粉石英增白提纯技术的研究-材料科学与工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 独 创 性 说 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安徽工业 大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 签名 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解安徽工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,保 密的论文在解密后应遵循此规定。 签名 导师签名 日期： 安徽工业 安徽工业大学硕士学位论文 摘要 粉石英提纯增白技术的研究 摘要 高纯二氧化硅是一类极为重要的光电子材料，广泛应用于半导体、光纤通讯、激光 和航天等高技术领域。本文主要研究反浮选法和酸处理提纯工艺，以提高贵州和广西省 出产的粉石英矿的白度和纯度。 采用 X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、感应耦合等离子体原子发射光 谱(ICP)等技术对粉石英原料的化学组成、晶体结构及形貌进行表征，结果表明广西 粉石英原料中二氧化硅含量为 96.00%，白度为 55.8%，其中的主要杂质为粘土和铁 的氧化物；而贵州粉石英中的二氧化硅含量为 80.02%，白度为 66.0%，主要杂质为 红柱石、水铝石及少量铁的氧化物。 根据贵州粉石英的特点，采取反浮选法去除红柱石杂质。分别选择油酸钠、十二 烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为捕收剂，研究浮选液 pH 值、捕收剂 浓度对红柱石与粉石英回收率的影响。结果表明，捕收剂捕收效果为油酸钠十二烷基苯 磺酸钠CTAB。以油酸钠为捕收剂时，最佳的浮选条件为油酸钠浓度为 3.3×10-3mol/L， pH=8.5，红柱石与粉石英的回收率差为 38.58%。由于矿物表面存在一些金属离子对矿 物具有活化作用，影响它们的可浮性，故在浮选过程中引入抑制剂，研究抑制剂对矿物 浮选性能的影响。以油酸钠为捕收剂，抑制剂抑制粉石英的效果为磷酸氢二钠柠檬酸 硅酸钠。当磷酸氢二钠浓度为 1.7×10-3 mol/L 时，两种矿物的浮选回收率差可达到最 大值，为 47.86%，能实现二者的分离。通过浮选产物的红外光谱分析以及矿物表面 Zeta 电位的分析，揭示了用油酸钠作阴离子捕收剂时，矿物的反浮选分离机理。可能 的机理是，油酸钠对红柱石有物理和化学吸附，从而对红柱石有捕收作用；油酸钠对 粉石英的作用为物理吸附，抑制剂磷酸氢二钠对粉石英表面起解吸作用，因此能有效 地分离抑制粉石英起浮，从而实现两者的分离。采用酸浸法除去浮选后的贵州粉石英 中的水铝石杂质和少量铁的氧化物。研究表明，最佳的酸浸条件如下：盐酸与浮选后 的粉石英液固质量比为 3:1，盐酸浓度为 18wt%，酸浸温度为 60℃，保温时间 30 min， 在常温下静置 8 h。 贵州粉石英矿在最佳的浮选条件下，即油酸钠浓度为 3.3×10-3 mol/L，pH=8.5， 磷酸氢二钠浓度为 1.7×10-3 mol/L，浮选 5 分钟，得到产品的 SiO2 含量为 91.65%，白 度为 73.0%。在最佳的酸浸条件下对浮选后的粉石英进行酸浸，得到产品的二氧化硅 含量为 98.49%，白度为 89.3%，达到一般石英砂的标准。 根据广西粉石英的特点，采用擦洗去除粘土杂质，研究擦洗时间、分散剂用量对 粉石英白度和纯度的影响，确定了最佳的工艺参数为擦洗 5 次，每次水料重量比 3:1， I - 擦洗时间 20 min，分散剂硅酸钠用量 0.2wt%，沉降分离时间 1 h。擦洗后的粉石英经 氧化、球磨、配位还原等物理化学方法去除铁杂质。氧化是将二价铁杂质氧化为三价 铁，研究表明采用煅烧氧化方法比双氧水氧化法效果好；球磨是使粉石英颗粒细化， 使得被包裹的杂质暴露于表面，有利于去除；配位还原法是将三价铁杂质还原为可溶 于水的二价铁离子，与配位剂配位成可溶于水的配位离子，随洗涤被去除。研究表明， 除铁增白的最佳工艺如下：将擦洗后的粉石英在 600℃下煅烧 2 h，再球磨 15 min， 对球磨后的粉石英进行调浆，水料重量比 3:1，60℃下加入保险粉 1.5wt%（占粉石英 原料的重量比），溶解后，加入柠檬酸钠与柠檬酸，总量为 2.5wt%（占粉石英原料的 质量比），柠檬酸钠与柠檬酸重量比 3:2，在搅拌下保温 60 min，经过滤、洗涤、干燥， 得到的产品二氧化硅含量为 99.95%，白度为 94.1%，达到高纯石英的要求。 关键词: 粉石英，提纯，反浮选，酸浸，白度 II - 安徽工业 安徽工业大学硕士学位