸的混合物，浓盐酸与氢氟酸的混合物的体积与去离子水的体积百分比为6-8％，保持反应罐的温度为82℃，在反应罐中搅拌25min，沉淀20min后把反应罐中的液体排出，再加去离子水适量，搅拌清洗；精洗处理后用精砂泵将水和石英砂输送到脱水斗中进行脱水；(6)将脱水后的石英砂进行烘干处理，烘干处理方法为将脱水后的石英砂通过滚筒式烘干机或履带式烘干机，在125℃下烘干20min，其中石英砂中水分小于0.001％，烘干后再冷却石英砂至室温；(7)冷却后的石英砂进入zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第二次除铁处理；(8)将第二次除铁处理后的石英砂放入粉碎机中进行粉碎，粉碎后通过细分筛进行精细筛分得到4-120目数的石英砂，然后将不同目数的石英砂分别通入不同的zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第三次除铁处理；(9)经过第三次除铁处理后的石英砂进入履带式光电色选机，履带线速度控制在1.0m/s，通过调整色选精度和带出比，将带杂色矿石和其它杂质挑选出来后得到高纯石英砂。实施例2一种高纯石英砂的制备方法，包括以下步骤：(1)石英砂毛矿经洞采或露天开采后，通过鄂式破碎机进行粗破，制备成90mm以下的石英碎块；(2)石英碎块经水洗辊筒清理表面泥土或污垢后，排出废料，将石英碎块通过分级筛分级成为20-50mm、50-80mm的石英砂和小于20mm的粉料，而大于80mm的石英砂通过鄂式破碎机再次粗破；(3)将20-50mm、50-80mmmm和小于20mm的三种矿石料，分别进入圆锥破碎机进行破碎制砂，经圆振动筛筛选后，进入zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第一次除铁处理；(5)将第一次除铁处理后的石英砂放入水洗机中水洗，水洗机内水温为85℃，水蒸气压力为0.7mpa，清洗时间为20min；再进行精洗处理，精洗处理的方法为：把经过水洗的石英砂放入反应罐中，往反应罐内加入占反应罐容积50％的去离子水，再往反应罐内加入浓度为45％的浓盐酸与氢氟酸的混合物，浓盐酸与氢氟酸的混合物的体积与去离子水的体积百分比为6％，保持反应罐的温度为75℃，在反应罐中搅拌20min，沉淀15min后把反应罐中的液体排出，再加去离子水适量，搅拌清洗；精洗处理后用精砂泵将水和石英砂输送到脱水斗中进行脱水；(6)将脱水后的石英砂进行烘干处理，烘干处理方法为将脱水后的石英砂通过滚筒式烘干机或履带式烘干机，在110℃下烘干15min，其中石英砂中水分小于0.001％，烘干后再冷却石英砂至室温；(7)冷却后的石英砂进入zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第二次除铁处理；(8)将第二次除铁处理后的石英砂放入粉碎机中进行粉碎，粉碎后通过细分筛进行精细筛分得到4-120目数的石英砂，然后将不同目数的石英砂分别通入不同的zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第三次除铁处理；(9)经过第三次除铁处理后的石英砂进入履带式光电色选机，履带线速度控制在0.5m/s，通过调整色选精度和带出比，将带杂色矿石和其它杂质挑选出来后得到高纯石英砂。实施例3一种高纯石英砂的制备方法，包括以下步骤：(1)石英砂毛矿经洞采或露天开采后，通过鄂式破碎机进行粗破，制备成90mm以下的石英碎块；(2)石英碎块经水洗辊筒清理表面泥土或污垢后，排出废料，将石英碎块通过分级筛分级成为20-50mm、50-80mm的石英砂和小于20mm的粉料，而大于80mm的石英砂通过鄂式破碎机再次粗破；(3)将20-50mm、50-80mmmm和小于20mm的三种矿石料，分别进入圆锥破碎机进行破碎制砂，经圆振动筛筛选后，进入zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第一次除铁处理；(5)将第一次除铁处理后的石英砂放入水洗机中水洗，水洗机内水温为86℃，水蒸气压力为0.8mpa，清洗时间为22min；再进行精洗处理，精洗处理的方法为：把经过水洗的石英砂放入反应罐中，往反应罐内加入占反应罐容积52％的去离子水，再往反应罐内加入浓度为46％的浓盐酸与氢氟酸的混合物，浓盐酸与氢氟酸的混合物的体积与去离子水的体积百分比为6.5％，保持反应罐的温度为76℃，在反应罐中搅拌21min，沉淀16min后把反应罐中的液体排出，再加去离子水适量，搅拌清洗；精洗处理后用精砂泵将水和石英砂输送到脱水斗中进行脱水；(6)将脱水后的石英砂进行烘干处理，烘干处理方法为将脱水后的石英砂通过滚筒式烘干机或履带式烘干机，在112℃下烘干16min，其中石英砂中水分小于0.001％，烘干后再冷却石英砂至室温；(7)冷却后的石英砂进入zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第二次除铁处理；(8)将第二次除铁处理后的石英砂放入粉碎机中进行粉碎，粉碎后通过细分筛进行精细筛分得到4-120目数的石英砂，然后将不同目数的石英砂分别通入不同的zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第三次除铁处理；(9)经过第三次除铁处理后的石英砂进入履带式光电色选机，履带线速度控制在0.6m/s，通过调整色选精度和带出比，将带杂色矿石和其它杂质挑选出来后得到高纯石英砂。实施例4一种高纯石英砂的制备方法，包括以下步骤：(1)石英砂毛矿经洞采或露天开采后，通过鄂式破碎机进行粗破，制备成90mm以下的石英碎块；(2)石英碎块经水洗辊筒清理表面泥土或污垢后，排出废料，将石英碎块通过分级筛分级成为20-50mm、50-80mm的石英砂和小于20mm的粉料，而大于80mm的石英砂通过鄂式破碎机再次粗破；(3)将20-50mm、50-80mmmm和小于20mm的三种矿石料，分别进入圆锥破碎机进行破碎制砂，经圆振动筛筛选后，进入zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第一次除铁处理；(5)将第一次除铁处理后的石英砂放入水洗机中水洗，水洗机内水温为87℃，水蒸气压力为0.9mpa，清洗时间为24min；再进行精洗处理，精洗处理的方法为：把经过水洗的石英砂放入反应罐中，往反应罐内加入占反应罐容积54％的去离子水，再往反应罐内加入浓度为47％的浓盐酸与氢氟酸的混合物，浓盐酸与氢氟酸的混合物的体积与去离子水的体积百分比为7％，保持反应罐的温度为77℃，在反应罐中搅拌22min，沉淀17min后把反应罐中的液体排出，再加去离子水适量，搅拌清洗；精洗处理后用精砂泵将水和石英砂输送到脱水斗中进行脱水；(6)将脱水后的石英砂进行烘干处理，烘干处理方法为将脱水后的石英砂通过滚筒式烘干机或履带式烘干机，在116℃下烘干15-20min，其中石英砂中水分小于0.001％，烘干后再冷却石英砂至室温；(7)冷却后的石英砂进入zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第二次除铁处理；(8)将第二次除铁处理后的石英砂放入粉碎机中进行粉碎，粉碎后通过细分筛进行精细筛分得到4-120目数的石英砂，然后将不同目数的石英砂分别通入不同的zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第三次除铁处理；(9)经过第三次除铁处理后的石英砂进入履带式光电色选机，履带线速度控制在0.7m/s，通过调整色选精度和带出比，将带杂色矿石和其它杂质挑选出来后得到高纯石英砂。实施例5一种高纯石英砂的制备方法，包括以下步骤：(1)石英砂毛矿经洞采或露天开采后，通过鄂式破碎机进行粗破，制备成90mm以下的石英碎块；(2)石英碎块经水洗辊筒清理表面泥土或污垢后，排出废料，将石英碎块通过分级筛分级成为20-50mm、50-80mm的石英砂和小于20mm的粉料，而大于80mm的石英砂通过鄂式破碎机再次粗破；(3)将20-50mm、50-80mmmm和小于20mm的三种矿石料，分别进入圆锥破碎机进行破碎制砂，经圆振动筛筛选后，进入zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第一次除铁处理；(5)将第一次除铁处理后的石英砂放入水洗机中水洗，水洗机内水温为89℃，水蒸气压力为1.1mpa，清洗时间为28min；再进行精洗处理，精洗处理的方法为：把经过水洗的石英砂放入反应罐中，往反应罐内加入占反应罐容积58％的去离子水，再往反应罐内加入浓度为49％的浓盐酸与氢氟酸的混合物，浓盐酸与氢氟酸的混合物的体积与去离子水的体积百分比为7.5％，保持反应罐的温度为81℃，在反应罐中搅拌24min，沉淀19min后把反应罐中的液体排出，再加去离子水适量，搅拌清洗；精洗处理后用精砂泵将水和石英砂输送到脱水斗中进行脱水；(6)将脱水后的石英砂进行烘干处理，烘干处理方法为将脱水后的石英砂通过滚筒式烘干机或履带式烘干机，在123℃下烘干19min，其中石英砂中水分小于0.001％，烘干后再冷却石英砂至室温；(7)冷却后的石英砂进入zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第二次除铁处理；(8)将第二次除铁处理后的石英砂放入粉碎机中进行粉碎，粉碎后通过细分筛进行精细筛分得到4-120目数的石英砂，然后将不同目数的石英砂分别通入不同的zqs系列高效陶瓷玻璃原料除铁机进行第三次除铁处理；(9)经过第三次除铁处理后的石英砂进入履带式光电色选机，履带线速度控制在0.9m/s，通过调整色选精度和带出比，将带杂色矿石和其它杂质挑选出来后得到高纯石英砂。经化学检测得下表1。表1sio2(％)feo3(％)al2o3(％)tio3(％)现有指标99.90.010.060.04实施例199.9980.0020.0010.001实施例299.9970.0010.0030.001实施例399.9970.0020.0020.001实施例499.9990.0010.0010.001实施例599.9980.0020.0010.001由表1可知，采用本发明方法制得的石英砂纯度为高纯度石英砂，sio2含量均大于99.997％。上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。当前第1页12