高純的氫氟酸能提高石英砂酸洗效果,并防止泛黃

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經(jīng)多年開采，現(xiàn)在的石英砂都比較高的雜質(zhì)，生產(chǎn)高純石英砂加工離不開酸洗，色選等。酸洗是最重要高純石英加工手段。具有水洗、浮選、磁選等方法難以替代的效果和作用，可有效去除以包裹體形式存在石英砂顆粒表面或鑲嵌于顆粒中的雜質(zhì)。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，酸度、時(shí)間、溫度、洗酸、工藝及設(shè)備等是影響酸洗效果的重要因素。

1.酸度

酸洗過(guò)程實(shí)際上就是讓雜質(zhì)與氫氟酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在肯定條件下，氫氟酸的濃度與成份不同，和雜質(zhì)反應(yīng)的效果不同，因而對(duì)高純石英的質(zhì)量影響程度也不同。

石英礦石原材料中伴生有大量綠簾石、金紅石、云母等雜質(zhì)礦物，其中大多含有金屬氧化物及鹽類附貼在石英礦石表面，氫氟酸能與各種金屬氧化物及鹽類作用，生成可溶性氟化物。

石英的伴生礦物中有很多是含硅的礦物，因此需用肯定比例的氫氟酸，使之有效地溶解石英中的含硅礦物。

實(shí)踐表明：在肯定溫度下，酸度適當(dāng)加添，單位體積內(nèi)的反應(yīng)物分子總數(shù)越多，活化分子越多，則反應(yīng)速度就增快，酸洗效果就提高。

2.溫度

石英酸洗的好壞，溫度起決議作用。伴生礦物如綠簾石、金紅石等在常溫下與酸發(fā)生的作用是微不足道的，假如在酸浸泡時(shí)加熱，其效果則會(huì)隨著溫度上升而提高。一年中冬季和夏季處理效果有明顯區(qū)分，其重要原因就是外界溫度高處與低處不同。

溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越快，分子之間碰撞次數(shù)加添，反應(yīng)速度加快。另一方面，加熱可使溶液中非活化分子轉(zhuǎn)化為活化分子，這就加快了反應(yīng)速度，提高了處理效果。

但溫度并不是越高越好，在60℃時(shí)，由于溫度上升也加快了酸的揮發(fā)性，因此酸洗溫度把握在50℃左右較為適合。當(dāng)然假如酸洗設(shè)備密封相當(dāng)好，高溫處理效果會(huì)更佳。

3.時(shí)間

酸度和溫度都不變的情況下，石英酸浸時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響除雜效果的好壞。冬天外界氣溫低，酸與石英中礦物雜質(zhì)反應(yīng)速度緩慢，需要延長(zhǎng)適當(dāng)時(shí)間，才能達(dá)到應(yīng)有的效果。

另外，酸浸時(shí)間與石英顆粒度大小也有肯定關(guān)系。石英顆粒小，與酸接觸面積大，反應(yīng)速度快。石英粉顆粒大則反之，因包含在顆粒內(nèi)部的雜質(zhì)元素不能與酸很快接觸，時(shí)間短了酸洗效果就差。

4.洗酸

石英中的雜質(zhì)礦物經(jīng)過(guò)與酸反應(yīng)，生成各種可溶或不溶性鹽類等，假如洗酸過(guò)程操作不當(dāng)，會(huì)嚴(yán)重影響酸洗產(chǎn)品的質(zhì)量。

例如：在用高純水清洗酸處理后的石英砂時(shí)，酸度降低，雜質(zhì)元素Ca會(huì)與HF酸起反應(yīng)，生成CaF2沉淀物，并吸附在石英顆粒表面，而CaF2會(huì)在拉制石英玻璃管時(shí)產(chǎn)生蘭變色。

討論表明：在石英洗酸過(guò)程中，可利用化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)的原理來(lái)除去CaF2沉淀的產(chǎn)生。即用PH值掌控CaF2沉淀的產(chǎn)生和溶解，其機(jī)理如下反應(yīng)：

CaF2在溶液中電離出少量的Ca2+和F—，同時(shí)Ca2+和F—相互碰撞，生成CaF2，構(gòu)成了可逆平衡式。假如加添H+濃度，使之H+和F—生成HF，便可削減F—濃度，這樣就促使CaF2發(fā)生溶解反應(yīng)。

因此，洗酸時(shí)需掌控PH值0.5—1，攪拌3—5分鐘，然后去除清洗液，連續(xù)3—5次，以分別石英粉清洗液中的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Al3+、Na+、K+等離子,然后再用大量去離子水洗至中性。這樣即使還有少量的CaF2殘留在顆粒表面，但只要不超過(guò)它的溶度積，就不會(huì)顯現(xiàn)沉淀。這樣被處理好的高純石英砂在拉制石英玻璃管時(shí)，也就不會(huì)產(chǎn)生由CaF2引起的蘭變色。

當(dāng)然其它礦物元素也會(huì)引起變色。所以要求高純石英砂在洗酸時(shí)嚴(yán)格操作。

5.酸洗工藝與設(shè)備

生產(chǎn)企業(yè)表示，酸洗石英砂放置一段時(shí)間會(huì)再次泛黃，其原因重要有以下3個(gè)方面：

（1）石英砂酸洗前沒(méi)有磁選工藝，酸洗后還有機(jī)械鐵殘留在石英砂中，機(jī)械鐵快速氧化，導(dǎo)致石英砂直接變成黃色；

（2）洗酸不徹底，表面酸殘留在石英顆粒表面也會(huì)造成泛黃；

（3）石英砂沒(méi)有烘干前與搬運(yùn)工具接觸造成二次污染（與鐵接觸氧化）而泛黃。

因此，為防止石英砂泛黃，在酸洗前必需設(shè)置磁選工序；酸浸設(shè)備應(yīng)選用耐酸堿的塑料容器；石英砂清洗干凈后立刻進(jìn)行脫水、烘干；全部加工設(shè)備應(yīng)做好防護(hù)，避開石英砂與鐵質(zhì)材料發(fā)生接觸。

另外，外界環(huán)境也會(huì)影響酸洗的效果。為了防止空氣中粉塵污染，必需對(duì)生產(chǎn)、包裝、儲(chǔ)存等空氣環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格把控。