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基本信息

項(xiàng)目名稱：
一種制取高純石英砂的方法
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
采用環(huán)保型銨鹽作浮選劑，尋找銨鹽在除鐵過(guò)程中石英砂中的鐵與銨鹽之間最適宜摩爾質(zhì)量比和最適宜除鐵溫度，制備高純石英砂。該方法相對(duì)其他方法除鐵效果明顯，且處理過(guò)程幾乎對(duì)環(huán)境無(wú)污染，所產(chǎn)廢液可作肥料使用，達(dá)到經(jīng)濟(jì)環(huán)保雙效應(yīng)；本方法對(duì)提高鳳陽(yáng)豐富的石英砂資源的利用率增加其附加值和打造安徽省千億元硅產(chǎn)業(yè)基地具有重要的意義。
詳細(xì)介紹：
高純石英砂因其在分子鏈結(jié)構(gòu)、晶體形狀和晶格變化規(guī)律等方面具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)使得其在航空航天、IT行業(yè)、電子機(jī)械等產(chǎn)業(yè)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，由于制備高純石英砂的天然水晶資源日益減少，使得以普通石英砂為原料制備高純石英砂成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。 本項(xiàng)目采用具有環(huán)保特性的銨鹽作為浮選劑來(lái)除去石英砂中的鐵組份，其原理是：在銨離子的弱酸性條件下，以浮選劑溶液中的陰離子作為配位離子與礦粒表面的鐵離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成易溶于水的配合物，從而達(dá)到將鐵脫除，制備高純石英砂的目的。技術(shù)關(guān)鍵是找尋合適的銨鹽作為浮選劑和該浮選劑在除鐵效果最佳條件下的最優(yōu)條件，包括石英砂中的鐵與銨鹽之間最適宜的摩爾質(zhì)量比和最適宜的除鐵溫度。 較之其它方法，本技術(shù)具有四個(gè)方面的特性和優(yōu)勢(shì)。1、除鐵效果明顯，且處理過(guò)程幾乎對(duì)環(huán)境零污染；2、除鐵過(guò)程在接近中性的條件下進(jìn)行，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)儀器產(chǎn)生較大損害且制備工藝簡(jiǎn)單，可適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；3、工藝中所用藥品平時(shí)較為常見(jiàn)，價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；4、采用的環(huán)保型銨鹽使得產(chǎn)生的廢液還可作為肥料使用，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)環(huán)保雙效應(yīng)。 本法結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)特色，以鳳陽(yáng)的石英砂為原料，經(jīng)過(guò)除鐵處理后提高了二氧化硅的純度，增加了石英砂資源的利用率和附加值，對(duì)推動(dòng)安徽省千億元硅產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)具有重要的作用，也是安徽科技學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新科研課題成果的進(jìn)一步深化，其成果專利正在申報(bào)中。

作品圖片

  • 一種制取高純石英砂的方法
  • 一種制取高純石英砂的方法

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的和基本思路：選用環(huán)保型銨鹽作浮選劑，實(shí)驗(yàn)探索出浮選劑分別在不同溫度，不同用量條件時(shí)的除鐵效果，尋找除鐵效果最佳的浮選劑的用量和浮選溫度，以除去石英砂表面的鐵，提高石英砂純度，制備高純石英砂，達(dá)到經(jīng)濟(jì)環(huán)保雙重效應(yīng)。本方法對(duì)提高鳳陽(yáng)縣石英砂資源的利用率，增加其附加值和打造安徽省千億元硅產(chǎn)業(yè)基地具有重要意義。 創(chuàng)新點(diǎn)：本方法使用環(huán)保型銨鹽作為浮選劑，在除鐵過(guò)程中對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，反應(yīng)過(guò)程中所產(chǎn)生的濾液可直接作為肥料使用，克服了其他除鐵方法所造成環(huán)境危害的缺點(diǎn)，并且制備工藝簡(jiǎn)單，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，浮選藥品在日常生活中較為常見(jiàn)，價(jià)格便宜。以此該方法可以達(dá)到環(huán)境保護(hù)和提高經(jīng)濟(jì)效益的雙重效應(yīng)。 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)：利用銨鹽作浮選劑進(jìn)行除鐵處理時(shí)，關(guān)鍵是選擇合適的浮選劑并控制好浮選劑的用量及浮選溫度。其中當(dāng)選用乙酸銨作為浮選劑，在石英砂樣品中含鐵量與浮選劑的摩爾質(zhì)量配比為1:10，溫度為20℃的條件下除鐵效率比較高，因其溫度條件溫和，更具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；在溫度為90℃條件下，除鐵效果最穩(wěn)定并且除鐵效果明顯。除鐵處理前需先測(cè)定待測(cè)石英砂樣品中鐵的含量，根據(jù)所測(cè)石英砂中鐵的含量配置一定比例的浮選劑溶液并在適宜浮選溫度條件下進(jìn)行除鐵處理。

科學(xué)性、先進(jìn)性

科學(xué)性與先進(jìn)性：石英砂雜質(zhì)礦物與石英顆粒之間主要靠膠結(jié)物二次連生，并主要存在于顆粒表面和石英砂顆粒裂隙之間，單晶石英中有時(shí)還含有極少量氣液包裹體等雜質(zhì)，總體上石英單晶內(nèi)基本不含雜質(zhì)礦物。據(jù)此，我們配制一定濃度的銨鹽溶液，利用銨鹽在水溶液中呈弱酸性，陰離子作為配合劑的配位原子，石英砂中的鐵作為中心原子，溶液中的陰離子與石英砂礦粒表面的鐵離子反應(yīng)，生成的配合物易溶于水，過(guò)濾除去濾液，洗滌烘干即得高純石英砂。在浮選過(guò)程中，尋找銨鹽的最佳用量及最佳浮選溫度，分析比較得出浮選的條件。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知該方法與其他方法相比其除鐵效果更明顯，且在浮選除鐵過(guò)程中實(shí)驗(yàn)條件溫和，不會(huì)對(duì)儀器設(shè)備產(chǎn)生較大危害，所產(chǎn)廢液可作肥料直接使用，所選用的浮選劑在日常生活較為常見(jiàn)，價(jià)格更為低廉。采用本方法除去石英砂中的鐵可以達(dá)到經(jīng)濟(jì)環(huán)保的雙重效應(yīng)。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

1.在安徽大學(xué)舉辦的安徽省第四屆挑戰(zhàn)杯終審決賽中獲安徽省“挑戰(zhàn)杯”二等獎(jiǎng)。 2.在安徽科技學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新課題答辯中獲優(yōu)秀。

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無(wú)

作品可展示的形式

實(shí)物，產(chǎn)品；樣品；圖片

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：本方法選用對(duì)環(huán)境危害小的銨鹽作為除去石英砂中鐵的浮選劑，該方法除鐵效率較高且在除鐵過(guò)程中對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染，所得廢液可以作為肥料直接使用。所采用的浮選藥品在日常生活中較為常見(jiàn)并且廉價(jià)，為常用銨鹽，價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；在除鐵過(guò)程中反應(yīng)溫度和酸堿度較為溫和，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生較大危害；鳳陽(yáng)縣石英砂資源豐富，本方法對(duì)提高石英砂的利用率及石英砂產(chǎn)品附加值具有重要作用。 適應(yīng)范圍及推廣前景：增加石英砂的附加值，對(duì)發(fā)展本地經(jīng)濟(jì)等都具有重要的意義。近年來(lái)，安徽省和鳳陽(yáng)縣政府為了發(fā)揮鳳陽(yáng)縣本地的石英砂資源優(yōu)勢(shì)，加快培育核心支柱產(chǎn)業(yè)的建設(shè)，決議通過(guò)圍繞產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)，大力增加科技含量來(lái)提高石英砂資源的附加值。據(jù)報(bào)道鳳陽(yáng)縣政府計(jì)劃將用7年時(shí)間使全縣硅產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)1000億元，成為玻璃產(chǎn)業(yè)內(nèi)最具影響的全國(guó)性示范基地，建成“中國(guó)玻璃城”。因此，本方法具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，對(duì)鳳陽(yáng)本地的經(jīng)濟(jì)建設(shè)也具有重要的意義。

同類課題研究水平概述

高純石英砂是指石英砂中SiO2含量大于99.5—99.9％ ，F(xiàn)e2O3含量小于0.005％的石英砂產(chǎn)品；高純石英砂制取通常采用1—3級(jí)天然水晶石和優(yōu)質(zhì)天然石類，經(jīng)過(guò)精心挑選，精細(xì)加工而成，粒度范圍在0.0005—1mm之間。高純石英砂所具有的獨(dú)特的物理、化學(xué)特性，特別是其內(nèi)在分子鏈結(jié)構(gòu)、晶體形狀和晶格變化規(guī)律等使其具有的耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應(yīng)、諧振效應(yīng)以及其獨(dú)特的光學(xué)特性，使其在許多高科技產(chǎn)品如航空、航天、電子、機(jī)械以及當(dāng)今飛速發(fā)展的IT產(chǎn)業(yè)中占有舉足輕重的地位中并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。目前國(guó)內(nèi)外的高科技用硅市場(chǎng)需求旺盛，市場(chǎng)前景看好，可這些行業(yè)對(duì)硅的純度要求越來(lái)越高，有的要求其含量大于99.99%以上。 目前，由于制取高純石英砂所使用的天然水晶資源日益減少，使得用普通石英砂為原料制備高純石英砂成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。而普通石英砂由于含有較多的鐵，鋁等雜質(zhì)，物理除鐵方法效果極其有限，這對(duì)提高石英砂的產(chǎn)業(yè)價(jià)值有了較大的限制，并且普通的石英砂在傳統(tǒng)除雜過(guò)程中不可避免了產(chǎn)生了較多的的廢液，廢液中含有酸等對(duì)環(huán)境有較大危害的物質(zhì)，這限制了普通石英砂的進(jìn)一步利用。目前國(guó)際上石英砂提純技術(shù)較為成熟，如美國(guó)的石英砂產(chǎn)品至今已報(bào)道發(fā)展到第六代，透明度為光學(xué)極，二氧化硅含量正由目前的99.999%至99,9994%發(fā)展。日本在20世紀(jì)90年代已從細(xì)粒偉品巖中分離出透明的高純石英砂。我國(guó)的石英砂提取技術(shù)發(fā)展較晚，目前國(guó)內(nèi)研究石英砂的機(jī)構(gòu)有北京礦冶研究總院，中國(guó)建材研究院，秦皇島玻璃設(shè)計(jì)研究院等，總的來(lái)說(shuō)還未從根本上解決石英砂提純問(wèn)題。 在現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)中的除鐵方法一般先對(duì)原料進(jìn)行水洗脫泥，再采用機(jī)械擦洗、磁選、浮選、酸浸、超聲波法、微生物浸出和絡(luò)合等方法。雖然方法較多，但效果均不太理想：機(jī)械擦洗除鐵，磁選除鐵和浮選法除鐵應(yīng)用的領(lǐng)域比較廣泛，適用于大規(guī)模的生產(chǎn)，但除鐵效果不是太好，需要進(jìn)一步的改進(jìn)；超聲波法除鐵適用于對(duì)產(chǎn)品純度和顆粒度要求高，用量少的生產(chǎn)企業(yè)，不適用于大規(guī)模生產(chǎn)；酸浸法除鐵成本高且工藝復(fù)雜，在除鐵過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重；微生物除鐵技術(shù)還不完善，現(xiàn)在仍處于實(shí)驗(yàn)階段。
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