一种石英砂岩的简单高效提纯方法

本发明属于石英砂岩提纯，具体涉及一种石英砂岩的简单高效提纯方法。

背景技术：

1、高纯石英产品(sio2＞99.9％)具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀性、高度绝缘性和透光性等优异的物理化学性质，广泛应用于光纤通讯、太阳能光伏、航空航天、电子及半导体等高新技术产业，战略地位十分重要。

2、全球对高纯石英的需求量为每年3万吨，主要供应商是美国unimin公司，其提纯原料矿为白岗岩。脉石英规模较小，质量不一，且资源日渐枯竭，而石英砂岩矿规模较大，易开采，随着提纯技术的不断提升，石英砂岩具有高纯石英原料矿的应用潜力。

3、石英砂岩是固结的碎屑岩石，其石英碎屑含量达90％以上，来源于各种岩浆岩、沉积岩和变质岩，伴生矿物为长石、云母、岩屑、重矿物和粘土矿物，胶结物主要为硅质胶结。其特点为规模大、开采条件较好、易于破碎分级和大规模生产，胶结物成分比较复杂，杂质较多。

4、石英砂岩是一种大宗非金属矿，用途非常广泛，是近百种工业产品的原料，主要用于玻璃工业、填料领域及生产金属硅、有机硅化合物和其他工业用石英砂硅质矿物。由于石英砂岩含伴生矿物和胶结物等杂质，一般须经过选矿提纯方能为工业利用。近年来，随着新能源产业的迅速发展，石英砂的应用拓展到高新技术产业领域，如电子材料、光纤通讯等。高新技术领域对石英砂的杂质含量，尤其是铁杂质含量要求很低。

5、石英砂岩原矿品位普遍偏低，含铁硅质、胶结质深入砂岩颗粒缝隙，在常规玻璃用料粒度范围内难以解离；长石、云母、锆石、赤铁矿、钛铁矿等伴生杂质矿物因被硅质胶结、包裹，选择性捕收也非常困难；常规选矿手段难以实现石英砂岩分选、提纯，限制了其在高纯石英产品领域的应用，造成了资源浪费。

6、铁含量是制约高纯石英砂等级和使用的重要因素，其提纯方法研究越来越受到重视。石英砂岩中有害杂质主要是氧化铁和氧化铝，主要来自长石、粘土及重矿物中，所以石英砂岩选矿的主要任务是脱除铁杂质、分离石英、长石和粘土等矿物。传统的简单高效提纯方法主要采用分级水洗、擦洗、磁选、浮选等物理方法和煅烧、水淬、混合酸浸的化学方法，前者很难将fe、al的含量去除低于50ppm，后者由于成本较高，能耗损失大，经济效益较差。

7、目前有工艺对石英砂岩预先进行高温烘焙、冷淬，使铁铝等杂质在高温动态浸出，此方法工艺比较复杂，能耗较大。因此，很有必要提供一种石英砂岩的简单高效提纯方法，通过优化工艺条件，尽可能降低成本，降低能量损耗，提高应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种石英砂岩的简单高效提纯方法，工艺简单，成本低，能耗低，对低品位的石英砂岩提纯效果好，能够有效应用于石英砂岩提纯技术领域。

2、本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

3、本发明提供了一种石英砂岩的简单高效提纯方法，包括以下步骤：

4、步骤1：将石英砂岩矿石作为原料进行破碎筛分处理，得到经破碎筛分处理后的石英砂岩；

5、步骤2：将所述经破碎筛分处理后的石英砂岩利用永磁或高梯度磁选设备进行磁选分离，得到磁选分离后的石英砂岩；

6、步骤3：将所述磁选分离后的石英砂岩置于反应容器中，经超声洗涤后过滤，得到超声洗涤后的石英砂岩；

7、步骤4：将所述超声洗涤后的石英砂岩经微波加热后经二次超声洗涤、烘干后即得纯净石英砂。

8、进一步的，在步骤1中，所述石英砂岩矿石sio2含量为92％～99％。

9、进一步的，在步骤1中，所述破碎筛分处理为将所述石英砂岩矿石破碎到2mm以下，筛分使破碎后的石英砂岩矿石的粒度介于0.2～0.5mm间。

10、进一步的，在步骤2中，所述永磁或高梯度磁选设备包括高梯度磁选机。

11、进一步的，在步骤2中，所述磁选分离的磁场强度为1.5～2.0t；所述磁选次数为1-3次。

12、进一步的，在步骤3中，所述超声洗涤采用发生功率≥2.5kw的超声波发生设备，所述磁选分离后的石英砂岩的质量浓度为30％～60％，所述超声作用时间为10～30min；所述超声洗涤次数为三次；所述超声洗涤的温度为40℃～80℃。

13、进一步的，在步骤3中，所述三次的超声洗涤依次采用水洗、酸洗和水洗；所述酸洗所用酸为草酸，质量浓度为5～15％。

14、进一步的，在步骤4中，所述微波加热功率为500～1200w；微波加热时间为10～60min。

15、进一步的，在步骤4中，所述超声洗涤采用发生功率≥2.5kw的超声波发生设备，所述超声洗涤后的石英砂岩的质量浓度为30％～60％，所述超声作用时间为10～30min；所述超声洗涤次数为二次；所述超声洗涤的温度为40℃～80℃。

16、进一步的，在步骤4中，所述二次的超声洗涤依次采用酸洗和水洗；所述酸洗所用酸为盐酸和氢氟酸的混合酸，质量浓度为5～15％，盐酸与氢氟酸的比例为1:1～10:1。

17、本发明有益效果在于：

18、本发明采用石英砂岩作为原料，通过破碎筛分、磁选分离、超声洗涤、微波加热、超声洗涤、烘干等处理后得到的石英砂岩sio2含量提高到99.98％以上，fe、al的含量均低于50pmm。与现有提纯的技术相比，不需要成本高昂、高危害的反应试剂和高温的苛刻条件，具有石英砂岩产品纯度高、处理过程简单、操作方便、条件温和、环境友好、成本低廉等优点。

技术特征：

1.一种石英砂岩的简单高效提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种石英砂岩的简单高效提纯方法，其特征在于，在步骤1中，所述石英砂岩矿石中sio2含量为92％～99％。

3.根据权利要求1所述的一种石英砂岩的简单高效提纯方法，其特征在于，在步骤1中，所述破碎筛分处理为将所述石英砂岩矿石破碎到2mm以下，筛分使破碎后的石英砂岩矿石的粒度介于0.2～0.5mm间。

4.根据权利要求1所述的一种石英砂岩的简单高效提纯方法，其特征在于，在步骤2中，所述永磁或高梯度磁选设备包括高梯度磁选机。

5.根据权利要求1所述的一种石英砂岩的简单高效提纯方法，其特征在于，在步骤2中，所述磁选分离的磁场强度为1.5～2.0t；所述磁选次数为1-3次。

6.根据权利要求1所述的一种石英砂岩的简单高效提纯方法，其特征在于，在步骤3中，所述超声洗涤采用发生功率≥2.5kw的超声波发生设备，所述磁选分离后的石英砂岩的质量浓度为30％～60％，所述超声作用时间为10～30min；所述超声洗涤次数为三次；所述超声洗涤的温度为40℃～80℃。

7.根据权利要求6所述的一种石英砂岩的简单高效提纯方法，其特征在于，在步骤3中，所述三次的超声洗涤依次采用水洗、酸洗和水洗；所述酸洗所用酸为草酸，质量浓度为5～15％。

8.根据权利要求1所述的一种石英砂岩的简单高效提纯方法，其特征在于，在步骤4中，所述微波加热功率为500～1200w；微波加热时间为10～60min。

9.根据权利要求1所述的一种石英砂岩的简单高效提纯方法，其特征在于，在步骤4中，所述超声洗涤采用发生功率≥2.5kw的超声波发生设备，所述超声洗涤后的石英砂岩的质量浓度为30％～60％，所述超声作用时间为10～30min；所述超声洗涤次数为二次；所述超声洗涤的温度为40℃～80℃。

10.根据权利要求9所述的一种石英砂岩的简单高效提纯方法，其特征在于，在步骤4中，所述二次的超声洗涤依次采用酸洗和水洗；所述酸洗所用酸为盐酸和氢氟酸的混合酸，质量浓度为5～15％，盐酸与氢氟酸的比例为1:1～10:1。

技术总结
本发明属于石英砂岩提纯技术领域，具体涉及一种石英砂岩的简单高效提纯方法，包括以下步骤：将石英砂岩矿石作为原料进行破碎筛分处理；将经破碎筛分处理后的石英砂岩利用永磁或高梯度磁选设备进行磁选分离；随后置于反应容器中，经超声洗涤后过滤；将超声洗涤后的石英砂岩经微波加热后经二次超声洗涤、烘干后即得纯净石英砂。处理后得到的石英砂岩SiO<subgt;2</subgt;含量提高到99.98％以上，Fe、Al的含量均低于50pmm。与现有提纯的技术相比，不需要成本高昂、高危害的反应试剂和高温的苛刻条件，具有石英砂岩产品纯度高、处理过程简单、操作方便、条件温和、环境友好、成本低廉等优点。

技术研发人员：汤贺军,孟贵祥,严加永
受保护的技术使用者：中国地质科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21