專利名稱：一種從廢棄石英尾砂中分離提取硅微粉的方法
技術領域：
本發明涉及ー種石英礦尾砂的回收再利用方法，具體地說是ー種從廢棄石英尾砂中分離提取硅微粉的方法，屬于資源綜合利用與環境保護領域。
ニ背景技術：
石英砂/粉(又稱硅微粉)是重要的エ業原料，廣泛地應用在光纖通信、硅半導體、光學與建筑玻璃、電子電エ、化工及各種填充劑等領域。制備硅微粉首先是通過石英礦開采、選礦、機械破碎以及砂泥分離等エ序，其中被
分離出來并丟棄的尾砂大約占到石英礦石總開采量的15%_25%。不完全統計，全國毎年要產生上千萬噸的石英尾砂。雖然其中部分被用在水泥或制磚等エ業上，但是基本沒有改變其被大量丟棄、污染環境的命運與格局。它的排放對大氣、河流、土地及人民群眾的身體健康的污染和危害屢屢為中央和各地的媒體所曝光。尾砂由大量的石英細粉和部分的粘土、云母、長石、赤鐵礦、磁鐵礦、角閃石等雜質組分所構成，粒度很細(一般在從亞微米到80微米尺度區間分布)，而一般浮選方法要求石英顆粒粒度大于100微米，因此很難從尾砂中分離與提取出高質量的硅微粉。國內外也未見報道。因此，尋找ー種由廢棄石英尾砂中分離與提取出具有高純度的硅微粉的新技術是ー項亟待解決的難題。
發明內容
本發明g在提供ー種從廢棄石英尾砂中分離提取硅微粉的方法，所要解決的技術問題是從石英礦的尾砂中分離提取出高純度的硅微粉。本發明以廢棄的石英尾砂為原料，主要通過表面處理-離子修飾-浮選法分離與提取出具有高純度、直徑為數微米至數十微米尺度的硅微粉。本發明從廢棄石英尾砂中分離提取硅微粉的方法，包括表面處理、離子修飾、浮選分離和后處理各單元過程所述表面處理是將石英尾砂清洗去除混入的生活垃圾物與粗大的石渣等，然后置于球磨機內，加入堿液濕球磨，洗滌后得到表面處理的尾砂；所述離子修飾是將表面處理的尾砂加入CaO、CaCl2, CaSO4和Na2SiO3的混合溶液中室溫浸泡3-7分鐘得到離子修飾的尾砂，混合溶液中CaO、CaCl2、CaSO4和Na2SiO3的質量比I :1 :1 :1，混合溶液中溶質的總濃度為0. 01-0. lkg/ton ；所述浮選分離是將離子修飾的尾砂加入浮選液中浮選10_30min，體系的pH值為6-8，所述浮選液中各組份及濃度為十二烷基磺酸鈉0. 1-0. 5kg/ton,油酸鉀0. 05-0. 5kg/ton,十二烷基硫酸鈉 0. 1-0. 5kg/ton,油酸 0. 01-0. 05kg/ton, Na2CO3 0. 01-0. 05kg/ton, Na2SiO3 0. 05_0. 5kg/ton ;浮選結束后除去浮起的雜質，將浮選后的尾砂洗漆并于90-110°C干燥后得到硅微粉，SiO2含量彡99. 7%，Fe2O3含量< 0. 01%，直徑為數微米至數十微米。所述堿液為氫氧化鈉和氫氧化鈣的混合溶液，混合溶液中溶質總的質量濃度為3X 10_3%，氫氧化鈉和氫氧化鈣的質量比為I. 5-2. 5:1。所述表面處理的尾砂與混合溶液的質量比為0. 3-0. 5:1。所述離子修飾的尾砂與浮選液的質量比為I :2_3。本發明技術變廢為寶，制備エ藝簡單，對設備的要求不高，成本低廉，治理石英尾砂/尾泥污染、保護環境、使礦產增值；節能降耗、促進經濟結構轉型。與已有技術相比，本發明的有益效果體現在I、本發明方法適用于廢棄的任何細度的石英尾砂(數微米至80微米范圍)，而現有的粗顆粒石英浮選提純一般要求顆粒大于100微米至數毫米范圍； 2、本發明采用獨特的離子修飾技術，能夠有效地一次性把數量眾多的雜質分離除去，所去除的雜質量(一般>10%總量)遠超過現有的粗顆粒石英浮選所去除的雜質量(一般〈1%總量);3、本發明在變廢為寶、治理污染的同時不引入酸污染(無需酸洗且浮選在pH值為7左右的中性環境中進行)，而現有的粗顆粒石英浮選提純一般在含HF酸或硫酸的環境中進行pH值2-5 (極少數在堿性環境中進行pH值8. 5-10)。4、本發明方法制得的高純硅微粉(純度> 99. 7%)可替代高檔石英資源，應用于硅半導體、光學與建筑玻璃、電子電エ、化工乃至納米材料等新材料、高技術領域。
四
圖I為本發明使用的廢棄石英尾砂原料的照片。圖2為本發明制備出的硅微粉的照片。圖3和圖4為本發明制備出的硅微粉質量的檢測報告。圖5為本發明硅微粉的粒度分析。
五具體實施例方式實施例I :I、表面處理稱取100克石英尾砂置于燒杯中，用水洗滌3次，然后將洗滌后的石英尾砂和20mL堿液加入球磨罐濕球磨lOmin，將球磨過的尾砂取出用水洗滌至洗滌液澄清得到表面處理的尾砂。堿液為氫氧化鈉和氫氧化鈣的混合溶液，混合溶液中氫氧化鈉和氫氧化鈣的總質量濃度為3X10_3%，氫氧化鈉和氫氧化鈣的質量比為2 1 ;氧化鋁磨球與尾砂質量比為I. 5 : I。2、離子修飾向表面處理的尾砂中加入Ca0、CaCl2、CaS04和Na2SiO3的混合溶液50mL，室溫浸泡5分鐘倒去上層液體得到離子修飾的尾砂，混合溶液中CaO、CaCl2, CaSO4和Na2SiO3的質量比 I :1 :1 :1，混合溶液中 CaO、CaCl2, CaSO4 和 Na2SiO3 的總濃度為 0. 05kg/ton。3、浮選分離將離子修飾的尾砂加入180mL浮選液中浮選15min，所述浮選液中各組份及濃度為十二燒基磺酸鈉0. 3kg/ton,油酸鉀0. 2kg/ton,十二燒基硫酸鈉0. 2kg/ton,油酸0. 05kg/ton, Na2CO3 0. 05kg/ton, Na2SiO3 0. 05kg/ton ;浮選結束后除去浮起的雜質,將浮選后的尾砂洗滌并于100°c干燥2小時，得到82g硅微粉。其SiO2含量為98. 58%，Fe2O3含量為 0. 037%。實施例2 本實施例的制備方法同實施例1，不同的是步驟3中浮選時間為20min。制備得到的硅微粉79g，其SiO2含量為98. 98%，Fe2O3含量為0. 030%。實施例3 本實施例的制備方法同實施例1，不同的是步驟3中浮選時間為30min。制備得到的硅微粉77. 7g，其SiO2含量為99. 73%，Fe2O3含量為0. 010%。·
權利要求
1.一種從廢棄石英尾砂中分離提取硅微粉的方法，包括表面處理、離子修飾、浮選分離和后處理各單元過程，其特征在于 所述表面處理是將石英尾砂清洗后置于球磨機內，加入堿液濕球磨，洗滌后得到表面處理的尾砂； 所述離子修飾是將表面處理的尾砂加入CaO、CaCl2, CaSO4和Na2SiO3的混合溶液中室溫浸泡3-7分鐘得到離子修飾的尾砂，混合溶液中Ca0、CaCl2、CaS04和Na2SiO3的質量比I :I 1 :1，混合溶液中溶質的總濃度為0. 01-0. lkg/ton ； 所述浮選分離是將離子修飾的尾砂加入浮選液中浮選10-30min，所述浮選液中各組份及濃度為十二燒基磺酸鈉0. 1-0. 5kg/ton,油酸鉀0. 05-0. 5kg/ton,十二燒基硫酸鈉0.1-0. 5kg/ton,油酸 0. 01-0. 05kg/ton, Na2CO3 0. 01-0. 05kg/ton, Na2SiO3 0. 05-0. 5kg/ton;浮選結束后除去浮起的雜質，將浮選后的尾砂洗滌并干燥后得到硅微粉。
2.根據權利要求I所述的提取方法，其特征在于 所述堿液為氫氧化鈉和氫氧化I丐的混合溶液，混合溶液中溶質總的質量濃度為3X 10_3%，氫氧化鈉和氫氧化鈣的質量比為I. 5-2. 5:1。
3.根據權利要求I所述的提取方法，其特征在于 所述表面處理的尾砂與混合溶液的質量比為0. 3-0. 5:1。
4.根據權利要求I所述的提取方法，其特征在于 所述離子修飾的尾砂與浮選液的質量比為I :2_3。
全文摘要
本發明公開了一種從廢棄石英尾砂中分離提取硅微粉的方法，包括表面處理、離子修飾、浮選分離和后處理各單元過程，其中表面處理是將石英尾砂清洗后置于球磨機內濕球磨，洗滌后得到表面處理的尾砂；離子修飾是將表面處理的尾砂加入混合溶液中室溫浸泡3-7分鐘得到離子修飾的尾砂；浮選分離是將離子修飾的尾砂加入浮選液中浮選10-30min，將浮選后的尾砂洗滌并干燥后得到硅微粉。本發明方法適用于廢棄的任何細度的石英尾砂(數微米至80微米范圍)，能夠有效地一次性把數量眾多的雜質分離除去，所去除的雜質量(一般>10%總量)遠超過現有的粗顆粒石英浮選所去除的雜質量(一般<1%總量)。
文檔編號C01B33/037GK102757052SQ20121026913
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者劉君武, 劉海濤, 呂珺, 姜坤, 徐光青, 湯文明, 王建民, 王蘇敏, 王雷燕, 祖立成, 米德成, 蔣雙甲, 鄭峰, 鄭治祥, 高芬金 申請人:合肥工業大學